【催化追梦人】浙大陈诵英教授：一个催化工作者的梦和轨迹

自从阴差阳错地搞上化学化工以来不觉从事催化科学技术研究和发展已经四十多年了。在老一辈导师、师长和领导的带领培养下，已经从年轻小伙成长到人生的古稀之年，留下了长长的人生轨迹。

从文化大革命后的1978年第一次在大连举行的全国催化会议以来，作为催化科技工作者，除了不可抗拒的原因外（如不在国内）我几乎参加了所有的全国催化学技术研讨会。还有兴趣与同行倡导了一些专业性的全国催化学士会议，包括有催化动态分析学术会议、催化剂制备学术会议、环境催化学术会议和精细化工催化学术会议。因为我在不断地为我国的催化科学和技术的发展做着非常美好的梦，虽然不同阶段有着不同的梦。

梦不断地做，也不断地圆或者破。

自己认为到现在已经可以说有的梦已经圆的不错了。其中的一个梦就是想把自己在催化科学和技术研究中的一些成果以及自己培养和协助老一辈科学家培养的研究生特别是博士生在催化领域中的研究成果能够反映到了已经写成的著作中。

这个梦随着自己五本著作的出版差不多已经圆了。这些在催化科学和技术中的研究成果几乎全部作为著作内容的一部分进入到我们的五本著作中：

2001年出版的《吸附与催化》，涉及的主要是固体催化剂的动态表征技术和孔结构方面的研究成果，也就是用吸附来研究催化剂的基本性质和催化反应动力学，这是作者在上个世纪70年代后期到80年代的主要催化研究领域，多个博士生的研究成果成为该书的重要重要章节中的基本内容；

2007年出版的《催化反应动力学》，这一直是我在催化科学研究的主要领域，尤其是动态和使用计算机和模拟和实际实验两手对催化动力学进行的研究，多个博士生的研究成果以独立的章节得到充分的反映；

2011年出版的《催化反应工程基础》和“《催化反应器工程》，涉及多孔固体催化剂特别是分子筛中的吸附、扩散、传质等研究工作，特别是关于动态方法测量多孔固体分扩散系数的研究，也是在于我的研究生导师陈家镛院士以及闵恩泽院士指导的催化反应工程和反应器工程工作和积累的总结，几个博士生的研究成果在成为相关章节中的主要内容；

2012出版的《固体催化剂制备原理与技术》，实现了多年来把固体催化剂制备科学和技术进行初步系统化的梦想

（以下摘自该书前言中的一段：   随着催化科学和工程科学特别是固体材料表征技术的不断发展，催化科学家一直努力想把催化剂制备的技艺科学化。为此，自上个世纪1976年以来每隔四年定期在比利时召开国际催化剂制备会议。由于愈来愈认识到催化剂制备科学和技术发展的重要性，国内的催化科科学家包括本书的作者曾试图说服比利时催化科学家同意把催化剂制备的国际会议放到中国来召开，但是比利时不愿意打破不到其他国家召开的惯例。于是，本书作者倡议并筹办全国催化剂制备科学和技术的研讨会，第一次会议在1992年于太原市召开，至今已经开了七次会议。今年（2012，11.15-18）年将由福州大学筹办第八届催化剂制备科学和技术研讨会。虽然这些专题会议与催化其他会议为催化剂制备科学和技术积累了大量的有用信息（数据和材料），但是对催化剂制备技术所依据的科学原理和物理化学基础的叙述仍然缺乏总结和系统化。而这正是作者多年来的愿望。在正式退休后，有比较充裕的时间来阅读有关催化剂制备的物理化学基础方面的文献，结合作者自身做催化研究40余年积累的大量经验，试图把有用的尚未系统化信息和素材加以归纳总结，把固体催化剂制备的科学原理初步系统化，这就是作者写这本“固体催化剂制备科学院与技术”的初衷，这个愿望终于可以实现了。）

在相关的章节中充分反映了使用超临界技术制备超细纳米催化剂的多个博士生的研究成果。

作为一位老的催化科学技术工作者，虽然在非常年轻时（大学的毕业设计时）就接触到乙炔和氯化氢在汞活性炭催化剂上合成氯乙烯，但真正进入催化领域是在到中科院山西煤炭化学所（在文化大革命时期）以后。由于陈家镛导师和彭少逸院士的引导和带领，接触到催化科学和技术的几乎所有主要领域。

在四十多年的工作经历中，可以分为明显不同的三个阶段：

1. 掌握基础知识打下坚实催化基础的阶段；

2. 涉及和解决精细化学品合成中催化的技术问题的阶段；

3. 总结研究工作和培养研究生所积累的成果和经验形成系统的各催化基本领域形成著作的阶段。

我国真正开始催化科学技术的发展应该说始于文化大革命后，那时需要大量接触国外先进的催化和技术。 在上个世纪的70年代以后，绝大多数做催化研究的都要求做开发催化剂的工作，很少愿意做非常吃力而且很难获得好成果的催化反应动力学和机理方面的研究和实验工作。我在彭少逸院士指导下利用自身数学和工程上的良好基础和优势，认真阅读翻译了几本催化科学技术基础的英文书籍（动力学与催化、非均相催化中的传质等），以及尽可能多地阅读有关催化反应动力学和机理、催化反应工程、催化动态分析（表征技术）等方面的文献。那时发表的对同行有点帮助的文章有《无梯度催化反应器》、《柱色谱理论》、《孔结构分析系统化》以及《纤维催化剂床层的动态分析理论》（被催化学报创刊号录用并被编排在头版位置）等。

由于参加国内的学术会议多，带来的一个有意思的结果是，把超细粒子的概念从冶金物理学界引入到国内的催化界，并积极倡导把超临界技术用于制备超细粒子催化剂以及用于研究催化反应（1986-1988年间在“石油化工”上发表了有关超细粒子催化剂、超临界技术用于超细催化剂制备和超临界技术用于催化反应等三篇文献评述的文章）。

当然，在山西煤化所首先对超细粒子催化剂制备表征和应用进行了系统性的研究，建立了国内第一套超临界干燥制备超细粒子的装置。那时培养的研究生特别是博士生选择的研究的课题几乎都集中于催化动态分析、超细粒子催化剂的超临界制备表征和应用、催化过程的计算机模拟和催化剂的计算机辅助设计等方面。对研究课题的分散，当时国家自然科学基金委物理化学学科的张慧心教授曾问我，为何不把研究面集中一些，我回答说这样更加有利于研究生的培养，这是进行催化科学和技术基础研究的黄金阶段。

在离开中科院山西煤炭化学所以后，就再也不能够进行范围相对广泛的催化科学技术基础方面的研究，只能够被迫为浙江的民营企业服务。有好的催化基础，一定能够为民营企业做出贡献，做出有实际经济效益的成果。

这里举几个相当成功的例子。

我的老家浙江新昌县集中了世界60%的维生素E的产量。在上个世纪末，在维生素生产过程中所使用的钯/碳催化剂都需要进口。在短期内，我们研制的钯/碳催化剂完全达到了进口水平，并帮助企业建立了活性炭负载贵金属催化剂的生产车间，同时传授从废催化剂中回收贵金属的技术。该车间自建立以来，一般的年制备催化剂的量在10吨多，年产值在1个亿以上，按催化剂企业的利润一般不低于20%计算，年利润在2000万以上；

另一个例子是维生素A生产中关键的一步是所谓缩合物的催化加氢也就是一个相当大分子的三键的选择性加氢。对该过程企业让我们改进工艺提高维生素A的收率。利用和依靠自身的基础和积累，我出了一个点子，并用小试结果证明该点子的实用性。这个点子企业花了七年时间才实现产业化，使维生素A的收率从56-58%提高到>68%，据该企业的技术人员告诉我，每提高一个百分点产生的纯利润大于1000万，这个点子为企业年创利润超过一个亿；

第三个例子是在另一家企业，原来在一吨产品中催化剂的成本就要占1万多，通过我们传授技术并采用我的建议后，该产品的催化剂成本已经被降低到1000元左右。实际上，催化技术在精细化学品合成中，特别是使其绿色化和低碳化中是大有可为的。

第三个阶段是退休后，虽然仍然在为一些民营企业服务，也应聘到一些学校如上海师范大学讲一些课和帮助带研究生。但是，总有较多的时间可以用来比较系统低阅读大量文献，并有时间来思考和总结评价多年来在催化科学技术研究中积累的经验和教训，结合阅读的文献材料和观点，这样就产生了能够写点对同行特别是年轻人有所帮助和裨益的东西。于是从2004年开始（从台湾回来后）又有了新的催化梦，就是要写基本有关催化可续而技术各个领域的教材和参考书。令自己都感到惊奇的是，这样的梦已经接近基本实现：

催化剂表征（动态吸附表征）：“吸附与催化”（2001年）；

催化反应动力学与机理：“催化反应动力学”（2007年）；

催化反应工程：“催化反应工程基础”（2011年）；

催化反应器：“催化反应器工程”（2011年）；

催化剂制备科学与技术：“固体催化剂制备原理与技术“（2012年）。

也就是说，对催化科学技术的几个重要的基本领域已经形成各自相对独立的著作。接下来的梦是催化技术在国民经济关键领域中的应用。

准备在有生之年在完成三本书：

“精细化学品合成的催化技术—-绿色低碳化的必由之路”（化学工业出版社，2013年）

“结构催化剂与污染物治理”（化学工业出版社，2014或2015年）

“煤炭能源催化转化技术”（化学工业出版社，2016或2017年）

在编著有关催化可续而技术领域一系列书籍的过程中，经常反复思考我国的催化科学和技术的研究和发展这样的问题。

下面想谈一谈在这样的思考中，经常涉及的若干重点问题和获得的心得。当然这只是个人的看法，很可能是错误的，说出来的目的是希望大家来讨论，不可能很快达到一致，只希望能够来思考这些看法和问题。

第一个问题是，长期以来，有关催化和催化剂的思路，对催化工作者，总是以物理化学的背景和物理化学的角度来思催化剂和催化过程以及说明催化剂的作用，例如总是认为催化剂特别是固体催化剂表面存在所谓的活性中心或活性位。几乎所有对催化的一切研究，总是离不开这个概念，不管是改进现拥有的催化剂或开发全新的催化剂。但是这样的概念是否有局限性，如果有又在哪里？物理化学界很少有人这样来思考，因为涉及的基本上是气固非均相催化反应。

与物理化学家研究催化不同，有有机化学家背景的催化研究者，却把催化剂看成只是试剂一样的东西，也就是把催化剂看成是一种（特殊）反应试剂，不管催化剂是固体还是液体，原因之一可能是它们研究的催化反应基本上是在液相中进行，溶剂的影响几乎是难以避免的。当然这样的视角也尤其局限性。

第三种是背景相当广泛的催化研究者，他们多数致力于手性药物的催化合成研究，他们认为催化剂特别是手性催化剂，其配体起着对催化反应特别是手性选择性的支配作用( 2001年的诺贝尔化学奖奖给了分别发现通用的手性配体BINAP和磷配体特别是DIPAMP的两位化学家)。也就是说反应物或产物都可能成为催化剂的配体，即催化剂环境对催化起着关键的作用。这与我们从石油炼制和石油化工工业中发展起来的固体催化剂环境有着显著的不同。

这些不同背景的催化研究者对催化的不同思考方式是否值得我们吸收和重视呢。固体催化剂表面在催化反应中是否会随着反应环境的改变而改变呢，如有人把催化剂表面说成是“变色龙”也就是随着反应环境的改变而改变的观点对催化研究特别是新催化剂的开发是有积极意义还是只起反作用？国际纯粹化学联合会对催化剂的定义（催化剂是改变化学反应速度但不改变反应吉布斯自由能的物质）和只有转化数TON大于1的物质才能称为催化剂的定义显然角度不同，但两个定义的含义是否完全一样？

第二个问题是，我国的催化科学和技术的发展几乎长期以石油炼制和石油化工的催化研究为中心（或说得不太客气一点是垄断），这对我国催化科学和技术的发展是有利还是不利？是否到了应该改变过于局限垄断的局面的时候了，是否也到了开阔更大视野的时候了？作为指导学术发展的国家自然科学基金会和中科院是否应该站到更高的高度来思考我国催化科学和技术的发展？

第三个问题，对作为国家能源环境的最大问题之一的环境治理中的催化剂和催化反应器，它与传统石油化工催化研究显然有相当的不同，是否应该跳出框框，对所谓结构催化剂和结构反应器予以更多的重视。

总之希望自己的梦能够圆，希望我国的催化科学和技术能够随着我国国力的增强，愈来愈站到国际的前列。