记者 刘万生 发布时间:2014-01-03
来源:中国科学报
在刚刚公布的2013年中国科学院新当选院士名单中,中科院大连化学物理研究所研究员张涛名列其中。
在过去30多年中张涛一直活跃在化学化工研究领域,是我国工业催化学术方向一位杰出的学术带头人。他面向国防安全和国民经济的重大需要,在纳米尺度直至单原子水平范围内,系统地研究了负载型金属催化剂及其在催化反应中的构效关系,在孔径可控的新型载体、亚纳米和单原子分散的负载型金属催化剂等方向取得了重要进展,这些基础研究成为他所取得的多项杰出成果的科学基础。
为了国家的需求
自1997年开始负责航天催化剂的研制工作,张涛领导发明的肼水燃料分解催化剂已成功应用于国家型号飞机,开拓了推进剂催化分解技术在我国航空领域的应用。而这项成果的获得却十分不易。
“时间紧任务急,无任何资料查询,当时的压力非常大,需要解决的是飞机飞行速度快,肼水燃料分解催化剂快速反应达到其技术要求;飞行员的安全;国家的财产不受损失等问题。必须确保万无一失。”回忆起当时的困难,张涛依然觉得压力很大。
张涛领导研制的多种型号催化剂已成功应用于卫星、运载火箭、宇宙飞船的姿态控制系统,使我国成为世界上少数掌握航天姿控肼分解催化剂技术的国家之一。
他研制的高效脱氧剂和反应器应用于神舟飞船和石化领域。为保证载人神舟顺利遨游太空,必须先进行无人飞船的模拟试验,确保载人飞船万无一失。而拟人耗氧反应器组件装置是装载在无人飞船载人舱内用于模拟人体代谢的设备,是考验飞船生命保障系统安全可靠的关键技术,从美国到前苏联,在发展到载人航天工程之前,都要经过一系列的动物飞行实验——“猴子实验”。而中国航天人大胆地跃过了这一实验过程,直接从无人发展到载人飞行。这是如何实现的呢?
中国航天人用化学手段在无人飞船上模拟出人体,用它来模拟人类的呼吸、产热体温等诸多问题。张涛说,这其实也是一个催化的问题。“需要寻找一种能缓慢稳定反应的催化材料剂,让化学反应跟人的呼吸一样,吸收氧气,放出二氧化碳,并释放出热量温度。”为了解决这一问题,同时考虑到宇宙飞船的特殊性,对装置的重量体积都有严格的限制。张涛和他的研究团队进行了艰苦研究,最终他们独创提出的“固体耗氧材料模拟人体耗氧和产热”技术及装置方案,成功真实地在神舟飞船上模拟了人体代谢的耗氧指标和产热指标。这项技术,在国内外载人航天领域属于首次应用,受到了中国载人航天工程办公表彰,大连化物所因此获得了国家科技进步奖特等奖。
开创学科新领域
近期,张涛的研究在有关生物质催化转化制乙二醇的原创性工作中取得了重大进展。他们在世界上首次报道了纤维素高选择性催化转化为乙二醇的新反应过程,引起了国内外学术界和工业界的广泛关注。
同时,他们在单原子催化研究及应用领域也取得了创新突破——以氧化铁为载体成功制备出首例具有实用意义的单原子铂催化剂。单原子催化对于从原子水平理解多相催化具有重要意义,同时也为开发低成本高效贵金属工业催化剂提供了可能。
相对于亚纳米、纳米铱催化剂,单原子铱催化效率在应用上“以一抵十”,是催化反应最重要的活性位,对催化性能起主导作用,成为催化过程中名副其实的“主角”。不仅在基础科学领域有助于从原子层次认识复杂的催化反应过程,而且对依赖于贵金属催化剂应用的领域,如燃料电池、石油化工、精细化学品生产以及汽车尾气净化等实际应用过程也具有重要指导意义。
张涛是一个很乐观的人,在很多的场合下,常常听他讲:“我们做科研的人,一定要勤奋,不断进取,不能愧对国家。”他是这样说的,也是这样做的。无论在实验室、在应用基地都能见到他忙碌的身影,和工作人员吃住一起,披星戴月,承担工作中的艰辛和压力;有时也能在庆功会上听到他标准的男中音歌声,给人带来欢乐和鼓舞。
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