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韩布兴:醉心科研的“绿色使者”

来源: (原载于《中国科学报》 2014-07-11 第11版 学人) 日期:2015-03-17 浏览量:

韩布兴:醉心科研的“绿色使者”

在化学界,韩布兴因为在化学热力学和绿色化学领域的成就而广为人知。而与韩布兴接触过的人无不对他全心全意为科研的态度称道。

  在中科院化学所一栋实验楼里,《中国科学报》记者穿过长长的走廊,终于找到了中科院院士韩布兴的办公室。此时,韩布兴紧盯着电脑,正在紧张地工作。

  这间办公室不大,里面只有一个齐顶大书柜、一张办公桌和一张小沙发,陈旧而干净。眼前这一切,似乎和中科院院士、绿色化学专家、化学热力学专家等“高大上”的头衔有些不符。韩布兴院士现还担任国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)第三学部领衔委员、中国化学会化学热力学与热分析专业委员会主任等,曾任IUPAC绿色化学分会主席。同时,他还是英国皇家化学会《绿色化学》期刊和《科学通报》的副主编及国内外10多种重要期刊的编委或顾问编委。

  事实上,正是这间办公室,见证了韩布兴多年来在化学热力学与绿色化学交叉领域作出的种种努力。20多年来,韩布兴先后完成了国家杰出青年基金、基金委重点基金、“973”、“863”、国家攻关项目(课题)等50多项,发表学术论文500余篇,论文被引用14000余次,获专利30余件,在国内外重要学术会议作特邀报告100余次。同时,他还以第一完成人身份获得国家自然科学奖二等奖1项、北京市科学技术奖二等奖1项,获Elsevier出版社《胶体与界面科学》期刊终身成就奖。

  这些,都是对他多年献身科研不懈努力的肯定。

  尽心尽力做好每件事 

  1957年,韩布兴出生于河北遵化的一个普通家庭,父亲是一名小学教师,母亲是一名家庭妇女。尽管在学业上没有受到来自家庭的诸多帮助,但父母的言传身教却让他从小就明白“尽心尽力做好每件事”的道理。

  1973年,韩布兴高中毕业后回到农村务农。尽管生活环境和条件不尽如人意,但他总是努力做好每一件事。“生产队给我的工分一直很高。”他回忆。

  两年后,韩布兴就读高中的校办工厂主任得知他劳动成绩优异,为他在校办工厂安排了一份铸工工作。“在当工人期间,我勤勤恳恳工作,还当过县里的劳动标兵。”回忆起过去,他感慨良多。那时,支撑这个年轻人继续走下去的精神支柱就是“尽心尽力做好每件事”的信念。

  直到我国恢复高考,韩布兴意识到高考可能成为人生道路的“里程碑”。他决心参加高考,一方面他尽力做好工厂的工作,同时充分利用业余时间准备考试。由于过度疲劳和紧张,考试期间他持续高烧,影响了考试水平的发挥,高考成绩并不理想,但所幸分数还上了高考录取分数线。

  韩布兴回忆:“相对来讲,化学考得分数高一些,我就报了河北化工学院。”在此之前,他从来没有详细地规划过自己的职业,更没有想过自己会学习化学专业。这个偶然的机会,决定了韩布兴的人生与化学结缘。

  收到大学录取通知书这件事,在韩布兴的脑海里留下了极为深刻的印象。他告诉《中国科学报》记者:“拿到大学录取通知书的那天,我骑自行车从县城回到我们村,有30里路,到家以后我就想不起来是怎么回去的。我从来没有像那天那样激动过,就像做梦一样美妙!”

  正因“美梦”的实现,韩布兴格外珍惜上大学的机会。大学期间,他孜孜不倦地学习,在知识的海洋中徜徉,也获得了前所未有的乐趣。

  毕业前,韩布兴计划报考中科院长春应化所的研究生。有的老师得知后建议他报考别的单位。“老师很关心我,当时出于好意,总觉得工科院校的学生报考理科研究生难度很大,报考中科院难度更大,建议我报考其他单位。”他回忆说,“但我一想到中科院有良好的科研条件、能作高水平的研究,就铁了心要考上中科院的研究生。”

  功夫不负有心人,那年韩布兴考上了中科院长春应化所无机化学专业的研究生,师从唐定骧研究员,从事电解制备稀土铝合金方面的研究,并于1985年以优异成绩获得无机化学专业硕士学位。

  投身化学热力学研究 

  硕士毕业那年,韩布兴又考取了中科院化学所物理化学专业博士研究生。在胡日恒和闫海科两位导师的指导下从事化学热力学研究。从农村到大学,从石家庄到长春再到北京,韩布兴怀揣着自己的科研梦想,带着“尽心尽力做好每件事”的信念,一步一步走来。

  他向《中国科学报》记者介绍,化学热力学是物理化学的主要分支学科之一。对于任何体系,化学热力学性质是判断其稳定性和变化方向及程度的依据。“也就是说,热平衡、相平衡、化学平衡、分子构象的稳定性、分子间的聚集与解离平衡等许多重要问题都需要用化学热力学的原理和方法进行判断和研究。”韩布兴说。

  石油是重要的战略资源。1985年至1988年攻读博士学位期间,韩布兴在闫海科研究员课题组从事石油强化开采相关的化学热力学研究,承担国家“七五”攻关项目。在博士论文工作中,建立了多功能高压相平衡装置,并在高压下测定了不同气体在稠油中的溶解度,以及气体溶解对稠油黏度和密度的影响规律和机理,其精度优于国际先进水平,为我国稠油开发提供了急需的重要基础数据,研究成果对石油开发具有重要的指导意义,相关成果获中科院科技进步奖二等奖。“以前我和闫老师课题组的人员从未接触过高压实验,为了完成这一任务,我两年多没在宿舍睡觉,困了就在实验室边上的一个小房间里休息一会,虽然研究过程很辛苦,但那段时间感到非常充实。”他回忆说。

  1988年获得博士学位后,韩布兴留在中科院化学所工作。1989年前往加拿大萨斯克彻温大学化工系彭定宇教授实验室从事化工热力学方面的博士后研究。在那个年代,选择留在国外的人很多,但韩布兴从来没有动过这个念头,于1991年回国。如今,这样的想法也被韩布兴戏称为“恋家”。彭定宇教授是国际著名化工热力学专家,对韩布兴十分赏识,曾多次邀请韩布兴再去他实验室工作。但由于国内工作繁忙等原因,未能成行。

  回国两年多,韩布兴便以优异的科研成绩,从副研究员晋升为研究员,成为当时中科院化学所最年轻的研究员。

  开展化学热力学与绿色化学交叉研究 

  在韩布兴看来,化学热力学的研究范畴,决定了它与化学乃至化学学科以外的其他学科的交叉渗透。在整个科学和技术发展过程中,化学热力学与其他学科的发展相互促进,一直发挥着不可替代的重要作用。

  从上世纪90年代初开始,“绿色化学”的研究逐渐兴起。韩布兴强调,绿色化学是化学学科发展的必然趋势,是更高层次的化学,要求人们重新审视传统的化学化工问题。绿色化学是化学工业可持续发展的科学和技术基础,是提高效益、节约资源和能源、保护环境的有效方法和手段。在解决经济、资源、环境三者矛盾的过程中,绿色化学将发挥越来越重要的作用。绿色化学的发展将带来化学及相关学科的发展和生产方式的变革。

  韩布兴以其敏锐的洞察力意识到化学热力学与绿色化学的交叉研究将成为前沿领域。1999年起,韩布兴带领课题组一直从事这方面的研究,拓宽化学热力学的研究范畴,解决绿色化学领域的关键难题。多年的科研工作基础让韩布兴认识到,从绿色介质入手进行化学热力学与绿色化学的交叉研究具有重要意义。“大多数化学化工过程中使用溶剂,即介质。介质能调控许多化学化工过程的效率。”他说,“揭示绿色介质体系的特殊性本质和规律、利用绿色介质的特性开发环境友好工艺路线和技术很重要。”

  对绿色溶剂体系的研究需要特殊装置,许多新想法靠商用仪器无法或难以实现。针对相关领域的难题,韩布兴带领课题组将发展实验方法、仪器研制与科学研究相结合,研究超临界流体、离子液体等绿色溶剂体系化学热力学性质,探索绿色介质在化学反应、功能材料合成等方面的应用。他们提出一些新的研究方法,克服种种难题,研制了10余套用于绿色介质不同性质和应用研究的实验装置。

  在仪器研制的基础上,他们重点围绕一系列超临界流体、离子液体等绿色溶剂体系开展化学热力学及其应用研究,阐明了多组分绿色溶剂体系化学热力学性质的变化规律和机理;率先提出用离子液体吸收二氧化硫的方法;开辟了离子液体、超临界流体/离子液体微乳液研究的新方向,创制了多种新型功能微乳液体系,引领了这一研究方向的发展;开创性地实现了超临界二氧化碳调控表面活性剂体系的可逆相转变。凭借在超临界流体、超临界流体/离子液体体系相行为与分子间相互作用研究方面的系统成果,韩布兴与课题组成员获得2011年国家自然科学奖二等奖。

  课题组还以绿色化学反应、材料合成和应用为目标进行绿色溶剂体系热力学研究,揭示了绿色溶剂中化学反应和材料合成体系的特殊热力学行为和溶剂效应规律,实现了多种清洁高效化学反应,发展了一系列合成催化材料的新方法。2009年,他们发现路易斯酸和钯可协同催化苯酚加氢生成环己酮反应,产率接近100%,以超临界二氧化碳为介质可使反应速率大大提高,解决了传统反应路线效率低、选择性差这一挑战性难题。论文在《科学》期刊发表后,受到同行高度评价。

  由于在化学热力学与绿色化学交叉研究方面的突出贡献,2013年韩布兴当选为中科院院士。谈到当选院士,韩布兴说:“院士是一种荣誉,同时也是更高的要求,我要尽到科研工作者的责任。”

  全心全意投入科研工作 

  在化学界,韩布兴因为在化学热力学和绿色化学领域的成就而广为人知。而与韩布兴接触过的人无不对他全心全意为科研的态度称道。他经常每天工作到半夜12点以后才回家休息,是一名不折不扣的“劳模”。

  “韩老师是一个对科研非常执着而且投入的人。” 曾师从韩布兴的中科院化学所研究员张建玲这样评价道。

  2002年的一个夜里,因为合作研究的需要,张建玲前往中科院高能物理所同步辐射实验室做实验,实验过程中,她所使用的专用高压光谱池控制系统突然出了故障,而她当时又无法走开,于是只好向韩布兴求助,她想韩老师肯定会请其他老师或同学送来实验装置。大约半小时后,安静的实验室里突然闯进了韩布兴熟悉的身影。

  “没想到,韩老师居然亲自送来了一套实验装置。”深夜里,看到韩布兴抱着沉甸甸的装置走进实验室,张建玲十分感动。十几年过去了,这个场景依然在她脑海里挥之不去。她说:“只要有科研的事,韩老师其他什么事都顾不上了。”

  韩布兴全心全意做科研,对家庭事务关心很少。但身教重于言教,他的敬业精神对女儿起到了亲身示范的作用。他回忆,女儿上初中时曾经写过一篇作文,提到了她对父亲态度的转变。“她小时候,我什么都不管,那时她认为我是一个很不合格的父亲。”韩布兴欣慰地说,“后来她逐渐明白,我是在潜心从事科研工作,这种敬业精神对她影响更大,是一个合格的父亲,理所当然应该打一百分。”

  如今,韩布兴的女儿也在从事化学方面的研究。“她做得还算不错。”谈起女儿,韩布兴由衷地感到骄傲。

  “尽心尽力做好每件事”“全心全意做科研”,这位醉心科研的“绿色使者”正是在这样的精神指引下锐意进取、开拓创新。

  采访最后,韩布兴告诉记者,多年来他得到许多人的帮助,心里充满感激。

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