【中國科學報】韓布興:醉心科研的「綠色使者」

2021-01-09 中國科學院

  在化學界,韓布興因為在化學熱力學和綠色化學領域的成就而廣為人知。而與韓布興接觸過的人無不對他全心全意為科研的態度稱道。

  在中科院化學所一棟實驗樓裡,《中國科學報》記者穿過長長的走廊,終於找到了中科院院士韓布興的辦公室。此時,韓布興緊盯著電腦,正在緊張地工作。

  這間辦公室不大,裡面只有一個齊頂大書櫃、一張辦公桌和一張小沙發,陳舊而乾淨。眼前這一切,似乎和中科院院士、綠色化學專家、化學熱力學專家等「高大上」的頭銜有些不符。韓布興院士現還擔任國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)第三學部領銜委員、中國化學會化學熱力學與熱分析專業委員會主任等,曾任IUPAC綠色化學分會主席。同時,他還是英國皇家化學會《綠色化學》期刊和《科學通報》的副主編及國內外10多種重要期刊的編委或顧問編委。

  事實上,正是這間辦公室,見證了韓布興多年來在化學熱力學與綠色化學交叉領域作出的種種努力。20多年來,韓布興先後完成了國家傑出青年基金、基金委重點基金、「973」、「863」、國家攻關項目(課題)等50多項,發表學術論文500餘篇,論文被引用14000餘次,獲專利30餘件,在國內外重要學術會議作特邀報告100餘次。同時,他還以第一完成人身份獲得國家自然科學獎二等獎1項、北京市科學技術獎二等獎1項,獲Elsevier出版社《膠體與界面科學》期刊終身成就獎。

  這些,都是對他多年獻身科研不懈努力的肯定。

  盡心盡力做好每件事 

  1957年,韓布興出生於河北遵化的一個普通家庭,父親是一名小學教師,母親是一名家庭婦女。儘管在學業上沒有受到來自家庭的諸多幫助,但父母的言傳身教卻讓他從小就明白「盡心盡力做好每件事」的道理。

  1973年,韓布興高中畢業後回到農村務農。儘管生活環境和條件不盡如人意,但他總是努力做好每一件事。「生產隊給我的工分一直很高。」他回憶。

  兩年後,韓布興就讀高中的校辦工廠主任得知他勞動成績優異,為他在校辦工廠安排了一份鑄工工作。「在當工人期間,我勤勤懇懇工作,還當過縣裡的勞動標兵。」回憶起過去,他感慨良多。那時,支撐這個年輕人繼續走下去的精神支柱就是「盡心盡力做好每件事」的信念。

  直到我國恢復高考,韓布興意識到高考可能成為人生道路的「裡程碑」。他決心參加高考,一方面他盡力做好工廠的工作,同時充分利用業餘時間準備考試。由於過度疲勞和緊張,考試期間他持續高燒,影響了考試水平的發揮,高考成績並不理想,但所幸分數還上了高考錄取分數線。

  韓布興回憶:「相對來講,化學考得分數高一些,我就報了河北化工學院。」在此之前,他從來沒有詳細地規划過自己的職業,更沒有想過自己會學習化學專業。這個偶然的機會,決定了韓布興的人生與化學結緣。

  收到大學錄取通知書這件事,在韓布興的腦海裡留下了極為深刻的印象。他告訴《中國科學報》記者:「拿到大學錄取通知書的那天,我騎自行車從縣城回到我們村,有30裡路,到家以後我就想不起來是怎麼回去的。我從來沒有像那天那樣激動過,就像做夢一樣美妙!」

  正因「美夢」的實現,韓布興格外珍惜上大學的機會。大學期間,他孜孜不倦地學習,在知識的海洋中徜徉,也獲得了前所未有的樂趣。

  畢業前,韓布興計劃報考中科院長春應化所的研究生。有的老師得知後建議他報考別的單位。「老師很關心我,當時出於好意,總覺得工科院校的學生報考理科研究生難度很大,報考中科院難度更大,建議我報考其他單位。」他回憶說,「但我一想到中科院有良好的科研條件、能作高水平的研究,就鐵了心要考上中科院的研究生。」

  功夫不負有心人,那年韓布興考上了中科院長春應化所無機化學專業的研究生,師從唐定驤研究員,從事電解製備稀土鋁合金方面的研究,並於1985年以優異成績獲得無機化學專業碩士學位。

  投身化學熱力學研究 

  碩士畢業那年,韓布興又考取了中科院化學所物理化學專業博士研究生。在胡日恆和閆海科兩位導師的指導下從事化學熱力學研究。從農村到大學,從石家莊到長春再到北京,韓布興懷揣著自己的科研夢想,帶著「盡心盡力做好每件事」的信念,一步一步走來。

  他向《中國科學報》記者介紹,化學熱力學是物理化學的主要分支學科之一。對於任何體系,化學熱力學性質是判斷其穩定性和變化方向及程度的依據。「也就是說,熱平衡、相平衡、化學平衡、分子構象的穩定性、分子間的聚集與解離平衡等許多重要問題都需要用化學熱力學的原理和方法進行判斷和研究。」韓布興說。

  石油是重要的戰略資源。1985年至1988年攻讀博士學位期間,韓布興在閆海科研究員課題組從事石油強化開採相關的化學熱力學研究,承擔國家「七五」攻關項目。在博士論文工作中,建立了多功能高壓相平衡裝置,並在高壓下測定了不同氣體在稠油中的溶解度,以及氣體溶解對稠油黏度和密度的影響規律和機理,其精度優於國際先進水平,為我國稠油開發提供了急需的重要基礎數據,研究成果對石油開發具有重要的指導意義,相關成果獲中科院科技進步獎二等獎。「以前我和閆老師課題組的人員從未接觸過高壓實驗,為了完成這一任務,我兩年多沒在宿舍睡覺,困了就在實驗室邊上的一個小房間裡休息一會,雖然研究過程很辛苦,但那段時間感到非常充實。」他回憶說。

  1988年獲得博士學位後,韓布興留在中科院化學所工作。1989年前往加拿大薩斯克徹溫大學化工系彭定宇教授實驗室從事化工熱力學方面的博士後研究。在那個年代,選擇留在國外的人很多,但韓布興從來沒有動過這個念頭,於1991年回國。如今,這樣的想法也被韓布興戲稱為「戀家」。彭定宇教授是國際著名化工熱力學專家,對韓布興十分賞識,曾多次邀請韓布興再去他實驗室工作。但由於國內工作繁忙等原因,未能成行。

  回國兩年多,韓布興便以優異的科研成績,從副研究員晉升為研究員,成為當時中科院化學所最年輕的研究員。

  開展化學熱力學與綠色化學交叉研究 

  在韓布興看來,化學熱力學的研究範疇,決定了它與化學乃至化學學科以外的其他學科的交叉滲透。在整個科學和技術發展過程中,化學熱力學與其他學科的發展相互促進,一直發揮著不可替代的重要作用。

  從上世紀90年代初開始,「綠色化學」的研究逐漸興起。韓布興強調,綠色化學是化學學科發展的必然趨勢,是更高層次的化學,要求人們重新審視傳統的化學化工問題。綠色化學是化學工業可持續發展的科學和技術基礎,是提高效益、節約資源和能源、保護環境的有效方法和手段。在解決經濟、資源、環境三者矛盾的過程中,綠色化學將發揮越來越重要的作用。綠色化學的發展將帶來化學及相關學科的發展和生產方式的變革。

  韓布興以其敏銳的洞察力意識到化學熱力學與綠色化學的交叉研究將成為前沿領域。1999年起,韓布興帶領課題組一直從事這方面的研究,拓寬化學熱力學的研究範疇,解決綠色化學領域的關鍵難題。多年的科研工作基礎讓韓布興認識到,從綠色介質入手進行化學熱力學與綠色化學的交叉研究具有重要意義。「大多數化學化工過程中使用溶劑,即介質。介質能調控許多化學化工過程的效率。」他說,「揭示綠色介質體系的特殊性本質和規律、利用綠色介質的特性開發環境友好工藝路線和技術很重要。」

  對綠色溶劑體系的研究需要特殊裝置,許多新想法靠商用儀器無法或難以實現。針對相關領域的難題,韓布興帶領課題組將發展實驗方法、儀器研製與科學研究相結合,研究超臨界流體、離子液體等綠色溶劑體系化學熱力學性質,探索綠色介質在化學反應、功能材料合成等方面的應用。他們提出一些新的研究方法,克服種種難題,研製了10餘套用於綠色介質不同性質和應用研究的實驗裝置。

  在儀器研製的基礎上,他們重點圍繞一系列超臨界流體、離子液體等綠色溶劑體系開展化學熱力學及其應用研究,闡明了多組分綠色溶劑體系化學熱力學性質的變化規律和機理;率先提出用離子液體吸收二氧化硫的方法;開闢了離子液體、超臨界流體/離子液體微乳液研究的新方向,創製了多種新型功能微乳液體系,引領了這一研究方向的發展;開創性地實現了超臨界二氧化碳調控表面活性劑體系的可逆相轉變。憑藉在超臨界流體、超臨界流體/離子液體體系相行為與分子間相互作用研究方面的系統成果,韓布興與課題組成員獲得2011年國家自然科學獎二等獎。

  課題組還以綠色化學反應、材料合成和應用為目標進行綠色溶劑體系熱力學研究,揭示了綠色溶劑中化學反應和材料合成體系的特殊熱力學行為和溶劑效應規律,實現了多種清潔高效化學反應,發展了一系列合成催化材料的新方法。2009年,他們發現路易斯酸和鈀可協同催化苯酚加氫生成環己酮反應,產率接近100%,以超臨界二氧化碳為介質可使反應速率大大提高,解決了傳統反應路線效率低、選擇性差這一挑戰性難題。論文在《科學》期刊發表後,受到同行高度評價。

  由於在化學熱力學與綠色化學交叉研究方面的突出貢獻,2013年韓布興當選為中科院院士。談到當選院士,韓布興說:「院士是一種榮譽,同時也是更高的要求,我要盡到科研工作者的責任。」

  全心全意投入科研工作 

  在化學界,韓布興因為在化學熱力學和綠色化學領域的成就而廣為人知。而與韓布興接觸過的人無不對他全心全意為科研的態度稱道。他經常每天工作到半夜12點以後才回家休息,是一名不折不扣的「勞模」。

  「韓老師是一個對科研非常執著而且投入的人。」 曾師從韓布興的中科院化學所研究員張建玲這樣評價道。

  2002年的一個夜裡,因為合作研究的需要,張建玲前往中科院高能物理所同步輻射實驗室做實驗,實驗過程中,她所使用的專用高壓光譜池控制系統突然出了故障,而她當時又無法走開,於是只好向韓布興求助,她想韓老師肯定會請其他老師或同學送來實驗裝置。大約半小時後,安靜的實驗室裡突然闖進了韓布興熟悉的身影。

  「沒想到,韓老師居然親自送來了一套實驗裝置。」深夜裡,看到韓布興抱著沉甸甸的裝置走進實驗室,張建玲十分感動。十幾年過去了,這個場景依然在她腦海裡揮之不去。她說:「只要有科研的事,韓老師其他什麼事都顧不上了。」

  韓布興全心全意做科研,對家庭事務關心很少。但身教重於言教,他的敬業精神對女兒起到了親身示範的作用。他回憶,女兒上初中時曾經寫過一篇作文,提到了她對父親態度的轉變。「她小時候,我什麼都不管,那時她認為我是一個很不合格的父親。」韓布興欣慰地說,「後來她逐漸明白,我是在潛心從事科研工作,這種敬業精神對她影響更大,是一個合格的父親,理所當然應該打一百分。」

  如今,韓布興的女兒也在從事化學方面的研究。「她做得還算不錯。」談起女兒,韓布興由衷地感到驕傲。

  「盡心盡力做好每件事」「全心全意做科研」,這位醉心科研的「綠色使者」正是在這樣的精神指引下銳意進取、開拓創新。

  採訪最後,韓布興告訴記者,多年來他得到許多人的幫助,心裡充滿感激。

  (原載於《中國科學報》 2014-07-11 第11版 學人)

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