包信和教授出任中国科学技术大学校长

 

2017年6月8日上午,原复旦大学常务副校长包信和院士出任中科大新一任校长。

 

包信和院士:1996年度“求是杰出青年学者奖”获奖人

 

包信和院士简介

 

  • 1982年毕业于复旦大学化学系。
  • 1987年获复旦大学理学博士学位。
  • 1989年至1995年获洪堡基金资助,在德国马普学会Fritz-Haber研究所任访问学者。
  • 1995年应聘回国,在中科院大连化学物理研究所工作。
  • 2000年8月至2007年3月任大连化学物理研究所所长。
  • 2003年3月起任中国科技大学化学物理系系主任。
  • 2009年当选为中国科学院院士。
  • 2014年5月,包信和院士团队基于 “纳米限域催化”的新概念,创造性地构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂,成功实现了甲烷在无氧条件下选择活化,一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。相关成果发表在5月9日出版的Science杂志上。
  • 2015年9月,任复旦大学常务副校长。
  • 2016年当选“英国皇家化学会荣誉会士”(Honorary Fellow of the Royal Society of Chemistry) 。

包信和主要致力于新催化材料和高效能源转化过程研究。其团队将理论计算、模型催化以及技术催化相结合,取得许多对科学界和工业界有着重要影响的成果,为碳资源高效运用开辟了新的道路, 并获得许多荣誉,包括求是杰出青年学者奖、Alwin Mittasch奖、国际天然气转化杰出成就奖、周光召基金会基础科学奖、中国科学院杰出科技成就奖、何梁何利科学与技术进步奖、以及首届全国创新争先奖等奖项。

 

催化世界里的坚守

——原载于《中国科学报》

 

天然气高效利用的新途径

催化剂是改变反应物化学反应速率(既能加快也能减缓)、而其本身的质量和化学性质在反应前后不发生改变的物质。就好像“有情有义的一对情人,往往需要媒婆来推进一下,走向婚姻殿堂的进程就能加快,催化剂在化学反应里也有此功效。”包信和形象地解释道,“所以催化剂又往往被俗称为触媒。”

大多数化工过程都是催化过程。今天,不管我们喜欢不喜欢,我们的生活几乎离不开化工产品。我们日常用的塑料、纤维、建筑材料等等都是经催化过程得到的产物。

通常,这些化工产品都来自于石油。由石油经催化裂解反应提炼出烯烃,再生产出其他下游产品。因此,烯烃,特别是乙烯是现代工业最重要的原材料之一。

近年来,我国的乙烯工业发展迅猛,已成为仅次于美国的世界第二大乙烯生产国。但是与国际上烯烃主要生产国(美国和中东国家)通过低碳烷烃生产烯烃相比,我国的烯烃主要由石油炼制获得的中间馏分石脑油生产,成本居高不下,环境压力很大。

随着能源和环境问题的凸显,探索高效环保的催化反应过程已经不仅关系到民生,而且关系到国家安全。当前,用储量相对丰富、价格低廉的天然气替代石油,生产液体燃料和基础化学品,已成为学术界和产业界研发重点,科研人员一直在探索天然气直接转化利用的有效方法与过程。从甲烷制备乙烯的工艺路线,至今仍被视为化学领域的不可攻克的难题。

2014年,包信和研究组在甲烷高效转化相关研究中获重大突破,实现了由甲烷直接高效生产乙烯、芳烃和氢气等化学品。该项科研成果通过《专利合作条约》的专利申请渠道,进入美国、俄罗斯、日本、欧洲和中东等国家和地区,同年,这项成果也在美国《科学》杂志上发表,引起学术界和工业界的很大反响。德国化工企业巴斯夫集团副总裁穆勒认为,这是一项“即将改变世界”的新技术,将为天然气、页岩气在未来的高效利用开辟一条全新的途径。

 

1000小时的突破,20年的守候

天然气的主要成分是甲烷。据包信和介绍,现有的甲烷转化途径通常采用“二步法”:首先在高温条件下,通过混合氧气、二氧化碳或水蒸气,将甲烷分子重整为含一定比例的一氧化碳和氢气分子的合成气体;随后,用特定的催化剂将合成气体转化为高碳的烃分子,包括乙烯等。

这一传统方法路线长,投资和消耗高,另外,由于采用了氧分子作为甲烷活化的助剂或介质,过程中不可避免地要形成和排放大量温室气体二氧化碳。

早在20多年前,中科院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)就提出不用氧进行甲烷转化的“无氧活化”的概念。1995年,包信和带领团队开始“无氧活化”的攻坚。

他告诉记者:“曾有过一段艰难的时期,我们的研究方向被认为是冷门,但大家并没有放弃。”经过不懈坚持,在甲烷催化转化研究的基础上,研究组基于“纳米限域催化”的新概念,创造性地构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂,突破了原有技术的瓶颈,实现了甲烷在无氧条件下的选择活化,一步生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。

与甲烷转化的传统路线相比,这项研究摒弃了高耗能的合成气制备过程,不仅缩短了工艺路线,还在反应过程中本身实现了二氧化碳的零排放,碳原子利用效率大于99%。

中外多家能源和化学企业都对这一产业变革性技术表现出极大兴趣。中科院院长白春礼也十分关心,希望将应用基础研究的成果尽快转化为生产力。研究组前期已经完成了这一过程的60小时实验室试验,发现该催化剂保持了极好的稳定性。但是对工业化来说这是远远不够的,合作企业要求有长时间寿命测试结果。“年前我们就开始了催化剂1000小时的寿命评价试验,近两个月的时间,正好遇上了春节。”包信和告诉记者。

春节7天长假,在大连化物所的实验室里,纳米与界面催化研究组的科研人员依然轮番坚守在工作一线。白天夜里两班岗,每班两个人,“保证了试验的顺利完成,却让研究组里不少人错过了与家人团聚的机会,特别感谢团队成员和他们的家人”。

“这一刻我们等了20年。”包信和说,“目前,催化试验已经正常运行超过1000小时,我们现在已经与中石油和沙特的SABIC公司组建了合作团队,下一步我们会将这项甲烷制乙烯技术交给企业,进行共同开发。”

多年来,包信和研究组在该研究领域没有发表一篇论文,他称:“这期间,特别是获得初步突破以后,我们一直在不断推翻自己,早几年的科研结论会在后来被发现存在瑕疵而被否决。”

包信和指出,不发论文也是对科学的一种负责态度,但是就是苦了一批从事这一工作的学生和博士后,为了毕业,他们只能在外围的相关方面发一些不涉及“机密”的文章。

 

挑战与使命

2015年9月,经中科院推荐,教育部党组任命,包信和出任复旦大学常务副校长。

1978年,包信和考入复旦大学。1989年,他离开学习工作11年的复旦大学来到德国柏林,在德国洪堡基金会的资助下,师从表面催化学科的创始人之一、2007年诺贝尔化学奖得主埃尔特(Ertl)教授,从事金属催化剂的表面研究。

回国后,包信和来到了大连化物所。在大连化物所的20年里,在中科院和大连化物所几届领导和学界前辈们的支持与帮助下,他被推举为“973”计划项目“天然气、煤层气优化利用的催化基础”的首席科学家,在项目组成员共同努力下,取得了“甲醇制烯烃”“煤制油”“天然气制芳烃”等一系列成果。

这些年来,包信和带领的科研团队一直在催化领域默默耕耘,发表的论文数量不算很多,但论文质量还是蛮“漂亮”的。对于“漂亮”一词,包信和认为用英文perfect一词更形象。

今天,重返校园的包信和,对于自己身份的转变,他看作是又一次挑战。尽管包信和在中科院曾经多年从事管理工作,但高校的管理工作有其自身的规律。作为分管人才培养的常务副校长,他认为,将自己成长的经历和研究体会传授给年轻一代,也是自己义不容辞的责任和使命。

但无论自己的角色如何转变,他衷心地表示:“我希望我们研究组能继续在催化领域作出贡献,也希望年轻的科研人员通过这些工作得到锻炼,收获快乐和进步。”

 

新校长的挑战

2017年5月31日,万立骏校长调任中国侨联书记,中国科大将很快迎来第十任校长。新校长未来面对的挑战,是中国科大人普遍关注的话题。

 

协调与婆婆中科院的关系

中国科学技术大学曾是中国科学院旗下的唯一大学,至今仍是中科院旗下的唯一全国粮票(中管高校,副部级)。不过目前中科院旗下另有一张半地方粮票:由中国科学技术大学研究生院(北京)数次改名变身的中国科学院大学、上海科技大学。

近年来,中国科大办学成就备受习近平总书记和中央肯定赞誉。中国科大是中科院、教育部与安徽省三方共建高校。近年来,中国科大与教育部关系稳定,与安徽省关系水乳交融,获得安徽财政、土地与政策的诸多“真金白银”支持。中国科大校长如何争取中科院更多资源,强化与中科院的关系最敏感也最关键。
中国科大人普遍期望中科院珍惜她所拥有的唯一的全国粮票,毕竟中央从未对地方粮票发生太多兴趣嘛。


将相和,师生知心

无论新校长来自校内校外。需要时间赢得师生校友信任。此刘万东博客所言“(...校长)一年知情,二年知心,越三年,方能施政有为矣”。

2008年至今,侯建国、万立骏与党委书记许武合作堪称珠联璧合,打破了中国一些高校书记、校长内耗不休的陈式,开创科大团结进取的新局。许武2003年调任中国科大已逾14年,完全融入。毫无疑问:许武书记会支持新校长工作,仍将精诚合作。许武出生于1954年8月,将在2018年左右任满退休。如新校长连任,新党委书记人选尚不清楚。中国科大人期待书记、校长“将相和”的局面将继续。


新校区与后勤

2016年9月起,中国科大获安徽省划拨3000亩土地启动“高新园区”。 未来计算机与信息学院将整建制迁入新区,为未来工科崛起奠定了空间基础。然而为争取赢得新校区做出诸多贡献的万立骏、窦贤康先后调离,庞大的新校区建设如何有效、迅速推进,这是新校长的挑战之一。

在广受关注的新校区之外,中区(原合肥学院)建设同样面对挑战。中国科大期望将中区建成集中宿舍与文体生活区。未来不仅东西区本科生都将居住在中区,推进本科“书院制”培养,综合体育馆(含游泳馆)也在中区。可惜的是:中区建设进度有所滞后,能否在2018年六十周年校庆投入使用仍是问号。

中区背后涉及问题是后勤。有教授治校优良传统的中国科大,新校长能否有效进一步提升后勤效率?


人才引进与师资团队稳定

2008年以来从侯建国校长任内起,人才引进成为最大亮点之一。“青年千人计划”入选者连续四次全国第一。但2016年,青千人数不理想。部分原因系校区空间容量有限。据预计,2017年中国科大青千有望打翻身仗,原因系上下用命、大幅度提升待遇(包括安徽省给予支持)与新校区解决空间问题。

青年是中国科大的未来。邓小平曾肯定“科技大学办得较好,年轻人才较多,应予扶持!” 新校长能否在未来稳定延续人才队伍特别是青年海归的引进态势?
稳定与吸引院士队伍同样是挑战之一。2016年至今,中国科大流失五位院士(刘有成、张家铝、俞昌旋逝世;陈晓非、郑永飞工作重心转移)。“双一流”混战中,科大相对年轻的院士队伍令人垂涎。这也是新校长面对的问题之一。


双一流

“双一流”名单即将公布。5月9日,《中国科学院关于参与建设科技创新中心和共建综合性国家科学中心的指导意见》文件似暗示:中科院旗下如有大学进入双一流名单,中国科大系最有希望者。据认为,“双一流”名单即将水落石出,因此申请闯关已非新校长之责任,但中国科大“综合改革”通过2020年期末考,进入若干所大学“常态化”建设世界一流大学的序列,将成新校长最大挑战之一。


学科建设、均衡发展与多点布局

2008年至今侯建国、万立骏任内,中国科大在学科建设取得了长足进展。亮点是信息学院与计算机学院开始崛起。李卫平(776)、吴枫与李向阳等三位IEEE Fellow分别任学院院长。

新校长未来的挑战是能否继续强化工科,争取在生命、工程与管理学科的建设取得更大突破。目前来看,生命学院青年人才正在加速引进,成果开始涌现。然而工程学院(近代力学、精密仪器、热科学和能源工程系)在学科建设中的布局落后于全校发展速度。

此外中国科大在上海、苏州已拥有事实上的永久校区。上海研究院量子协同中心快速发展;苏州研究院的软件学院初具规模。据悉,北京研究院即将在中关村软件园投入使用。

 

原文链接:包信和出任中科大校长: 催化世界的领舞者, 如何面对新挑战?

包信和院士:1996年度“求是杰出青年学者奖”获奖人

Copyright © 2013 Qiu Shi Science and Technologies Foundation. All rights reserved.

香港中環皇后大道中31號陸海通大廈12樓