学科凝练带动科研工作 基础科学与应用研究并重 
作者：张一峰 来源：科学时报 发布时间：2009-9-14 23:11:18

　　建设一流的特色学科体系是建设一流研究所的关键因素。中国科学院大连化物所正是抓住学科建设这个核心，突出凝练学科方向这个关键，在科学分析和定位的基础上，集中力量强化特色优势学科，大力扶持新兴交叉学科，协调发展基础支撑学科，使学科整体实力显著增强，科研水平明显提高，在我国化学物理领域中始终发挥着不可替代的作用。 

　　学科调整要适应时代需要 

　　建所初期至上世纪60年代中期，大连化物所作为中国第一个专业化的石油研究所，主要是以石油化工研究为主，对建国初期石油炼制和催化加工过程的发展曾起到举足轻重的作用。这一时期，大连化物所结合科研任务，带动了学科的发展，所内逐渐形成了催化、色谱、化工分离等3个配套的学科领域，使大连化物所开始具有学科特色，并培养了一支理论与实际结合的科技队伍。1958年4月，中科院在大连召开现场会议，时任副院长张劲夫将大连化物所的经验总结为“以任务带学科”。 

　　1961年，中国科学院批准石油研究所改名为中国科学院化学物理研究所。次年11月，党委书记白介夫邀请张大煜、朱葆琳、顾以健、张存浩、楼南泉、陶愉生、卢佩章等7位科学家在青岛召开“青岛会议”，形成了全所学科规划的纲领性文件，并规定有6个不同的学科领域和3项任务，逐步形成以“国家最需要，我们最合适，赶超瞄得准”为指导的选题方针。 

　　改革开放后，大连化物所及时明确了以催化化学，工程化学，化学激光、激光化学与微观反应动力学和以色谱为重点的近代分析化学等4个学科领域作为所的主要学科方向，并依据自身的学科基础和学术积累，结合国际科技发展的趋势和国民经济发展的总体需求，从战略上将其形象地称作“四菜一汤”，即可持续发展的能源、以高效农药为主体的精细化工、绿色化学和环境保护、生化工程和生化材料，以及以选控化学为方向的前沿性基础研究。此后，经过进一步凝练，提出了面向未来10年的科技发展战略：以可持续发展的能源研究为主导，坚持资源环境优化和生物技术创新协调发展。 

　　新时期发展战略的提出，也让大连化物所成了国内较早地提出以能源研究为主导的研究所。如今，当国内外各大研究机构都纷纷注意到能源危机给世界带来的影响而转向这一领域时，大连化物所的成果早已领先一步：世界上第一套工业化甲醇制烯烃装置运行在望，“以煤代油”有望成真；我国第一台100kW燃料电池城市客车成功开发，低地板燃料电池客车服务于2008年北京奥运会和残奥会。 

　　随着国家批准大连化物所筹建洁净能源国家实验室，大连化物所将对全所目前现有的学科布局和课题设置进行重组整合，将设立化石资源优化利用、低碳催化与工程、燃料电池及储能、氢能、太阳能转化与利用、生物能源、节能减排及能源环境工程、能源基础和战略研究等9个研究部和能源技术平台。通过洁净能源国家实验室的建设，大连化物所将进一步调整和完善学科规划，提升和改善人才队伍机构。 

　　基础科学瞄准国际前沿 

　　大连化物所建所60年来，在国家的每一个重要历史发展时期，都承担了多项国家重大科研项目，提供了许多重大科技成果和新技术，为我国的经济发展、国防建设和科技进步作出了贡献。用大连化物所副所长、中科院院士李灿的话说：“大连化物所在科研工作的战略部署上一直是心系人民、服务国家。从50年代建所初期的急国家之所急、发展液体燃料，到21世纪到来后对氢能、生物质能和太阳能的开发，大连化物所在应用研究上始终着眼于解决国家重大需求；并且，基础科学研究同样瞄准国际科学前沿，学科也从早期以催化基础为主体的物理化学，发展到今天的包含分子反应动力学、生物技术等前沿科学领域。基础科学和应用研究在大连化物所做到了很好地互相融合、互相欣赏、互相合作、互相促进。” 

　　大连化物所60年的发展历史也印证了这种辩证关系。基础科学的发展为应用科学的发展奠定了扎实的基础，没有基础科学的发展，是做不好国家重大应用项目研究的。在大连化物所现有的10个研究室中，有2个国家重点实验室——催化基础国家重点实验室和分子反应动力学国家重点实验室，二者都属于基础科学领域。 

　　人们将催化剂比喻为化学变化中的“点金石”，而催化理论是寻找“点金石”的“魔棒”。1956年，时任所长张大煜建立了从事催化剂和催化反应基础研究的研究室，并兼任室主任。1960年，他在世界上率先提出多相催化基础研究中的表面键理论，并于1965年成功组织研制了合成氨新流程的3种催化剂，创造了国际领先的奇迹。1978年，大连化物所成立了以郭燮贤为室主任的催化基础研究室。1987年12月催化基础国家重点实验室建成并经国家验收，正式开放。这是我国化学领域第一个国家重点实验室。1998年实验室在李灿、包信和等新一代研究组组长的带领下，提出了以新催化材料、新催化反应和新表征研究方法为研究方向，研制了具有自主知识产权的国内第一台用于催化材料研究的紫外共振拉曼光谱仪，并开始商品化生产；在国际上最早利用紫外拉曼光谱解决分子筛骨架杂原子配位结构等催化领域的重大问题，取得了国际领先的研究成果，1999年获得国家技术发明奖二等奖，并于2000年在法国巴黎获得4年颁一次的国际催化奖。1993年，大连化物所科研人员首先报道了Mo/HZSM-5催化剂上甲烷无氧芳构化反应，此后又进行深入研究，引起国内外催化界的重视。2005年“甲烷直接催化脱氢转化为芳烃和氢新反应的研究”获得国家自然科学奖二等奖。 

　　近年来，实验室研究方向进一步拓展。包信和研究组在纳米催化方面布设了研究课题，并在拓展纳米技术在催化研究中的应用方面取得新的进展；李灿研究组于1997年启动了多相手性催化研究，在纳米反应器和表面上实现手性催化合成。2001年，李灿研究组又启动了太阳能光催化制氢和太阳能光电池材料的研究，其中太阳光催化制氢的研究已取得进展。在最近的10年中，实验室连续两次被评为优秀类国家实验室。在几代人的努力下，大连化物所的催化基础研究，得到国内外学术界的高度评价和认可。催化基础国家重点实验室已成为国际催化学术界的一个著名研究机构。 

　　另一项填补我国基础科研空白的项目——分子反应动力学，大连化物所人的成绩同样斐然。 

　　20世纪70年代初期，美国等发达国家开创了用分子束技术研究化学反应，将化学动力学深入到原子分子的层次上。我国著名物理化学家楼南泉意识到，这一新的学科对推动催化基础科学和化学激光的研究将有重要作用，于1978年初春组建了微观反应动力学实验室，并任主任。1981年研制成功我国第一台交叉分子束实验装置。1987年“分子束反应动力学和分子传能研究”获国家自然科学奖二等奖。1990年，分子反应动力学国家重点实验室成立。“双共振电离法研究激发态分子光谱和态分辨碰撞传能”获1999年国家自然科学奖二等奖。 

　　进入新世纪后，以杨学明、张东辉为代表的优秀青年化学家回国加入这支队伍。他们利用自行研制的具有世界领先水平的氢原子里德堡态飞行时间谱—交叉分子束装置，研究F+H2反应时观测到反应共振现象，解决了国际上备受关注的这一重要科学问题。回国仅4年多，杨学明带领团队获得的两项研究成果——“在量子水平上观察到化学反应共振态”和“波恩—奥本海默近似在氟加氘反应中完全失效”就先后被评为2006和2007中国十大科技进展。“化学反应过渡态的结构和动力学研究”还获得2008年国家自然科学奖二等奖。 

　　正是有了基础研究领域的多项国际前沿成果，大连化物所被Science誉为“中国物理化学的温床”。 

　　应用科学解决国家重大需求 

　　在攻克基础科学领域的一个个国际前沿课题的同时，大连化物所人在应用科学领域同样做得十分出色。建所60年来，他们的多项成果应用于我国化工生产、化学分析、医疗和新农药、以及国防现代化等方面。其中著名的航天催化、膜分离技术、催化裂化干气制乙苯技术等，都为解决国家重大需求立下了汗马功劳。 

　　航天催化是航空航天领域的核心技术之一，20世纪90年代，青年学术带头人张涛出任航天肼分解催化剂题目组组长。他带领组内老中青三代科技人员开拓创新，发扬优良传统，提供的肼分解催化剂已先后成功地应用于我国发射的遥感、通信、气象、资源、海洋等卫星和“神舟”号系列飞船等多种空间飞行器的姿态控制系统。每当空间飞行器发射成功后，大连化物所常能收到使用单位发来的贺信、贺电，称赞大连化物所研制的低温低铱肼分解催化剂，在每次试验工作和卫星发射中，均保证了定向姿控系统准确无误地工作，对卫星准确入轨起到关键作用。 

　　2003年，大连化物所航天催化及新材料研究室成立。他们把研究方向瞄向21世纪世界各国研究的新热点——发展无毒、无污染、高性能的空间推进系统。经过几年的辛勤努力，高浓度过氧化氢催化分解技术成功获得应用，并于2008年获得国家技术发明奖二等奖。在大连化物所人的努力下，我国的航天催化学科从无到有，并一跃成为世界上为数不多的拥有航天催化技术的国家之一。 

　　中空纤维氮氢分离膜技术，能够对合成氨工业和石油化工业提高生产技术水平和改造产品结构产生巨大作用和显著效益，美国因此对我国实行严密的技术封锁。1982年中科院将这一项目列入“六五”重点攻关项目，大连化物所利用自己在化工分离方面的学科优势和技术储备承担了这项任务后，经过3年奋战，自行研制成功氮氢膜分离器，填补了我国的空白，并获1986年中科院科技进步奖特等奖。随后，很快进入了工业化生产，并于1990年建立了氮氢膜分离器工业性试验基地。十几年间，已向全国100余家企业提供了产品，平均年产值达1500余万元。目前，我国膜分离技术紧随美国、日本等其他发达国家的脚步，基本与世界先进水平同步。 

　　具有我国自主知识产权的“催化裂化干气制乙苯”技术，同样凝结着大连化物所人的汗水和心血。我国催化裂化副产干气每年达550万吨，其中含有乙烯资源每年达100万吨。此前没有适合的技术将这部分乙烯转化成化工产品，在造成资源浪费的同时还产生大量的CO2。大连化物所从1986年开始进行催化裂化干气制乙苯的催化剂技术研究。在第一代和第二代技术相继获得成功应用的基础上，成功开发出更具创新性、经济性和实用性的第三代技术。截至2008年初，在国内开工建设和投产的工业装置共16套，总规模达到128万吨/年乙苯的生产能力，实现投资总额达70亿元，满负荷生产年总产值可达130多亿元。所开发的分子筛、催化剂及干气制乙苯新工艺，共获得中国、美国等10余个国家和地区的30多件授权专利。第三代技术“FCC干气制乙苯气相烷基化与液相烷基转移组合技术研发及产业化”获得2008年国家科技进步奖二等奖。 《科学时报》 (2009-9-15 A2 国内)