|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2010年快乐双彩走势图 謝有暢介紹
謝有暢介紹
www.dicp.cn    發布時間:2010-03-30 12:18    欄目類別:走近專家
---

簡歷:

1934年生于廣州。1957年北京大學化學系研究生畢業。現為北京大學化學院、結構化學國家重點實驗室教授。長期從事物理化學、結構化學和固體表面化學教學和研究及工業應用開發工作。1984-1985年曾在美國加州大學伯克利化學系、羅倫茨國家實驗室任客座教授。1985年被教育部特別批準為博士生導師。曾獲國家人事部授予的有突出貢獻專家證書。曾任大連化物所催化基礎國家重點實驗室學委會副主任和8家化學雜志編委。曾獲國家發明二等獎及三次教育部科技進步一等獎。

科技成就:

(1)發現自發單層分散現象和原理,在催化劑、吸附劑和納米材料研究中得到廣泛應用,曾獲教委科技進步一等獎。應國際催化領域權威刊物Adv. Catal.主編邀請撰寫的自發單層分散總結性論文(Youchang Xie and Youqi Tang, Spontaneous Monolayer Dispersion of Oxides and Salts onto Surface of Supports: Application to Heterogeneous Catalysis, Adv. Catal., Vol. 37, 1990, P1-43),據SCI檢索,迄今已被引用400多次,曾是國內單篇被引用次數最多的科技論文之一。應邀在全國催化大會和Stanford等十多所國際著名大學及EXXON等十多個著名公司的研究中心介紹,均獲高度評價。 
(2) 根據自發單層分散原理,將CuCl單層分散在分子篩表面,制得一氧化碳高效吸附劑,性能居國際領先水平,獲中美等國專利和國家級新產品證書,產品已出口。利用此高效吸附劑,又開發成功變壓吸附分離一氧化碳新工藝,設計建成20多套國際先進水平的大型(包括世界最大)變壓吸附分離一氧化碳裝置,使我國變壓吸附分離一氧化碳技術躍居世界領先水平。為我國化學工業提供大量廉價高純一氧化碳,使我國羰基化產品合成工業得以蓬勃發展,創經濟效益數十億元。此成果入選2005年度高等學校十大科技進展并被教育部評為提名國家科學技術獎發明獎一等獎,2006年獲國家發明二等獎。
 (3)發明離子交換新工藝并獲得專利,設計出特殊結構焙燒爐,開發出性能超過國外名牌產品而成本低得多的空分制氧高效吸附劑,獲國家重點新產品證書。將此吸附劑用于大型變壓吸附空分制氧,又發明了分形結構分布器,解決了變壓吸附空分制氧裝置大型化時淺吸附床氣流分布不均勻難題,使我國變壓吸附空分制氧技術達國際先進水平。在大型變壓吸附空分制氧競標中,以質優價廉戰勝外國著名公司,結束了外國公司在我國大型變壓吸附空分制氧的壟斷地位,在我國建成50多套(包括世界最大)變壓吸附制氧裝置,為我國冶金等工業提供了大量廉價氧,創經濟效益數十億元。此成果于2006年獲教育部提名國家科學技術獎發明獎一等獎。
(4)編著出版《結構化學》教材,發表論文250多篇,專利15篇,培養研究生60多人。教學、基礎研究及工業應用開發均做出顯著成績。

謝有暢催化研究工作簡介 

發現自發單層分散現象,并用各種現代譜學實驗加以確證,從理論上加以闡明,并進行了系統的理論和應用研究。共發表有關單層分散的論文150多篇,專利6份。應《Advances in Catalysis》邀請寫的總結性論文(Youchang Xie and Youqi Tang, Spontaneous Monolayer Dispersion of Oxides and Salts onto Surface of Supports: Application to Heterogeneous Catalysis, Advances in Catalysis, 1990,Vol. 37, P1-43)[33],直到2005年底,已為同行引用360多次,1998年SCI 檢索得知此文是我國被引用次數最多的兩篇科技論文之一。自發單層分散原理已在催化以及吸附劑和納米材料研究中得到廣泛應用。下面簡要介紹:    
此工作在實驗上首次發現許多固體(氧化物、鹽類、有機分子固體等)能自發地在另一種固體(載體,如Al2O3、MgO、TiO2、 ZrO2、硅膠、活性碳等)表面成單層(單“分子”層,包括未敷滿)分散[5,8,10,16,33]。這是一個相當普遍而此前人們未注意到的現象。對于熔點不特別高(例如<10000C)的固體,它們在載體表面的分散,常可用它們與載體的混合物在比它們的熔點低很多的適當溫度(可比熔點低幾百度)下加熱來實現。對于熔點特別高的固體,它們也可在載體表面成單層分散,但不能用加熱它們與載體混合物的方法來實現,因為加熱溫度過高會使載體表面收縮以致結構破壞,但也可用間接的方法,例如用溶液浸漬烘干或再加上熱分解的方法來實現[11,12,22,23]。
單層分散的熱力學根源在于被分散固體由三維有序的晶相變為無序度大大增加的二維表面單層分散相,熵總是大大增加(S>>0); 同時被分散固體的原子(離子、分子)和載體表面的原子(離子、分子)可形成有一定強度的表面鍵。只要這種表面鍵和被分散的固體內部原有的鍵相比不是特別弱,分散造成的能量變化和焓變就不大(EH0),體系的總自由能就會降低(G=H-TS>0),因而單層分散是一種相當普遍的熱力學自發過程。與單層分散相反,多層分散則不易發生,因為多層分散時被分散物的原子排布一般不如不分散時的排布穩定。此外從動力學觀點看,原子、分子或離子沿載體表面擴散要比進入載體內部容易得多,因而在一定的條件下,單層分散態是穩定的。
一種固體化合物在一種載體上單層分散有一定的分散容量,亦稱分散閾值,它取決于二者的結構匹配和載體的表面積。當一種晶體化合物在載體上的載負量低于其分散容量時可全部實現單層分散,當其載負量超過單層分散容量時,單層分散后還有殘余的晶相,用XRD相定量可以測得各種體系的單層分散容量[8,11-15,17-24,29,61,69,77,122,143],實驗測得值都等于或小于理論計算得到的密置單層容量,表明確是單層分散。固體化合物在載體上單層分散后,其性質和原來大不相同,這已為XRD、XPS、AES、UPS、ISS、SSIMS、LRS、IR、NMR、ESR、EXAFS、TEM、STM、Mössbauer譜、TPR、TDA、吸附和催化性能研究等大量實驗所證實[1-145]。單層分散容量(閾值)也可以利用這些性質(如XPS[28,87,、ISS[39]、LRS[37,83,103]、IR[68],Mössbauer譜[42]和吸附[56,71,74,89,102,129]等)的變化來測定。這多種譜學和物理化學性質相互印證,充分證明了單層分散結論的可靠性,離子散射譜(ISS, 只得最表面層信息)結果提供了單層分散的直接證據[39],EXAFS研究[51,52,58,67,70,75,84,125,126,131,134,135]還提供了單層分散態的配位結構。
在催化劑研究方面“自發單層分散”有廣泛的用途[65,90]:
(1)催化劑活性組分單層分散有利于獲得高活性。許多高活性催化劑如加氫脫硫催化劑、氧氯化催化劑、聚乙烯或聚丙烯高效催化劑、氯乙烯催化劑(HgCl2/活性炭)、醋酸乙烯催化劑(ZnAc2/活性炭)、低碳烯烴疊合催化劑(NiSO4/-Al2O3)等都是過渡金屬氧化物或鹽類單層分散在載體上。單層分散閾值常常與催化劑最優配方有對應關系。聚乙烯或聚丙烯高效催化劑剛出現時,我們就曾證明其高效根源是活性組分TiCl3 在載體MgCl2 表面單層分散[1,2]],加快了該催化劑在我國的工業化。我們首次證明氧氯化催化劑是CuCl2在載體-Al2O3表面單層分散,對該催化劑結構和機理的研究[3,4]也加快了該催化劑在我國的工業化。
(2)許多載負型金屬催化劑當其前身態是氧化物或鹽類時,如果以單層分散態存在,還原后金屬具有較高的分散度和活性[23]。否則金屬粒子粗活性低。
(3)許多催化劑的添加劑和助劑是以單層分散形式存在于載體表面起載體表面改性作用。例如,曾發現甲烷化催化劑Ni/-Al2O3表面添加稀土氧化物之后,金屬鎳的分散度提高,活性和熱穩定性提高。原因就是稀土氧化物在-Al2O3表面單層分散,改變了載體表面性質,使負載的金屬晶粒變小[11,12,22,]。又如,將TiO2單層分散在-Al2O3表面可得耐高溫活性的汽車尾氣催化劑載體TiO2/-Al2O3,已和Engelhard公司共同申請了多國專利[p6]。
(4)負載型金屬催化劑燒結失活后可通過氧化成氧化物或鹽類實現單層分散,再還原得高分散度載負型金屬催化劑,實現催化劑再生。例如載負型Pt或Ir催化劑燒結失活后可通過氧化和氯化生成單層分散的氧化物或氯化物,再還原得高分散Pt、Ir催化劑[65,90]。
(5)利用單層分散化合物的分隔作用可抑制載體的晶粒長大,以制備高比表面載體。例如將Zr(OH)4沉淀在5500C焙燒得到的ZrO2比表面只有50m2/g,如將Zr(OH)4浸漬上鉬酸銨在5500C焙燒,所得表面覆蓋有單層MoO3的ZrO2,其比表面可高達224m2/g [80,90]。
(6)將鹽類或氧化物與載體機械混合加熱實現單層分散,可得到催化劑其活性常與浸漬法所得相似,但簡化了工藝。例如曾發現將Co(NO3)2,(NH4)2MoO4和-Al2O3混捏成型在4500C焙燒所得加氫脫硫催化劑的活性與用同樣的鹽溶液浸漬載體烘干后焙燒熱分解所得的催化劑活性差不多[65,90]。
(7)分子篩催化劑的內表面單層分散上適當的氧化物或鹽類,可改變分子篩的表面性質和孔道性質,為設計和制備具有特定性能的分子篩催化劑開辟了廣闊途徑[59-61,63,68,85,88]。例如將MgO等氧化物單層分散在HZSM-5分子篩內表面使分子篩孔道特別是孔口變窄,可得甲苯甲基化制對二甲苯擇形催化劑, 二甲苯選擇性接近100%[82,83, 103, 130]。 已和Exxon Chemical 公司合作申請了這方面的多國專利[p5]。
(8)有機物也可在載體表面自發單層分散[94,96,105,108,112,143],可用于使載體表面改性或進一步制其它新材料。最近我們將蔗糖或聚乙二醇等有機物分散在氫氧化鋁溶膠粒子表面,經干燥后于600℃焙燒可得到比表面高達500 m2/g 左右的-Al2O3[139,142]。將蔗糖單層分散在-Al2O3上通氧氣燃燒可在-Al2O3微晶表面造成高溫,在爐溫600℃即可得微晶α-Al2O3。將蔗糖單層分散在TiO2上在600℃N2氣中焙燒蔗糖脫水,可得極小的單層石墨微晶片附在TiO2表面,是具有可見光光催化性能的催化劑[144,145]。
(9)根據自發單層分散原理,一種金屬也可能在另一種金屬表面單層分散。最近我們已制得單層分散型的Pd/Ni 和Pd/Fe雙金屬催化劑,它們在某些加氫反應中,比單獨的Pd 或Ni 或Fe 催化劑的活性高。
(10)最近我們研究共沉淀法制復合氧化物,發現共沉淀物中相當普遍地存在一種組分在另一組分表面單層分散現象[141]。
自發單層分散原理現象和有關原理被發現后,已解釋了許多在催化研究中過去難于理解的現象,引起國內外同行的重視。曾應邀在美國加州大學、斯坦福大學、普林斯頓大學、賓州大學、西北大學、紐約州立大學、明尼蘇達大學、依阿華州立大學、德州農機大學、慕尼黑大學、洪堡大學、巴黎大學、東京大學和北海道大學等十多所國際著名大學和Exxon、 Exxon Chemicals、Du Pont、 Air Products、Union Carbide、 Glace Davison、 Akzo、 Sud-chemie、Praxair、Engelhard、Air Products、BOC Gases、Air Lique和Linde AG等十多個著名公司的研究中心介紹,均獲很高評價(包括Boudart, Sachtler, Ertl, Alex Bell, Knözinger, Michel Che等六位國際催化會議前主席)。利用自發單層分散原理研究催化劑和吸附劑,曾獲美國Exxon、Engelhard、Air Products和BOC Gases等國際著名公司資助,并與Exxon-Mobil及Engelhard公司分別共同申請了多國專利[p5,p6]。

《自發單層分散及其在多相催化研究中的應用》成果曾獲國家教委科技進步一等獎。
利用自發單層分散原理研制納米材料亦獲好結果。用氯化物氣相水解法,制得無硬團聚的納米氧化物粉末,利用單層分散的Y2O3對納米ZrO2粉末表面改性,可使納米ZrO2在燒結時穩定在四方相,在11500C燒結可得密度達理論值98.6%以上的ZrO2,這是目前文獻報導的最低燒結溫度,有可能用于制備超塑性陶瓷。已獲得專利[p4]。
利用自發單層分散原理研制吸附劑獲很好結果。將CuCl單層分散在分子篩內表面,利用Cu+可和CO 絡合的性質,制得一氧化碳高效吸附劑,吸附容量和選擇性居國際領先水平,獲得了中國、美國和加拿大專利[p1-3],已在國內實現工業化生產并部分出口,獲國家級新產品證書。應用該吸附劑已于2003年初為江蘇丹陽化工集團建成一套從半水煤氣分離一氧化碳產量為1700m3/h的大型變壓吸附裝置,產品純度和收率居國際先進水平。有三家國際著名氣體公司聞訊前來洽談合作推廣。國內又有幾套大型裝置在建設中此項目獲教育部提名國家科學技術獎發明獎一等獎,并入選2005年度高等學校十大科技進展。

代表性著作:

[1] “結構化學”上、下冊,人民教育出版社,1979,謝有暢,邵美成編著。
[2] 某些催化劑活性組份在載體表面分散的自發傾向, 中國科學B輯,1982, 3, 673.
第一作者。
[3] Spontaneous Monolayer Dispersion of Oxides and Salts onto Surface of Supports: Application to Heterogeneous Catalysis, Adv. Catal., Vol. 37 (1990) 1-42. 第一作者。.
[4] An Important Principle for Catalyst Preparation –Spontaneous Monolayer Dispersion of Solid Compounds onto Supports, Scientific Bases for the Preparation of Heterogeneous Catalysts, Stud. Surf. Sci. Catal., 118, 441(1998), 第一作者。
[5] Highly Efficient Adsorbents for Separation of Carbon Monoxide,Fundamentals of Adsorption,1993,737,第一作者。.
[6] Study on The Adsorption Properties of Lithium Ion-exchange Low Silica X zeolite, Adsorption Science and Technology, 147-151, Chang-Ha Lee edit., Word Scientific, 2003,通信作者。
[7] 水對Ar氣中催化法分解CH4制備單壁碳納米管的影響,化學學報,2004,62(8), 77,通信作者。
[8] 介紹兩項在冶金和化工中有重要應用的新技術---大型變壓吸附空分制氧和一氧化碳分離,中國工程院化工冶金與材料工程學部,第五屆學術會議論文集,981,中國石化出版社,2005,通信作者。

代表性專利

[1] 謝有暢,劉軍,卜乃瑜,楊乃芳,楊戈,唐有祺,中國專利 86 1 02838.4,1987年高效吸附劑及其制備方法和用途。
[2] Xie Y C, Bu N Y, Liu J, Tang Y Q, Adsorbent for Use in the Separation of Carbon Monoxide and /or Unsaturated Hydrocarbons from Mixed Gases, U. S. Patent,4917711, 1990. Canadian Patent 1304343,1992.
[3] 謝有暢,夏斌,段連運,唐有祺,中國專利 CN 1259488A,2003年批準,表面摻雜的弱團聚納米氧化鋯粉末的制備方法。
[4] Youchang Xie, Jixin Liu,Yuexiang Zhu,A method of Synthesizing Single Wall Carbon Nanotubes. US Patent  11/115,405. 2006年.
[5] 謝有暢,張佳平,唐偉,蔣化,中國專利,2009年,12月批準,“多級串聯流化床輪流切換分子篩離子交換工藝”(申請號:200610011875.7)。
[6] 謝有暢,王培,朱月香,中國專利,2009年11月批準,“低溫制備α-氧化鋁細粉的方法”(申請號:200610012112.4)。

獲獎:

[1] 氧化物或鹽類在載體上單層分散的自發傾向及其在多相催化研究中的應用。1987年獲國家教育委員會科學技術進步獎,一等獎。
[2] 使用單層分散型CuCl/分子篩吸附劑分離一氧化碳技術。
2005年獲教育部提名國家科學技術獎技術發明獎一等獎。并入選2005年度高等學校十大科技進展。2006年獲國家發明獎,二等獎。
[3] 變壓吸附空分制氧高效吸附劑和大型真空變壓吸附空分制氧裝置的研制與開發。2006年獲教育部提名國家科學技術進步獎,一等獎。

  中國科學院大連化學物理研究所 版權所有 遼ICP備05000861號 管理員登錄
Copyright 2008-2019. Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) , Chinese Academy of Sciences (CAS). All Rights Reserved.