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李灿院士:催化世界的探索者

李灿院士:催化世界的探索者李灿院士是我国催化材料、催化反应和光谱表征领域的权威专家。

中国粉体网讯

院士简介

李灿,男,无党派人士,1960年1月生于甘肃省金昌市,理学博士、研究员、博士生导师。2003年当选中国科学院院士,2005年当选第三世界科学院院士,2008年当选欧洲人文和自然科学院外籍院士、英国皇家化学学会会士,2020年当选中国化学会会士。

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现任中国化学会常务理事、中国化学会催化专业委员会主任、中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室(筹)主任、中法催化联合实验室中方主任、英国石油公司与中国科学院大连化学物理研究所能源创新实验室主任;兼任中国科学技术大学材料与化学学院院长;曾任催化基础国家实验室主任、国际催化学会理事会主席。

研究方向

主要从事催化材料、催化反应和光谱表征方面的研究,致力于太阳能转化和利用科学研究,包括太阳能光、电催化分解水、二氧化碳资源化转化等人工光合成研究和新一代太阳电池探索研究等。先后在国际上提出了异相结、双功能助催化剂及发现晶面间促进光生电荷分离的新概念,在光电催化领域,提出了助催化剂、空穴储存层、界面态能级调控等重要策略,为发展高效太阳能转化体系构筑提供了科学基础。2020年主持完成全球首个直接太阳能液态阳光甲醇规模化工业示范工程,为实现碳中和提供了一个切实可行的技术路径。

最难忘的答辩

1988年,从日本学成归国的李灿一头扎进当时的科学前沿——稀土催化。然而,催化研究工作一经展开就面临着经费无处可寻的难题。

正为此感到苦恼时,李灿听说国家自然科学基金委员会(以下简称自然科学基金委)设立了青年基金。“我觉得这是一个机会,就提交了申请书。”

报告后,专家们围绕李灿的报告提出了问题。令李灿没想到的是,这些大专家对一些看似简单的基础概念也相当在意。唐敖庆先生提问:“‘孤对电子’和‘孤电子’的区别是什么?”这是化学上两个很容易混淆但又十分基础、重要的概念。李灿的回答是:“孤对电子指的是没有形成化学键的成对电子,孤电子则是没有配对的单个电子。”这一简明扼要的回答得到了评委们的认可。

先生们对待科学严谨求实的态度,在李灿心中留下深深的印记,如今他指导青年人时也相当重视厘清基础概念。

答辩顺利通过,李灿也获得5万元青年基金的资助。他将这笔当时并不算小的经费全部用于研究稀土氧化物表面氧吸附及其催化反应,并通过红外光谱等表征技术系统研究了氧化物表面氧物种及催化性能之间的关系,引起催化界重视。

这项成果于1993年获得中国科学院自然科学二等奖,李灿则是当年最年轻的获奖者。

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立足前沿 推进催化工业化进程

1994-1996年,李灿远赴美国西北大学做访问学者。当时,国际催化界紫外拉曼光谱的研究刚刚兴起,李灿敏锐地捕捉到了这一点。

拉曼光谱是表征催化剂和催化反应的有效工具之一,但因为其使用中存在荧光干扰和灵敏度低的问题,久久未能在催化研究中获得广泛应用。在美国访学期间,李灿和合作者在实验上确证了紫外拉曼光谱可以避开荧光干扰,并且第一次成功获得实用催化剂的紫外拉曼光谱。

1996年,李灿选择提前回国。回国后,李灿开始了紫外拉曼光谱应用与催化方面的相关研究。当时国际上连续波紫外激光器刚问世不久,获得稳定激光光源很困难。而且李灿带回来的分光系统在紫外区未镀膜,光栅也不能在紫外区工作,更严重的是,加工内反射椭圆收集光镜等关键部件时遇到困难。

李灿带领团队历经2年努力,终于在1998年底,研制出国内第一台用于催化和材料研究的紫外拉曼光谱仪。兴奋之余,李灿马上投入了新表征技术的催化研究:催化剂表面积碳、分子筛合成、杂原子分子筛结构表征等。

团队利用紫外拉曼光谱仪,在国际上第一次成功鉴定杂原子分子筛中骨架过渡金属杂原子结构。时至今日,国际上过渡金属杂原子分子筛的研究,多采用紫外共振拉曼技术表征其活性中心。

与此同时,立足工业需求与前沿难点,李灿还布局了多相手性催化合成和燃料油超深度脱硫研究,不仅在基础研究上取得国际最好的结果,更推进了催化工业化进程。

经过几代科学家的努力,在李灿等一批中国催化科学家的带领下,有“国际催化领域奥运会”之称的第十六届国际催化大会于2016年在北京举行,我国催化科学研究正式走向国际舞台。

在催化领域受到高度认可

李灿的工作在催化领域受到高度认可。2004年,他成为第一位荣获"国际催化奖"的发展中国家科学家。2008年,他当选为国际催化理事会主席,是半个多世纪以来当选该学会主席的第一位中国科学家,也是出任该学会主席的第一位发展中国家的科学家。2016年,作为会议主席,他成功组织举办第十六届国际催化大会,这是被誉为催化领域的"奥林匹克"会议首次在中国举办,是中国从催化大国向催化强国迈进的起点。他还积极推动中国与其他国家在催化与科学技术方面的合作,先后建立中法联合催化实验室、启动中荷战略合作联盟、中日韩前瞻计划等国际催化合作项目。

李灿在科研工作中充分发挥爱国奋斗精神,带头服务大局、集智攻关。他经常勉励年轻科技工作者“大凡科学研究追热点易,鲜有从极冷处入手!”要有社会责任感、关切人民需求,科学研究不能只是从书本上和文献中找课题,更不应该简单地跟风追热。而应围绕国家重大战略部署,从重大应用背景中确定科研课题,在服务大局中实现自身价值。

在我国催化科学的学科布局、发展战略规划、人才培养和引进等方面,李灿也积极发挥传帮带教作用,为科技事业发展作出了重要贡献。他曾任催化基础国家重点实验室主任,在其任职期间,实验室取得了一批在国内外有重大影响的基础研究成果和重大产业技术成果,成为国际知名的催化研究中心。他多年以来培养了160多名学生、60多名博士后,“弟子”们也大多成为催化界的中流砥柱,成为推动我国催化学术和工业发展的新生力量。

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