李灿

      李灿,物理化学家,1960年1月23日生,甘肃省永昌县人。中国科学院大连化学物理研究所和日本东京工业大学联合培养博士, 1988年获博士学位。此后在中国科学院大连化学物理研究所工作。曾先后在比利时新鲁汶大学、美国西北大学、英国利物浦大学和美国里海大学进行博士后及短期访问教授的工作,任法国皮埃尔玛丽居里大学2003年度外聘教授。现任中国科学院大连化学物理研究所研究员,中国科学院研究生院教授、博士生导师,催化基础国家重点实验室主任,中法催化联合实验室中方主任,中国科学院大连化学物理研究所学位委员会主任。此外,任国内“中国科学B”、“化学进展”、“化学通报”、“石油化工”和“催化学报”等9种刊物编委,兰州大学、陕西师范大学、北京大学、大连理工大学和中国科学技术大学等9所大学兼职教授。任 “Journal of Catalysis”,“Journal of Molecular Catalysis A”和“Chemistry, an Asian Journal” 等8个国际刊物编委,国际催化理事会(IACS)副主席,英国皇家化学会Fellow。2003年当选中国科学院院士,2005年当选第三世界科学院院士。

      李灿主要从事催化材料、催化反应和催化光谱表征研究工作。多年从事甲烷及低碳烷烃活化和转化的研究,应用用于原位催化研究的高低温一体化红外光谱-同位素技术和发射红外光谱技术在光谱上鉴别了表面超氧和过氧等分子离子氧物种以及在低温下观察到甲烷在催化剂表面形成的活化吸附态。在国际上将紫外拉曼光谱应用于催化研究并筹建了国内第一台用于催化材料研究的紫外共振拉曼光谱仪;近年来,建立了鉴定分子筛骨架过渡金属杂原子的紫外共振拉曼方法,解决了表征多孔催化材料的骨架杂原子的难题,发现了过渡金属氧化物催化剂表面相变现象,合成了含高度隔离过渡金属离子的新型催化材料。采用无机-有机杂化等合成方法将均相催化剂引入纳米孔中合成手性催化材料, 观察到纳米孔对手性选择性的限阈效应,获得具有与均相不对称催化相媲美和甚至更优良的多相手性催化材料。发展了乳液催化技术并将其应用于柴油超深度脱硫,可将柴油中含硫分子的浓度由几百ppm(1ppm=1×10-6)降低到几十ppm甚至0.1 ppm,为解决燃料油清洁化提供了一种关键技术。目前正在进行甲烷的活化和转化研究、绿色和环境催化研究、太阳能光催化制氢研究、固体表面和纳米孔中不对称催化研究,以及催化新材料合成和催化光谱表征研究等。近年来的主要研究进展简述如下。

      一、催化材料的紫外拉曼光谱研究

      在研制成功用于催化研究的紫外拉曼光谱仪(1999年)的基础上,于2004年又进一步发展了用于催化研究的紫外—可见全波段共振拉曼光谱仪,并将其用于催化活性中心和活性相的研究。过渡金属杂原子分子筛是一类新型催化剂。由于骨架杂原子含量低且与非骨架杂原子共存,骨架杂原子的鉴别一直很困难。利用紫外激光激发骨架氧原子和过渡金属原子之间的pπ-dπ电荷转移跃迁,发现共振拉曼可选择性地将骨架杂原子相关的特征拉曼信号增强近三个数量级。基于这一原理鉴定了微孔和中孔分子筛的骨架过渡金属杂原子,建立了半定量确定骨架杂原子含量的拉曼光谱方法。这一方法已被国际催化界用于鉴定多孔材料中过渡金属杂原子。

      材料物相的表征常用XRD和常规拉曼光谱。这些方法主要提供材料体相的信息,但很难获得表面物相的信息。而催化剂的活性结构组分主要分布在表面,因此表面物相结构的确定成为催化乃至材料领域的挑战性课题,尤其对氧化物催化材料,目前尚没有可靠的技术确定其表面结构和表面物相。李灿在研究金属氧化物催化剂时发现在紫外区存在强吸收时紫外拉曼信号主要来自表面区,利用这一实验原理,建立了氧化物表面结构物相的研究方法,发现许多氧化物材料的表面物相与体相不同,且表面与体相的相变也不同步,特别是对于微米和纳米粒子的相变,这种现象更为突出。这些发现对于认识催化剂活性相结构和催化材料制备规律有重要的科学指导意义。

      二、多相不对称催化研究

      多相不对称催化是解决手性催化合成工业化的重要途径之一,受到国际上学术界和工业界的重视。利用辛可尼丁等手性分子修饰的负载贵金属催化剂,在酮酸酯和药物依那普利前体的多相不对称催化加氢中,获得95%ee的手性选择性和2万TON的结果,目前正在与企业合作进行工业化试验。通过有机—无机杂化和化学嫁接的方法将手性催化剂引入纳米孔材料中,获得有机—无机杂化的固相纳米孔手性催化材料,用于烯丙醇和烯烃的不对称环氧化反应,达到(甚至超过)均相体系中的反应结果。特别是发现纳米孔对手性诱导的限阈效应,可以提高手性选择性甚至导致手性反转。这些研究为多相手性催化合成和催化剂分离的工业化做了前期探索。李灿在多相手性催化方面的研究引起国际学术界关注,被邀请为国际催化领域权威综述刊物Catalysis Review撰写了关于多相手性催化的综述,这是中国学者第一次在此刊物上发表综述文章。

      三、清洁燃料的超深度脱硫的环境催化研究

      汽油和柴油的超深度脱硫是生产清洁燃料的关键之一。随着世界各国环境法规更加严格,超深度脱硫的研究成为国际学术界和工业界关注的焦点。据悉,到2006年,欧美国家将把成品柴油中硫含量限制在15 ppm以下。对发展中国家来讲,此任务尤为紧迫。将油品的硫含量从几百个ppm降为15 ppm甚至几个ppm以下,是一个巨大的挑战。李灿等人通过把一种高效双亲性催化剂组装在乳的油水界面上,可在温和的条件下用计量的H2O2将柴油中的含硫化合物选择性氧化成砜,进行萃取后,可将原含硫500 ppm的柴油硫含量降至0.1 ppm以下,柴油收率大于98%。这项工作具有重大的工业应用前景和科学价值。目前正在与工业部门合作,进行工业化前期试验。

      由于李灿在催化材料的紫外拉曼光谱研究和多相手性催化研究领域的杰出贡献,荣获国际催化理事会的最高奖励“国际催化奖”。 “国际催化奖”每4年授予一次,每次授予1人。这是迄今为止我国催化领域科学家在国际催化界获得的最高奖励,也是发展中国家的科学家第一次获得此项奖励。在本届国际催化大会上,李灿当选为国际催化协会理事会副主席。这是我国催化科学家,第一次当选国际催化协会理事会副主席。

      2002~2004年间,李灿代表中国催化界牵头组织成立了“亚太催化协会”(AsiaPacific Association of Catalysis Societies),亚太催化协会的成立结束了长期以来亚太地区无催化协会的历史,成为继北美催化学会、欧洲催化学会之后的第三个地区性催化学会,是中国科学家对促进亚太乃至世界催化发展所做出的一个重要贡献。

      在中国科学院实施知识创新工程的几年中,李灿领导的研究团队在研究所的绩效考评中一直名列前茅,三次名列第一。作为室主任,其领导的催化基础国家重点实验室被科技部评为“优秀类实验室”,获得“中国科学院创新文化建设先进团队”荣誉称号,获科技部的国家重点实验室计划先进集体“金牛奖”,个人获国家重点实验室计划先进个人“金牛奖”。

      李灿在国内外学术刊物发表正式论文280余篇,其中近200篇发表在国际学术刊物上。在国际Elsevier Science B.V. 系列中主编论文集一本。申请中国发明专利约40件,已授权15件。李灿主持的研究工作先后获得中国科学院自然科学奖二等奖(1993)、科技发明奖二等奖(1998)和国家科技发明奖二等奖(1999)。被邀请参加国内外学术会议大会或做特邀报告约40次。2004年在法国巴黎举行的由2100人参加的第13届国际催化大会上做60分钟大会特邀报告(我国学者第一次)。已培养硕士、博士和博士后30余名。

 

 

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