全自動(dòng)催化劑合成工作站是集自動(dòng)化控制、機(jī)器人技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)算法與精密工藝于一體的智能化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其核心實(shí)驗(yàn)用途體現(xiàn)在催化劑研發(fā)、工藝優(yōu)化、規(guī)模化生產(chǎn)及跨學(xué)科應(yīng)用四大領(lǐng)域，具體如下：
一、催化劑研發(fā)：突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)瓶頸，加速新催化劑探索
高通量合成與篩選
通過(guò)多組反應(yīng)釜并行運(yùn)行，可同時(shí)開(kāi)展數(shù)十至數(shù)百種催化劑配方實(shí)驗(yàn)。例如，在燃料電池鉑基催化劑開(kāi)發(fā)中，工作站可并行測(cè)試數(shù)百種載體-鉑配比組合，快速篩選出活性與成本平衡的最佳方案，將研發(fā)周期縮短60%以上。
支持微通道反應(yīng)器與氣液固三相流控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)催化劑的精準(zhǔn)合成。如將鉑顆粒尺寸控制在2-3nm，表面積提升至80m²/g以上，催化活性較傳統(tǒng)方法提升3倍。
復(fù)雜反應(yīng)條件精準(zhǔn)控制
溫度控制范圍達(dá)-40℃至220℃，壓力調(diào)節(jié)精度±0.1kPa，攪拌速率可調(diào)范圍125-1059rpm，滿足浸漬法、共沉淀法、溶劑熱法等多種合成路徑需求。
針對(duì)高粘度反應(yīng)液（如漿料體系），通過(guò)機(jī)械攪拌與磁力攪拌組合設(shè)計(jì)，確保混合均勻性，解決傳統(tǒng)手工攪拌易產(chǎn)生死角的問(wèn)題。
智能化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
內(nèi)置機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可基于歷史數(shù)據(jù)優(yōu)化反應(yīng)參數(shù)。例如，在鉑-鈷核殼結(jié)構(gòu)催化劑制備中，算法自動(dòng)調(diào)整鉑與過(guò)渡金屬原子比，使催化劑質(zhì)量活性較純鉑提升3倍。
支持EXCEL模板批量導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)參數(shù)，簡(jiǎn)化重復(fù)性操作流程，降低人為誤差風(fēng)險(xiǎn)。
二、工藝優(yōu)化：提升催化劑性能與穩(wěn)定性
活性與選擇性優(yōu)化
通過(guò)在線稱重、pH監(jiān)測(cè)與干燥模塊集成，實(shí)現(xiàn)從原料配比到成品的全程自動(dòng)化控制。例如，在加氫反應(yīng)催化劑研發(fā)中，工作站將反應(yīng)轉(zhuǎn)化率從85%提升至98%，選擇性提高至99.5%。
結(jié)合氣相色譜、質(zhì)譜等聯(lián)用技術(shù)，實(shí)時(shí)分析反應(yīng)產(chǎn)物組成，快速定位活性位點(diǎn)與失活機(jī)制。如在手性催化劑研究中，通過(guò)光譜分析確定對(duì)映選擇性關(guān)鍵參數(shù)，將光學(xué)純度提升至99.9%。
耐久性測(cè)試與壽命評(píng)估
模擬實(shí)際工況（如濕度循環(huán)、啟停操作），對(duì)催化劑進(jìn)行加速老化測(cè)試。例如，在燃料電池催化劑耐久性測(cè)試中，工作站顯示10000次循環(huán)后活性損失<15%，滿足商用車10年質(zhì)保需求。
通過(guò)原子層沉積（ALD）技術(shù)改性載體，增強(qiáng)鉑-載體相互作用能至0.8eV以上，顯著提升催化劑抗中毒能力。
非鉑催化劑探索
集成脈沖激光沉積（PLD）與ALD技術(shù)，開(kāi)發(fā)Fe-N-C等非鉑催化劑。例如，在汽車尾氣凈化催化劑研發(fā)中，工作站制備的非鉑催化劑對(duì)NOx轉(zhuǎn)化效率達(dá)95%，成本降低40%。
三、規(guī)模化生產(chǎn)：推動(dòng)催化劑從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化
成本壓縮與產(chǎn)能提升
在燃料電池鉑基催化劑生產(chǎn)中，工作站將鉑載量從0.4mg/cm²降至0.2mg/cm²，單kW成本降低25%，同時(shí)維持膜電極功率密度>1.2W/cm²。
通過(guò)連續(xù)流工藝與自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)500kg鉑基催化劑的規(guī)模化生產(chǎn)，產(chǎn)能較傳統(tǒng)手工工藝提升5倍。
批次間一致性控制
自動(dòng)化操作消除人為干預(yù)，批次間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）<5%，確保產(chǎn)品性能穩(wěn)定性。例如，在石油煉制加氫催化劑生產(chǎn)中，工作站將催化劑活性波動(dòng)范圍從±15%縮小至±3%。
數(shù)字化工藝管理
結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化反應(yīng)參數(shù)。例如，在工業(yè)廢氣處理催化劑研發(fā)中，工作站通過(guò)仿真模型預(yù)測(cè)最佳工藝條件，將VOCs降解效率從80%提升至95%，同時(shí)減少副產(chǎn)物生成。
四、跨學(xué)科應(yīng)用：拓展催化劑研究邊界
化學(xué)制藥
加速新藥研發(fā)中手性催化劑的篩選與合成，提高藥物合成的效率和純度。例如，通過(guò)高通量實(shí)驗(yàn)快速確定最佳催化條件，將手性藥物合成步驟從10步縮短至3步，產(chǎn)率提升7倍。
環(huán)保領(lǐng)域
開(kāi)發(fā)高效污染治理催化劑，如汽車尾氣凈化催化劑、工業(yè)廢氣處理催化劑等。工作站可模擬實(shí)際工況，優(yōu)化催化劑配方，使NOx轉(zhuǎn)化效率達(dá)95%，VOCs降解效率超90%。
能源領(lǐng)域
推動(dòng)燃料電池、電解水制氫等清潔能源技術(shù)的發(fā)展。例如，工作站制備的鉑基催化劑在模擬車載工況下壽命延長(zhǎng)至8000小時(shí)，滿足商用車10年質(zhì)保需求。
