目标导向，牵引基础研究（一线调研·加强基础研究）

 

　　包信和院士在调试气氛扫描隧道显微镜。
　　谢震霖摄

 

 

　　江俊（右）和团队在调试机器化学家的操作精度。
　　张大岗摄

 

 

　　王博在观察多孔材料晶体。
　　北京理工大学供图

 

　　加强基础研究，是实现高水平科技自立自强的迫切要求，是建设世界科技强国的必由之路。近年来，我国坚持目标导向和自由探索并举布局基础研究，取得了一批重大原创成果。

　　当前，不论是攻克“卡脖子”难题，还是开辟发展新领域新赛道、不断塑造发展新动能新优势，都更加需要将目标导向和应用牵引摆在更重要的位置，从经济社会发展和国家安全面临的实际问题中凝练科学问题。

　　目标导向如何牵引基础研究，与产业应用有什么关系，如何让目标导向基础研究越做越好？记者走进北京、大连、合肥等地的科研团队，在创新故事中探寻答案。

　　实现煤炭清洁高效转化，大连化学物理研究所包信和院士团队——

　　明确攻关方向

　　另辟应用赛道

　　在陕西榆林，一套低碳烯烃工业试验装置备受产业界关注。“从合成气一步生产烯烃，这是全球首套。”潘秀莲有些自豪。

　　潘秀莲是中科院大连化学物理研究所研究员、包信和院士团队成员。她曾在大连实验室和榆林之间频繁奔波，对这套装置分外有感情：“这是在理论基础上结出的果实，团队为此努力了20多年。”

　　烯烃是重要的基础化学品，主要从石油中提炼。我国贫油、少气，煤相对丰富，以煤为原料直接制备烯烃，有助于减轻对进口石油的依赖。

　　过去近百年，煤制烯烃普遍采用费托合成技术。然而，受限于作用原理，费托路线制低碳烃的选择性理论极限只有58%，且生产过程耗水、耗能高，还释放大量二氧化碳，无法做到煤炭清洁利用。

　　有没有方法突破选择性极限，实现一步高效制取低碳烯烃？“实现煤炭清洁高效转化很重要，科技要为国家重大需求提供支撑。”中科院院士包信和立志攻关。找准科学问题，明确攻关方向，他带领团队，通过表界面结构调控的方法催化机理，提出了“纳米限域催化”新概念。经验证，该理论具有较强解释力，催化反应的神秘面纱逐渐被揭开。

　　由此出发，他们创制了一种新型催化剂体系，从原理上摒弃传统费托合成路线，实现了高选择性一步制取低碳烯烃。

　　探索历程并不平坦。很长一段时间内，反应机理与催化过程的验证实验总得不到理想的结果。问题出在材料、方法还是操作上？许多琐碎但关键的问题困扰他们。

　　用新路线制备烯烃，还得过“经济关”，企业才有积极性，这对催化效率提出了更高要求。包信和团队成员、大连化物所研究员傅强花费了大量时间，钻研、阐释催化机制。为更好观察催化现象，他设计了一些新仪器并发展了系列新方法，带领团队做进一步研究。

　　“从0到1”的大突破，往往来自许多“从0到1”的小积累。回顾20多年科研历程，包信和表示，“煤制烯烃新路径目标，驱动着团队解决一个个困难。”

　　“基础研究有的放矢，成果推向应用就会有扎实的成效。”包信和说。确信新技术路线可行后，包信和团队与大连化物所刘中民院士团队以及陕西延长石油（集团）有限责任公司合作，建成了世界首套千吨级规模的煤经合成气直接制低碳烯烃工业试验装置。