蔡启瑞

时间:2017-05-20 点击:1922 来源:仿岩新闻网
蔡启瑞,物理化学家、化学教育家。长期从事催化理论、酶催化和非酶催化固氮成氨、碳一化学、轻质烷烃化学和结构化学等方面的研究。较早提出络合活化催化作用的理论概念,总结出络合催化可能产生的“四种效应”,提出固氮酶促反应中ATP驱动的电子传递机理,N2、CO的氢助活化和甲烷等轻质烷烃的氧助活化机理。并曾对我国大化工发展战略提出有指导意义的见解。

  1914年1月7日蔡启瑞出生于福建省同安县马巷镇一个华侨店员家庭。幼年丧父,家境贫寒,1921年开始上学。1929年肄业于集美中学,考入厦门大学预科,1931年升入该校本科化学系,旋即因病休学两年,1933—1937年读完厦门大学化学系,曾多次获得陈嘉庚设立的“免费奖学金”和“嘉庚奖学金”,毕业时获厦门大学理学学士学位,1937—1947年任厦门大学化学系助教、讲师。这期间,在张怀朴教授指导下完成了《电位法研究硝酸锌》和《硝酸镉水解》两篇论文,发表在《厦大理工论丛》上;在傅鹰教授指导下撰写了《有机酸混合物萃取分析法》一文,发表于美国《分析化学杂志》上。1947年3月被选派赴美留学,在E.马克、P.M.哈里斯和M.S.纽曼教授指导下从事多亚甲基长链二醇及二羧酸的L-B膜行为的研究工作,1950年在俄亥俄州立大学获化学哲学博士学位。鉴于结构化学在化学科学中的重要性,他选择了结构化学方面的研究工作。1950—1953年因抗美援朝战争,在美国多羁留了6年。这期间,在哈里斯教授指导下,进行铯氧化物的结构研究,对离子晶体的极化现象、晶体结构和极化能的关系,以及含部分金属键的晶体,做了有益的探索。他在结构化学、离子电子极化、金属—金属键和物理有机等方面的素养为后来所从事的催化基础研究打下了基础。他虽身居异邦,却为祖国在1949年获得新生而感到无限喜悦和欣慰。在母校厦门大学二十九周年校庆之际,从大洋彼岸发回了一封寄托无限深情的电报:“祖国大地皆春,我怀念你啊,祖国!”片言只语,表达了这位海外学人对伟大祖国和祖国解放事业深切的爱。尽管此时他在国外的生活条件相当优裕,但报效祖国之心始终没有动摇,坚持年年递交离境申请,直到1956年回到祖国。从此,步入了他人生的一个新的里程——为振兴科学和建设祖国而不倦求索。回国至今,他一直任教厦门大学。现任中国科学院化学部学部委员,中国化学会理事,福建省化学会名誉理事长,厦门市科协主席,厦门大学一级教授;历任厦门大学副校长、校学术委员会主任,国际催化大会理事会理事;国务院学位委员会第一届委员,理科评议组成员,国家科学技术委员会化学组成员,并多次率团出国做学术访问或考察,或参加国际学术会议。

  丰富和发展了络合催化的理论体系

  蔡启瑞回国初期的科研工作包括α-TiCl3等层状晶体和钛酸钡铁电晶体的极化能和晶格能的理论计算,提出计算式。60年代以来,他一直致力于络合催化的理论研究。早在1964年,他在国际上较早地提出络合活化催化作用的理论概念,系统阐述了过渡金属化合物催化剂对不饱和有机物以及一氧化碳的络合活化催化作用,总结出络合催化可能产生的四种效应,即络合活化作用、对反应方向和产物结构的选择作用、实现电子传递和电子与能量偶联传递的作用、应用络合活化概念深入关联了许多类型的均相催化、多相催化和金属酶的催化作用。

  化学模拟生物固氮研究,是具有重大理论意义和实践意义的课题。1972年,在中国科学院主持下,他与唐敖庆、卢嘉锡两教授联袂参加共襄化学模拟生物固氮的研究方略。他以已知的十几种固氮酶底物的酶促反应作为化学探针并根据络合催化原理,和卢嘉锡分别从稍微不同的角度在国际上最早地提出多核原子簇结构的固氮酶活性中心模型,和已知的固氮酶底物的多核配位活化模式;后来,根据国际上有关固氮酶研究的科学实验进展,将这一模型作了演进,为设计合成模型化合物和开展化学模拟指出方向。同时,他还提出了三磷酸腺苷驱动的电子与能量偶联传递机理及其化学模拟方法。化学模拟生物固氮为全面体现络合催化可能产生的四种效应提供了一个具体例子,这方面的研究进一步丰富和发展了络合催化的理论体系。

  在分子水平上研究催化作用和中国催化反应机理的奠基人之一

  工业氨合成铁催化剂的发现,已有近80年历史。但有关的催化机理研究和学术上的争论一直延续下来,成为当今多相催化研究的重要课题之一。1980年,在东京召开的第七届国际催化大会会后的固氮专题讨论中,蔡启瑞提出了N2在α-Fe面的多核吸附模式,并与N2在固氮酶活性中心上的μ3络合方式进行了比较。此后,他指导下的研究集体,采用原位激光拉曼光谱方法,首次测得氨合成反应条件下铁催化剂表面主要化学吸附物种是两种H和两种N2,而不是NH或N,从实验上否定了为解释已知的氘反同位素效应,基于解离式机理而提出的关于NH或N是主要含氮吸附物种的假设,为采用拉曼光谱方法研究催化机理在国际上提供了第一个成功的例子;他还进一步提出了原子簇活性中心多核络合活化分子氮、降低部分加氢过渡态位能的看法,并进行了反应能学分析,说明N2先部分加氢成N2H或N2H2,再断裂N—N键较直接断裂N≡N键来得省力,即缔合式反应途径为主要反应途径。

  此外,他还对一些重要的络合催化反应机理提出过有创见的看法。比如,在60年代,他通过缜密的思考和富有说服力的分析,对烯烃氧化取代反应的氢转移机理提出了崭新的看法;70年代,国际上对烯烃歧化机理的讨论尚处于众说纷纭、莫衷一是的阶段,蔡启瑞则对当时并未引起人们注意的金属卡宾络合物中间态邻位缩合链式反应机理给予支持。同时,他认为侧基络合是氢分子最可能的络合活化方式。80年代初,国际上关于氨合成氘反同位素效应属热力学性质的观点占上风,他通过文献的比较分析,认为这种观点缺乏实验依据,指出更可能与乙烯加氢的氘反同位素效应相似,属于动力学性质。这些见解后来都得到了国外发表的实验结果的支持和国际学术界的承认。十几年前他预言的N≡N、RC≡N和RN≡C等固氮酶底物可能采取的μ3-型配位方式也已为后来国外发表的相应μ3-配合物的成功合成所证实。

  以上有关络合催化作用的理论和实践,形成了以蔡启瑞为代表的厦门大学催化研究的特色,其工作在系统性和创新性方面均达到国际先进水平。在催化研究中,蔡启瑞充分运用分子轨道理论、价键理论和结构化学的知识,成为我国在分子水平上研究催化作用和催化反应机理的奠基人之一。其科研成果先后两次荣获国家自然科学奖三等奖:一是《络合催化理论的研究》,另一是《在固氮酶作用下和铁催化剂作用下固氮成氨的研究》。

  近年来,他在厦门大学主持开展了由合成气制取甲醇、乙醇和金属-氧化物协同催化作用的研究,对等电子结构的一氧化碳和氮分子在过渡金属催化剂上的加氢转化机理进行了深入的关联,提出了金属与氧化物协同催化作用的机理,采用原位化学捕获和同位素方法成功地证实了他所提出的由合成气制取乙醇的催化反应机理。近年来,在甲烷氧化偶联及其他轻质烷烃氧化脱氢方面,他提出了非还原性稀土基复氧化物催化剂上甲烷、乙烷的氧助活化机理和催化剂分子设计及研制的某些构思。

  对大化工发展战略提出有指导意义的见解

  蔡启瑞曾多次参加国家有关的中长期科技发展规划的制订工作。近年来,通过出国考察和学术交流,从世界能源化工科技发展的总趋势和我国可燃性矿物资源结构的国情特点出发,力主在能源化工建设中充分重视煤炭、天然气资源的开发利用,建议实行“油煤气并举,燃化塑结合”的能源化工原料技术路线;协调配套发展重有机、专用和精细石油化学品的生产,以提高我国化学工业在国际上的竞争力并改善其经济效益;在搞好炼油和石油化工的同时,组织碳一化学化工的研究和技术开发,发展煤基甲醇等代用动力燃料以节约石油作化工原料之用,发展天然气甲烷氧化偶联直接制乙烯的新技术以解决石化工业大量乙烯的缺口等等。这一系列有关大化工的发展战略设想都有指导意义。

  培育人才 无私奉献

  蔡启瑞在教育方面成绩同样是卓著的。1956年他回国后就承担培养结构化学研究生的工作,1957年开始招收催化研究生,1982年起招收博士研究生,1986年开始接受博士后科研流动站人员在其指导下开展科研工作。1956年以来,他及其指导下的催化室共招收研究生70余名,已有50余名毕业获硕士学位,10余名毕业获博士学位。此外,曾三次接受原高教部、教育部和国家教委的委托,先后举办催化讨论班、进修班和现代催化研究方法研讨班,为全国有关高校、科研单位培养催化科学中、高级人才,促进了催化研究和教育事业的发展。为了使一些优秀的人才得到培养,他曾不顾来自“左”的方面的压力,并千方百计地为之创造学习和研究条件,义无反顾。他精心育才,十分重视德才兼备人才的培养。对他的每一个学生的长处和短处都了如指掌,及时加以疏导,使之能健康成长。在他看来,青出于蓝而胜于蓝,是自然发展的规律。他总是鼓励他的学生、助手广开思路,敢想敢闯,衷心希望他们超过自己,并竭诚奖掖后学,诲人不倦。1984年美国斯坦福大学化学系的K.O.霍奇逊教授来厦门大学讲学时,列席了蔡启瑞指导的两名硕士研究生的论文答辩。他返回美国后在给世界银行写的一份报告中说,厦门大学硕士研究生的水平,可以和中国以外的任何大学的硕士研究生相比;中国硕士研究生的水平这样的高是他始料不及的。美国驻华使馆前科技文化参赞O.施呢泼教授曾为洛杉矶的教授们举行过一次报告会,介绍中国的文化与教育,认为蔡启瑞是中国几位了不起的教育家之一。而今,蔡启瑞的学生遍布全国,其中许多人已成为有关单位的学术带头人。

  蔡启瑞严以律己,无私奉献。刚回国时,组织上决定给他二级教授待遇,他坚持要求改为三级。他认为自己虽是从国外归来,也应当和中华人民共和国成立以来一直为年轻的共和国出力流汗、艰苦创业的同事们同工同酬,而不能有所特殊。近年来,他多次出国访问、讲学或参加学术会议,每次节省下来的外汇都如数上缴归公或用于为公家购置实验室用器材。1979年初夏,他病倒了,诊断可能是胃癌。消息传到校园,师生员工无不震惊,一种巨大的损失感攫住人们的心。面对死神的威胁,他考虑的不是个人的安危,他最大的遗憾莫过于不得不离开实验室,中断自己挚爱的事业。他坚持在病榻上给党组织写信,对许多重大问题提出建议;临手术前,把主要的助手紧急召集到福州,对工作做了周密细致的交待。他没有要自己的儿女来到身旁,并不是对他的家庭无所牵挂,对儿女们无所眷念。在他看来,事业高于天伦之情。看到同志们泪水盈眶,忧虑之情溢于言表,他反而劝慰大家:“工作要紧,不要为我担心”。手术结果,癌症的怀疑排除了。同志们如释重负,奔走相告,额手相庆。蔡启瑞现已年逾八旬,但他在科学研究的园地里仍不倦耕耘着。他每天都去实验室,常常到下午2点和晚上10点钟以后才回家吃午饭和晚饭。他年轻时,喜欢下中国象棋、打桥牌,留美期间,在俄亥俄州首府报纸桥牌专栏上的难题征解时,曾多次破解获奖,出过一些“风头”。时至晚年,为搞好科研和培育人材,他却根本无暇顾及这些业余爱好了。

  蔡启瑞于1978年光荣地加入中国共产党。曾被选为第二届全国政治协商会议特邀代表,第三、四、五届全国人民代表大会代表,荣获厦门市劳动模范、福建省劳动模范和全国劳动模范等光荣称号。

  简历

  1914年1月7日 生于福建省同安县。

  1937年 毕业于厦门大学化学系,获理学学士学位。

  1937—1947年 任厦门大学化学系助教、讲师。

  1950年 在美国俄亥俄州立大学获哲学博士学位。

  1950—1956年 在美国俄亥俄州立大学先后任博士后研究人员和资深副研究员。

  1956年 历任厦门大学教授,其中1974年至1982年兼任厦门大学副校长、校学术委员会主任。

  1963—1990年 当选为中国化学会第二十届、二十一届、二十二届理事会理事。

  1980年11月 当选为中国科学院化学学部委员。

  1984—1988年 当选为国际催化大会理事会理事。

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