李文釗(物理化學和催化化學家)

李文釗，1935年3月12日生於上海市，物理化學和催化化學家。長期從事石油、天然氣催化轉化，光電催化和催化新材料的研究工作。在開拓中國天然氣轉化利用研究，提出金屬—半導體組合催化劑，建立 “納米半導體光催化”和“固體電解質燃料電池”以及推動催化科研成果向工業化轉移等方面做出了重要貢獻。

基本介紹

• 中文名：李文釗
• 國籍：中國
• 出生地：上海
• 出生日期：1935年3月12日
• 職業：科學家
• 畢業院校：清華大學
• 主要成就：開創中國天然氣轉化研究新局面
  提出金屬半導體組合催化劑新概念

人物經歷

李文釗，1935年3月12日生於上海市。1952年中學畢業後考入清華大學化工系，1953年6月加入中國共產黨。同年10月因院系調整，轉入北京石油學院煉油工程系，1956年畢業，9月錄取為留蘇預備研究生。於1957年5月到中國科學院大連石油研究所進修。在石油催化裂化矽酸鋁催化劑製備，酸性與裂化性能關係以及異丙苯催化裂化反應動力學等多方面進行了科學研究實踐，使他在理論知識和實驗技術方面均得到了很好的鍛鍊。1958 年11月赴蘇聯進入莫斯科大學化學系研究生班學習。他是著名的物理化學家、蘇聯三大催化理論之一“催化活性集團理論”創始人，尼·衣·柯波捷夫教授的第一個中國學生。論文題目為《超音波對催化劑活性生成過程影響的研究》。研究成果先後在全蘇液相催化反應學術會議和莫斯科大學青年學者會議上報告，並在《物理化學》等雜誌上發表論文5篇。1962年7月獲蘇聯化學科學副博士學位。

李文釗回國後分配到中國科學院大連化學物理研究所工作。他滿腔熱情地投入到“從大慶重油製取航空煤油”、“從尿素和硝銨製取硝基胍新型炸藥”等國家急需的任務性課題中去，並做出了成績。這對他無疑是一次“理論結合實際”最好的鍛鍊和體驗，由此這也成為他今後一生科研活動的準則。

1965年李文釗經張大煜所長推薦，代替他作為院派專家赴阿爾巴尼亞國立地拉那大學自然科學系講授催化原理，籌建催化研究實驗室和指導科研。三個月後他圓滿完成任務，阿方專門致信中國科學院給以高度讚揚。

30多年來，李文釗始終堅持不脫離第一線的科學研究活動，一直從事石油、天然氣轉化，光、電催化及催化新材料等基礎和套用研究工作。先後發表論文120餘篇，申請專利20項，獲國家、省部委級成果10餘項。作為項目負責人，從“七五”到“九五”，連續主持了有關天然氣、煉廠氣綜合利用的國家和中科院重大科技攻關項目，並做出了重要貢獻。他還先後擔任過中國化學會二十三、二十四屆理事，中國化學會催化委員會副主任、主任，《中國催化學報》副主編以及國家催化工程技術研究中心主任等職。

1935年3月12日 出生於上海市。

1952-1956年 北京清華大學化工系（一年級），北京石油學院煉油工程系，獲工學學士學位。

李文釗

1958-1962年 蘇聯莫斯科大學化學系研究生，獲化學科學副博士學位。

1962年至今 中國科學院大連化學物理研究所助理研究員，副研究員，研究員。

1980-1982年 聯邦德國馬普學會弗列茨哈柏研究所洪堡基金訪問學者。

1983-1994年 中國科學院大連化學物理研究所副所長。

1987-2000年 “天然氣，煉廠氣綜合利用”國家，中科院“七五”、“八五”和“九五”重大科研攻關項目首席科學家。

1990-1998年 中國化學會第二十三，二十四屆理事會理事。

1990年至今 中國化學會催化專業委員會委員，副主任，主任。

1991-1999年 中國科技大學化學物理系兼任教授。

1993-1995年 國家催化工程技術研究中心主任。

取得成就

開創中國天然氣轉化研究新局面

20世紀60年代初，李文釗與肖光琰合作，系統研究了矽酸鋁和鉑—矽酸鋁的表面酸性、金屬分散度、金屬和酸性組分間相互作用，首先在國內將順磁共振法套用於酸性測定，並用氫吸附法測定鉑的分散度，獲得金屬組分增強酸性和金屬矽酸鋁的抗中毒能力提高的信息。

60年代中期，李文釗與林勵吾共同主持、研究成功中國首代從大慶重油製取航空煤油加氫裂化催化劑。將催化劑製備和物理化學方法測試相結合，有效地指導了219型加氫裂化催化劑的大孔、低酸性、抗中毒和高強度的高鋁矽鋁擔體研製，性能達到當時國際先進水平。1967年1月在大慶煉油廠建成30萬噸/年生產裝置，生產合格航空煤油，為中國國防及經濟建設做出貢獻，獲1965年中科院優秀成果獎和1978年中國科學大會獎。

60年代後期，根據國防軍工“平戰結合”的需要，李文釗主持“常壓催化連續法從尿

素和硝銨製取新型炸藥——硝基胍”的研製。在金縣亮甲店化肥廠建成300噸/年車間。此項技術當時在國內外均屬首創，獲1978年中科院重大科技成果獎。70年代，參加化工部引進化肥催化劑國產化研究，李文釗為“制氫催化劑系列”研究組負責人之一。完成了從天然氣蒸汽重整制氫的燒結型催化劑的合作研究工作，性能與國外催化劑相當。後經協作單位推廣套用於數套30萬噸/年氨廠制氫裝置上，此項成果獲1980年化工部技術改進獎。

航空煤油

80年代末，根據國際上石油資源日趨減少，天然氣將成為21世紀國中期主要能源的發展趨勢和國內多年來“重油輕氣”的傾向，李文釗主動到各大油田進行調研，多次向國家有關部門建議將天然氣轉化利用研究提上日程。他成功地爭取和主持了國家“八五”和中科院“九五”重大項目——天然氣轉化。分層次地安排催化部分氧化制合成氣、低碳烷烴（或合成氣）制烯烴和含氧化合物等或為國家需要或為科技前沿的課題。聚集起一支包括研究所、大學、設計院和企業在內共13個單位100餘人的科研隊伍，發揮各自優勢，協作攻關，取得了一批受到國際同行重視的成果，為開闢中國天然氣轉化利用的新局面和縮短中國在此領域與國際的差距做出了貢獻。1996年獲國家計委、國家科委和財政部“八五”科技攻關個人先進獎。

針對甲烷分子的惰性，李文釗選定催化部分氧化轉化作為自己主要研究方向。對甲烷氧化偶聯制乙烯反應，發現乙烯選擇性與所用催化劑（如鋰摻雜的鈣鈦礦）的P型半導性有很好的線性關係。在乙烷氧化脫氫制乙烯反應中，乙烯選擇性與P型半導體NiO上的非化學計量氧關係密切。它既存在於表面，亦大量進入體相，是連線表面局域性和體相性質的橋樑。以上均屬前人未報導過的有自己特色的新結果。

中國催化學報

1993年李文釗率先在國內開始甲烷催化部分氧化制合成氣的研究，以替代傳統的、昂貴的蒸汽重整造氣法。採用廉價鎳基催化劑在2～3×105h-1大空速下，獲得甲烷轉化率>92%，CO和H2選擇性95%～98%，500小時穩定運轉的結果。近年又在甲烷空氣催化部分氧化制合成氨原料氣（N2∶H2=1∶3）和以煉廠氣為原料部分氧化制氫兩個實用性課題上取得進展。意義在於前者可避免使用昂貴的純氧，簡化流程，降低能耗，而後者則可提供煉廠需要的氫氣，因而受到國內眾多合成氨廠和煉廠的重視和歡迎。

提出金屬—半導體組合催化劑新概念

80年代初，李文釗根據曾開展過半導體光解水制氫研究的積累，提出當金屬—半導體適當組合時，由於界面上可形成一個內建電場進行電荷分離或交換，預計將成為與傳統的金屬—絕緣體（如SiO2，Al2O3，SiO2-Al2O3，分子篩等）催化劑很不相同的一種新的催化體系。10多年來研究了TiO2，ZnO，SnO2，CeO2，MnO2等一系列N型半導體和Pt，Pd等過渡金屬組成的金屬—N型半導體體系。獲得了界面勢壘隨氣氛明顯變化，反應物種在其上的溢流，二次溢流和反溢流，以及反應分子和金屬、半導體之間存在三位一體的協同作用等許多新的重要結果；由此提出了所謂的“金屬—擔體強相互作用”（SMSI）現象可能起源於金屬-N型半導體的相互作用（即MScI）的新說，受到同行重視。獲1986中科院科技進步三等獎。基於他一貫主張理論要和實際結合，他一直孜孜不倦地致力於這些新催化劑的實際套用並取得了極有意義的成績。

不斷開闢新的生長點

1992年，李文釗根據主客體化學概念，首次合成了穩定的、單分散的、尺寸可固定在

1納米的ZnS半導體超細微粒體系，具有顯著量子限域特性和超常光催化活性。用於光照下的甲醇水溶液中，產氫量子收率高達83%，同時可高選擇性地生成乙二醇，是迄今為止國內外同類型工作中最好的結果。沿著本思路將發展出一系列新型納米半導體材料。用溶膠—凝膠法製得的納米TiO2半導體，對光催化降解苯酚有明顯尺寸量子效應，使光催化淨化有機污水的水平有了進一步提高。90年代初，李文釗基於在多相催化、電催化以及催化新材料等學科交叉中的多年積累，1990年開展了第三代燃料電池——固體氧化物電解質燃料電池（SOFC）的研究。培養了一支以年輕人為主的隊伍，建立了一整套電化學測試方法。在複合氧化物陰極、混合導體氧化物陽極和夾層陽極製備，電極表面修飾，薄層固體電解質製備以及單池組裝等方面均已有所積累。鑒於SOFC可在高溫下操作的特點，近期在固體電解質燃料電池中直接以甲烷為燃料，初步實現了電能和合成氣的共生產，展示了甲烷綜合利用新的前景。

脫氧淨化催化劑

積極促進催化科研成果轉化

李文釗作為大連化學物理研究所催化學科學術帶頭人之一，較早認識到科技面向經濟的迫切性，在任該所副所長期間，多次帶領所內科技骨幹到企業選擇課題，竭力倡導和積極促進與大企業聯合。由他作為攻關領導小組副組長的中石化公司“八五”十條龍項目之一“催化裂化乾氣與苯烷基化制乙苯”，就是和撫順石油二廠、洛陽石化工程公司合作開發，迅速實現工業化最成功的例子。鑒於該過程的良好經濟效益，國內已建和將建10餘套裝置，可創造利潤每年達數億元。此技術還將推向國際市場。

為使所內“甲氰菊酯新農藥”的實驗室成果推向工業化，從1988年到1991年，李文釗在經費、組織、技術上進行了不懈的努力，所內外有近百人參加，經歷過挫折，終於在大連金州建成250噸/年甲氰菊酯乳油工廠，打破了日本住友公司的獨家壟斷，至今創造產值數億元。分別獲國家和遼寧省科技進步三等獎。

為促進催化研究成果轉化，經李文釗積極倡議，多方聯合，1993年在國家科委支持下，他創建了“國家催化工程技術研究中心”，任首屆主任。經過後來者的發展，1996年經國家驗收被評為優秀。

以文會友發展國際合作

李文釗多次參加國際學術會議和應邀到國外著名學府講演有關科研成果，先後主持了中—丹（麥）、中—蘇、中—德、中—法等雙邊催化學術會議，以及第三十四屆IUPAC大會催化分組會和第四屆國際溢流會議。成功主持中法合作項目（PICS）“環境催化”為期4年，吸引了法方6個著名的催化科研單位參加。由於實現了雙方平等合作（智慧財產權分享）和合作的高水平，得到雙方領導和科學家的讚賞，在此基礎上促成了建立中—法催化聯合實驗室協定的簽訂。現任“國際先進催化科學與工藝會議（TOCAT）”、“國際天然氣轉化會議”顧問委員會委員，以及國際《動力學與催化通訊》和《Catalysis Surveys from Japan》雜誌編委（1990-）。他的努力和貢獻得到國際催化界同行的認可。

1.開發了506系列（以Pt/TiO2為主）脫氧催化劑。實踐證明它是目前國內外水平最高的

脫氧淨化催化劑之一。脫氧深度達到小於2×10-8，已在幾十家規模從幾千克到數百千克催化淨化裝置上得到套用。獲1988中科院科技進步三等獎。2.研製成功以Pt/TiO2為主要成分的催化濕式氧化處理高濃度有機污水的高效催化劑。COD可從幾萬降到100以下。特別是其斷裂稠環芳烴（如苯並芘）和脫除NH3的能力遠非目前廣泛使用的生化法所能及。獲1992中科院瀋陽分院優秀項目二等獎。

甲氰菊酯新農藥

3.研製成功TiO2基新一代Claus反應硫回收催化劑。由於TiO2可與H2S，SO2發生電荷和物種交換，比沿用的Al2O3催化劑有更高的活性和壽命，已在國內數家千噸級/年硫回收裝置上使用。獲1996年中國石化總公司科技進步二等獎。

從而證實了金屬—半導體組合催化體系新概念所具的重要理論意義和實用價值。

人物評價

李文釗工作作風嚴謹務實，注重學術積累，力求形成特色；思想活躍，視野寬闊，有開拓精神；科研作風民主，易於與人合作。他對青年既嚴格要求，又甘為人梯，從各方面為之創造條件，無保留地傳授知識和經驗，相處融洽，相得益彰。師生一起開闢了諸如“納米半導體光催化”“固體電解質燃料電池”等新的生長點。他先後培養博士生9名，碩士生18名，博士後3名。

代表論著

1 Li Wenzhao，Maltsev A N，Kobozev N I. Effect of ultrasonic wave on the na

ture of active sites of heterogeneous catalysts. J. Phys. Chem. (Russian)，1964，38：802 肖光炎，李文釗，金學文等。鉑矽鋁催化劑的鉑分散與催化性能的關係。燃料化學學報，1965，6：101

大連化學物理研究所

3 Li Wenzhao，Chen Yixuan，Yu Chunying，et al. Studies on metal-semiconductor interaction over Pt-ZnO and Pt-TiO2. Proceedings of 8th international conference on catalysis(Berlin).1984，5：205

4 Liu Chongyang，Chen Yixuan，Li Wenzhao. Direct observation of elementary steps in charge transfer mediated by surface states on TiO2 electrode under illumination. Surf. Sci. ，1985，63：383

5 Chen Yanxin，Chen Yixuan，Li Wenzhao，et al. Sulphur-Resistant Character of Titania-Supported Platinum Catalysts and Shishan Sheng. Appl. Catal. ，1990，63：107

6 Yu Chunying，Li Wenzhao，Feng Wenju，et al. Correlations between p-type semicond uctivity and C2 selectivity for oxidative coupling of methane(OCM) over acceptor doped SrTiO3 Stud. Surf.Sci.Catal. ，1993，75：1119

7 Wu Ming，Gu Wanzhen，Li Wenzhao，et al. Preparation and characterization of ultrafine zinc sulfide particles of quantum confinement. Chem. Phys. Lett. ，1994，224：557

8 Li Xinsheng，Li Wenzhao，Chen Yanxin，et al. Enhancement of hydrogen spillover by surface labile oxygen species on oxidized Pt/TiO2 catalyst.Catal. Lett. 1995，32：31

9 陳銅，李文釗，於春英。氧化鎳中非計量氧在乙烷氧化脫氫中的作用。催化學報，1998，19：37

10 Wang Shizhong，Jiang Yi，Li Wenzhao，et al. The role of 8 mol% YSZ in the improvement of electrochemical performance of YSZ+LSM composite electrodes. J. Electrochem. Soc. , 1998，145：1932