蛋氨酸是人體必需且唯一含硫的氨基酸，其在體內(nèi)無(wú)法轉(zhuǎn)化生成，必須通過(guò)體外獲取。隨著人民生活水平的不斷提高，我國(guó)蛋氨酸的需求量與日俱增，2022年的需求量高達(dá)30.0萬(wàn)噸。然而，全球90%的蛋氨酸生產(chǎn)被德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)和日本控制。蛋氨酸生產(chǎn)已成為我國(guó)化工領(lǐng)域“卡脖子”的問(wèn)題，突破其合成的關(guān)鍵技術(shù)至關(guān)重要。
甲硫醇是蛋氨酸合成不可缺少的重要含硫化工原料（或稱(chēng)中間體），堿金屬改性的二硫化鉬（MoS2）被公認(rèn)為甲硫醇合成的活性相。但目前甲硫醇合成所需的催化劑完全被德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)和日本的跨國(guó)公司掌控與壟斷。掌握合成體系中硫-碳物種間轉(zhuǎn)化行為與規(guī)律、揭示活性相的調(diào)控機(jī)制、突破高性能催化劑制備的關(guān)鍵技術(shù)、實(shí)現(xiàn)硫-碳高效耦合是解決甲硫醇合成核心技術(shù)背后的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。
近年來(lái)，羅永明教授團(tuán)隊(duì)聚焦于抗硫中毒高性能催化劑的研發(fā)、反應(yīng)體系中硫-碳物種中轉(zhuǎn)化行為與規(guī)律以及催化機(jī)理的研究。前期相關(guān)研究成果已發(fā)表在化工、環(huán)境和催化領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外頂級(jí)期刊上（如Fuel Process. Technol.,2022,http://doi.org/10.1016/j. fuproc.2022.107488；Chem.Eng. J.,2022,429, 132473；J.Catal.,2020,385,107-119；J.Hazard. Mater.,2020, 384, 121289；Environ. Sci. Technol.,2018, 52, 3669-3675；Chinese J.Catal.,2018, 39,1929-1941；Mol.Catal.,2017,442, 39-48；Appl. Catal. B-Environ.,2017, 218, 249-259）。在此基礎(chǔ)，團(tuán)隊(duì)采用原子分辨電鏡技術(shù)結(jié)合時(shí)空分辨的色/光譜技術(shù)，首次證實(shí)了堿金屬鍵合的活性硫與硫空位是實(shí)現(xiàn)氣態(tài)硫-碳物種之間相互轉(zhuǎn)化與高效耦合的“關(guān)鍵鑰匙”；揭示了堿金屬鉀的空間位置和電子特性依賴(lài)的催化劑活性相；建立了不同活性相與合成甲硫醇之間的構(gòu)效關(guān)聯(lián)；闡述并驗(yàn)證了二硫化鉬亞納米層（<1nm）間的鉀催化活性最高，是鉀位于二硫化鉬其他位置活性的2倍以上。研究成果不僅解決了甲硫醇合成技術(shù)背后長(zhǎng)期存在的基礎(chǔ)理論難題，而且可為高性能甲硫醇合成催化劑的研發(fā)提供理論指導(dǎo)。研究成果發(fā)表在Cell旗下的國(guó)際著名期刊iScience上（2022,25, 104999.網(wǎng)址鏈接,https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004222012718/article/pii/S2589004222012718），論文第一作者是化工學(xué)院2022級(jí)博士生許志志，通訊作者為化工學(xué)院羅永明教授和環(huán)工學(xué)院陸繼長(zhǎng)博士。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、省基礎(chǔ)研究專(zhuān)項(xiàng)基金、云南省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助。
