原标题——闵恩泽院士创新故事系列4：非晶态骨架镍合金

　　1980年，美国美孚研究和发展公司中心实验室主任P.B.Weize夫妇在东京参加国际催化会议，石油化工科学研究院邀请他们会后来北京访问，目的是想了解该中心实验室在美孚石油公司的科技创新中是如何发挥作用的。
　　美孚石油公司在上世纪60年代发明了分子筛裂化催化剂，被誉为60年代炼油工业的技术革命；70年代又发明了择形分子筛ZSM-5，利用其择形性开发了M-重整、二甲苯异构化、柴油催化脱腊、乙苯合成，甚至甲醇合成汽油等一系列炼油和石油化工新工艺，以后又发明了?沸石、介孔沸石等。美孚中心实验室一直在世界分子筛研究领域独领风骚，不仅在技术上领先，而且在学术上也领先。
　　石油化工科学研究院的院长十分重视这次访问，Weize夫妇在京七天的晚宴都由他亲自接待。我陪着Weize夫妇游览了长城、颐和园、故宫、人民大会堂、天坛等名胜古迹，同时品尝了前门全聚德的烤鸭、北海仿膳的宫庭宴、绒线胡同四川饭店的川菜和荣乐园的鲁菜等。陪伴期间也是尽可能多地了解他们开展基础研究的情况。Weize先生还在石油化工科学研究院做了一场学术报告，题为《沸石催化作用》，讲到他们是把分子筛作为一种新催化材料来研究的，有了新分子筛的催化材料作基础，就能开发炼油和石油化工新催化剂和新工艺。
　　过去我只有催化剂的概念，没有新催化材料的认识；现在我认识到新催化材料好比作时装的布料，有了优秀、特色的布料，时装设计师才能设计出丰富多彩的时装来。Weize先生还强调，要用纯烃反应来评价新催化材料，以探索其应用领域，认为纯烃反应结果比物化表征数据更接近石油炼制和石油化工反应的实际。
　　与Weize先生交流后，石油化工科学研究院就决定开展新催化材料的研究，由我负责。
　　这时我困惑于“如何去选择新催化材料”？我想到1976 年在美国纽约州科学院举办的“固态无机物的催化化学”专题讨论会上的一个报告。这个报告认为一类材料作为催化剂要在多相催化中有广泛和重大的影响，它必须具备下列一些基本条件：① 不同的元素可以进入这类材料的晶格，而且每种元素的数量可在较大范围内变动；② 这类材料的基本结构能在一定组成范围内存在，而且它的晶格缺陷（非化学计量时）是稳定的；③ 晶格上的正离子须能移动以提供许多相应的活性中心；④ 要作为催化剂在各种反应中加以应用，这类材料必须在使用温度、氧分压等条件下稳定。这使我疑团大解，考虑了几种可能的催化材料，认为非晶态合金符合上述要求：非晶态合金表面缺陷多，形成的催化活性中心数目多；表面原子配位不饱和度高，催化活性高；所有金属和类金属均可以形成非晶态合金，组成变化范围大，找到优异性能合金的范围广。我认为，非晶态合金是一类具有发展前景的新催化材料，于是决定在这一领域开展研究。
　　开始时，我们研究镍磷非晶态镍合金的加氢性能，还采用多种物化方法研究催化剂表面活性中心性质，首先证实了非晶态Ni-P 的苯乙烯加氢活性高于晶态Ni-P 合金，这使我颇为高兴！因为它说明非晶态镍合金作为新催化材料具有发展前景。
　　但是不久又烦恼起来，因为发现非晶态合金的活性还不如雷尼镍，比较了各项数据后，我恍然大悟：要靠只有小于1m2/g 比表面积的Ni-P 非晶态镍合金，单位面积活性再高，也难与比表面积约100m2/g 的雷尼镍相比，必须研制多孔、高比表面积和孔体积的非晶态镍合金催化剂。
　　研制非晶态骨架镍合金，首先要制备成功Ni-Al 体系合金。但是这类合金熔点高，是一个黏稠、易氧化体系。东北大学材料系专门设计课题开展研究，研究成功适用于这种Ni-Al 体系的急冷法关键设备，包括坩埚、喷嘴、铜辊等。我们采用化学法将铝溶解掉，还发现要控制加入碱液速度，防止氢气爆燃，最后形成非晶态骨架镍合金。

　　非晶态骨架镍合金催化剂的制备工艺流程如上图所示。其中的另一特点是把抽铝碱液偏铝酸钠作为原料去制备分子筛，这样使整个生产不排放污水，成为一套绿色生产工艺。在上述成果的基础上，建成了100 吨/年非晶态骨架镍合金催化剂工厂（见右图），并开发出一系列品种，用于己内酰胺精制、药物中间体、山梨醇等的加氢反应。

　　雷尼镍是1925 年美国科学家M. 雷尼（Murray Raney）发明的，以其名字命名为雷尼镍加氢催化剂，广泛应用于医药、农药、化纤、化工等多种行业，它是世界上消耗量巨大的催化剂之一，虽然70 年来人们一直在研究提高其加氢活性，但始终未能突破，所以非晶态骨架镍合金是对雷尼镍的重大突破，具有里程碑意义这使我认识到，要发明创新，就要敢于想前人所未想，善于作前人所未作。非晶态骨架镍合金，就是敢于想去突破70多年前美国科学家发明的雷尼镍，并且善于作前人所未作，包括研发成功前人未作的适用于黏稠、易氧化体系的坩锅、喷嘴、钢辊等。