戍天九思：“原子抽提”引发催化剂革命，或开辟“原子...

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　　据9月26日新华社、《科技日报》等报道，天津大学新能源化工团队创新提出“原子抽提”策略，将在催化中起关键作用的贵金属铂原子全部抽提到表面参与催化反应，利用率逼近100%。相关研究成果9月26日在线发表在国际期刊《科学》上。

　　▲新能源化工团队负责人巩金龙教授（右一）与团队成员交流讨论实验方案

　　笔者认为，贵金属是化工中催化剂的灵魂和节能增效的关键。铂“原子抽提”技术有望拓展到所有贵金属催化剂，使原子利用率从传统的10-30%提高到近100%，必将引发一场催化剂技术革命和重化工产业升级，甚至可能开辟“原子经济”新赛道！

　　“原子抽提”技术引发催化剂革命

　　基本原理——利用锡原子作为“原子磁铁”，将铂原子从颗粒内部“抽提”至表面，实现近100%贵金属利用率。

　　实验效果——铂用量减少90%，催化剂活性与稳定性反而提升，已在丙烷脱氢制丙烯中验证。

　　重大意义——大幅降低贵金属依赖，提升原子经济性，对化工、能源、环保等领域具有颠覆性影响。目前，中国铂、钯、铑三种贵金属80%以上依赖进口。国际市场呈现“南非主导铂、俄罗斯主导钯、南非垄断铑”的格局。

　　天津大学科研团队负责人巩金龙表示：“我们的研究跳出传统‘分散单原子’的思维框架，通过原子级合金设计与界面调控，使贵金属在催化过程中的原子利用率逼近理论极限，为高效催化剂的设计开拓了新路径。”

　　▲新能源化工团队成员在进行催化剂的性能表征测试

　　《科技日报》评价：“不仅让中国科研团队在国际催化剂研发领域占据前沿，更为保障能源安全、推动绿色转型、实现“双碳”目标提供了关键支撑，彰显了我国在低碳化工领域的深厚积累。”

　　根据大模型Kimi的回答，“原子抽提”技术除在“铂—锡—铜”体系应用外，2025年9月最新实验证实在“钯—锡—镍”、“铑—铋—钴”两体系中同样能把贵金属利用率提升到大于85%，且保持工业级稳定性。该技术有望2026年-2030年率先覆盖80%贵金属催化市场，再横向渗透至燃料电池、水电解、汽车尾气等领域。

　　由此可见，这种“原子抽提”技术是一种通用的催化剂技术，正在引发一场催化剂技术革命，甚至可能成为通用的原子级颠覆性技术，这是中国成为化学强国、自然指数化学榜连续6年全球第一的标志性成果。

　　“原子抽提”技术可能开辟“原子经济”新赛道

　　“原子抽提”不仅是科学层面原子级技术的重大突破，更可能在产业层面打开“原子经济”新赛道，标志着人类对物质世界掌控能力的一次跃升，中国在全球新一轮产业重构中率先拿到“原子级制造”的入场券，有望引领未来30年的绿色产业革命。

　　一是从“资源消耗”到“原子精算”——重塑资源利用范式。传统工业中，贵金属催化剂大量原子“沉睡”于颗粒内部，无法参与反应，造成巨大浪费。“原子抽提”技术通过原子级合金设计与界面调控，将铂原子逐层“抽提”至表面，实现近100%的原子利用率。这意味着：1吨催化剂的任务，如今只需200斤即可完成，铂用量减少90%，实现“原子级精打细算”。这是从“宏观配方”向“原子编程”的跃迁，为构建“原子经济”提供了底层技术支撑。

　　二是从“资源依赖”到“技术主权”——抢占全球产业制高点。中国是全球最大丙烯生产国，2024年产量占全球1/3，产值超6000亿元，但三分之二工艺依赖贵金属催化剂，资源对外依存度高。“原子抽提”技术打破“贵金属=高成本”的魔咒，使我国在全球贵金属催化领域从“买方”变“规则制定者”。该技术发表于《科学》期刊，具备完全自主知识产权，为中国在全球原子级制造竞争中赢得先发优势。

　　三是从“高耗低效”到“绿色低碳”——驱动化工行业系统性重构。在“双碳”目标下，化工行业面临绿色转型压力。新技术使催化剂寿命更长、效率更高、能耗更低，显著减少贵金属开采、冶炼、废弃处理过程中的碳排放。推动丙烷脱氢、医药合成、氢能制备等关键过程向“低耗、高效、绿色”转型，成为绿色化工的“关键杠杆”。

　　四是从“实验室突破”到“产业新赛道”——激活万亿级原子制造市场。“原子抽提”不仅是催化剂技术的突破，更是原子级制造的典范。它标志着人类已具备对单个原子进行定向操控与功能设计的能力，打开“原子产品”新赛道。与原子层沉积、单原子催化、量子点制造等技术融合，有望催生原子级芯片、原子级传感器、原子级医药载体等未来产业。据预测，全球原子级制造市场将在2035年前突破万亿规模，“原子抽提”是中国在该赛道的首发技术卡位。

　　五是从“材料效率”到“经济范式”——定义“原子经济”新规则。“原子经济”不仅是技术概念，更是新一轮产业革命的核心理念：原子编程、原子操控、原子级功能单元、近零废弃和原子级近100%的资源利用。“原子抽提”技术正是这一范式的首个工业化范本，将推动化工、医药、能源、电子等行业从“重量经济”走向“原子价值经济”。

　　“原子抽提”技术军事应用潜力惊人

　　“原子抽提”不仅是化工催化剂技术的突破，可能还是国防科技从“宏观设计”走向“原子级控制”的战略转折点。

　　一是战略资源安全——从“依赖进口”到“战时自给”。铂、钯、铑等贵金属是国防关键材料，广泛用于：导弹尾焰催化分解（如肼类推进剂分解催化剂）、核潜艇尾气处理系统、航天器燃料处理单元、核废料处理与辐射防护材料等。但是，我国80%以上依赖进口，一旦遭遇制裁或战时封锁，将严重威胁装备持续能力。“原子抽提”技术可将贵金属用量减少90%，相当于战略资源储备“虚拟扩容10倍”，在战时或极端条件下，用更少资源维持关键系统运行，显著提升国防供应链韧性。

　　二是装备性能跃升——更小、更轻、更高效的催化剂系统。现代武器系统对体积、重量、能耗极为敏感，尤其在高超声速飞行器需轻质高效催化燃烧系统、水下潜航器需低功耗长寿命尾气处理、战术导弹需快速响应的推进剂分解催化等。“原子抽提”催化剂具有活性位点密度极高（原子级暴露）、热稳定性强（适用于高温燃烧环境）、体积缩小80%以上。这意味着同等性能下，催化系统可大幅减重，为导弹、无人机、卫星等平台释放宝贵载荷空间，提升作战半径与任务灵活性。

　　三是核与生化防护——提升“三防”系统效率。贵金属催化剂是核生化防护系统的核心组件，主要用于放射性气体分解（如碘、氚、氪的催化氧化）、化学毒剂中和（如VX、沙林神经毒剂的催化降解）、密闭空间空气净化（如潜艇、指挥所、坦克内部）等。“原子抽提”技术可提升催化效率5倍以上，在相同体积下处理更多毒剂；延长滤芯寿命3倍以上，减少战时更换频率；降低系统能耗，适应战场能源紧张环境。在城市战、地下空间、潜艇长期潜航等场景中，可显著提升人员生存率与作战持续性。

　　四是战时隐身与电子对抗——降低红外与电磁特征。贵金属催化剂常用于尾焰处理系统，但其高温反应会增强红外信号，易被敌方红外探测系统锁定。“原子抽提”催化剂因反应效率极高、起燃温度低，可以降低尾焰温度50–100°C，削弱红外特征；减少未燃燃料残留，降低可见光与光谱踪迹；缩小反应器体积，降低雷达反射面积。在隐身导弹、无人作战平台、隐身无人机中，可提升突防成功率与战场生存力。

　　五是原子级制造能力——为未来“原子武器系统”奠基。“原子抽提”技术本质上是对单个原子进行定向操控与功能设计，标志着我国已具备原子级制造的初步能力。这在国防层面意味着：未来可开发“原子级传感器”——用于探测微量核辐射、生化毒剂、电磁异常；可构建“原子级天线”——用于量子通信、极低可探测性数据链；为“原子级能源系统”奠基——如微型核催化电池、原子级燃料电池。这些是从“材料效率”走向“系统原子化”的关键一步，为下一代原子级无人机、原子级卫星等“原子级武器系统”提供技术底座。