勇攀纯度高峰——记2025年度赵永镐科技创新奖获得者李群生

编者按 2025年度中国石油和化学工业联合会科学技术奖获奖名单近日公布。本年度共表彰165项科技成果、2个优秀创新团队及一批杰出科技工作者。获奖项目覆盖油气勘探开发、高端化工新材料、节能减碳与绿色循环等关键领域，集中体现了当前石化行业科技创新的最高水准与前沿方向，为保障国家能源安全、推动产业向高端化与绿色化转型升级提供了强有力的科技支撑。

　　从本期开始，将推出《2025中国石化联科技奖展示》系列报道，深度解读部分代表性获奖成果与人物，展现其创新历程与实践价值，以飨读者。

　　在高端化学品与电子化学品的世界里，“纯度”往往直接决定材料的性能，然而在其分离提纯过程中，有两个绕不开的挑战——高纯度和低杂质。北京化工大学教授李群生近四十载的科研生涯，始终专注于为化学品做“超高精度筛选”，带领团队攻克了产品纯度要求极高但分离效率低、沸点相近杂质难分离、器壁二次污染三大难题，构建了高端化学品及电子化学品制造的关键技术体系，扭转了核心材料受制于人的局面。

　　在日前举行的2025中国石油和化学工业联合会科技奖励大会上，李群生荣获赵永镐科技创新奖。谈及获奖感受，他话语诚挚：“这份荣誉不仅是对我个人及团队的认可，更象征着行业对高纯化学品领域创新的期待。它激励着我与团队继续向前，以更强的使命感去攻克更多技术难题，为国家产业安全与高质量发展贡献力量。”

　　创新精馏技术　实现超高纯分离

　　高端化学品及电子化学品对纯度的要求极为严苛，往往比普通化学品高出数个数量级，其分离难度不言而喻。精馏作为最常用的分离手段，其核心在于塔内件——填料与塔板。李群生团队在此领域取得了一系列原创成果。

　　针对传统散堆填料传质效率低等问题，团队研发出RDU超高效散堆填料。团队融合了波纹角组、双隔片、伞形喇叭口和多层丝网四项创新性结构，分离效率较国际领先的同类填料提升32%。该技术已成功应用于中化蓝天，生产出新一代刻蚀气体用6N级六氟丁二烯，并围绕芯片需求制备出7N级铷、铯产品。

　　面对规整填料表面液膜易“老化”、有效润湿面积低的痛点，团队开发了IP型高效规整填料。它通过独特的结构设计，持续“搅动”更新液膜，并优化液体分布，显著提升了传质效率。基于此项技术，团队开发出高效精馏工艺包，并在安徽亚格盛电子新材料股份有限公司率先精馏出7N级芯片用乙硅烷，产品价格仅为进口一半，成功打破国外垄断。

　　对于塔板，团队则创新性地设计了导向复合塔板，通过结构优化引导液体均匀、有序流动，消除了传统塔板上的流动死区和返混现象。该技术应用于半导体光刻胶原料EBR的生产，产品性能优于国际先进同类产品；在芯片、集成电路制作所需的超高纯硅领域，团队更是建成了3000吨/年的精馏装置，稳定产出10N级高纯硅，实现了从检测、分离到规模化的全链条突破。在高端聚氯乙烯(PVC)领域，该技术亦精馏出纯度达5N级的PVC，打破国外垄断，实现了我国高端PVC出口零的突破。

　　“精馏+”工艺　攻克极限分离难题

　　“精馏是常用的分离技术，但并不能包打天下。”李群生说，“当杂质与目标物的挥发度无限接近时，意味着它们几乎同时汽化，只靠传统精馏根本无法分离，必须用‘精馏+其他技术’的耦合方案。”

　　团队开发出的“精馏+连续多级逆流分步结晶”技术，专门用于分离沸点极其接近的同分异构体，如对苯二酚与间苯二酚。该技术利用“重结晶”原理，让杂质在固液反复相变中从晶体里排出，再把多个重结晶单元垂直串联，做成一个塔式结晶器，让固体和液体逆向流动，实现连续多级分离。利用该技术提纯出的5N级光刻胶原料对苯二酚，品质优于国际先进水平。

　　针对传统精馏难以脱除的“缔合性杂质”，团队研发了“精馏+双载体吸附级联”工艺。该工艺采用“分子筛+吸附树脂”协同吸附技术，针对性地捕获传统精馏难以分离的杂质，之后再将除杂后的材料放进高效精馏塔进一步提纯，形成“吸附+精馏”的级联工艺。该技术已助力山东新龙科技股份有限公司生产出8N级电子级三氯氢硅，用于先进芯片所需的高端晶圆与外延硅生产。

　　而在电子级四氯化硅生产中，团队引入了“精馏+光催化反应除杂”技术。研究团队先通过吸附对原料进行预处理，去除硼、磷等杂质，再将精馏后的四氯化硅送入光催化反应塔，以紫外线为光源，通入氯气，极微量的三氯氢硅杂质被转化为四氯化硅和氯化氢，从而被彻底脱除。该技术已帮助企业实现9N级四氯化硅的规模化生产。

　　阻止“二次污染”　守护ppt级的极致纯净

　　“即便将原料提纯至极高水平，生产设备金属内壁析出的微量离子，仍可能造成致命的‘二次污染’。”李群生介绍，“部分化学品要求含量杂质达ppt级，相当于在1000吨物质中精准剔除1毫克杂质，这种微量杂质会直接影响芯片、光纤等产品的性能，是高端电子化学品生产中必须攻克的难题。”

　　研究团队发明了高效抗杂质二次污染技术。团队通过对设备内壁进行超精打磨与酸洗钝化，让内壁变得极其光滑且稳定，从源头减少杂质析出，并独创“真空衬里”技术，使用特制无纺布进行内衬并牢固粘附，极大增加了杂质迁移的传质阻力。应用该技术成功生产出最高G5级氢氟酸等湿电子化学品，金属离子含量稳定控制在5ppt以下。该技术通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定，并被认定为国际领先水平。

　　不忘初心　持续攀登纯度高峰

　　回顾近四十年的科研长跑，李群生的动力源于初心。“上世纪80年代，看到国家高端化学品严重依赖进口，我就下定决心要攻克这个‘卡脖子’难题。”他坦言。

　　然而，科研之路并非坦途。2008年高纯硅产业化放大过程中，团队遭遇了纯度不稳的困难。“正是通过团队协作、跨领域专家会诊，才发现并解决了设备腐蚀导致的杂质引入问题。这段经历让我深刻认识到，科研不怕失败，关键在于从挫折中寻找根源、持续改进。”他总结道。

　　展望未来，李群生指出，当前我国在高端检测设备国产化、部分特种高纯化学品生产稳定性方面仍有提升空间，未来将致力于更高纯度材料的制备、绿色工艺开发以及产学研用的深度融合。他强调，高纯化学品是培育新质生产力的“基础支撑”与“创新引擎”，既为半导体、新能源等战略产业提供国产基石，也推动传统化工向绿色低碳转型，他们将继续深耕这一领域，为行业高质量发展注入持续动力。