4月26日晚7:00,中国科学院院士、中国科学院化学研究所韩布兴研究员做客南开化学“伯苓讲座”,在八里台校区石先楼学术报告厅作了题为《绿色化学与绿色碳科学》的报告。化学学院院长陈军教授主持讲座,伯苓班全体同学以及学院其他师生参加报告。
从化学化工在社会发展中的不可替代性,以及资源利用率低下两点,韩院士引出了发展绿色化学的重要性。而绿色化学的核心在于从源头消除污染,其主要内容为绿色的原料、过程、产品,以及经济的合理性。韩院士提出发展绿色化学的意义在于人类与环境的协调发展,经济、资源和环境的统一协调,以及交叉领域的共同发展。
之后便进入讲座的第二部分:绿色碳化学。韩院士指出化石能源在未来可见的时间范围内依旧占有主导地位,解决之策在于高效清洁地利用碳资源。而化石能源利用的核心在于C+O2=CO2。大量的CO2产生,却仅有不到1%的CO2得到利用,打破了自然界的碳循环,对生态环境造成威胁。因而,韩院士谈到我们需要发展绿色化学来削弱碳利用的不平衡。一方面,人类面临着碳资源的枯竭与利用过程中的大量污染;另一方面,木质纤维素等生物质能源以及CO2的利用率极低。
接着,韩院士谈到以下三个方面碳资源的利用。其一,化石能源的利用率低,汽油、柴油利用时的热机效率低;煤、天然气的应用过程存在诸多问题。其二,CO2的利用存在着热力学和动力学两方面的限制。其解决之道为运用太阳能、电能等解决其热力学限制;通过多种反应物与CO2耦合, 改变总反应的吉布斯自由能;通过廉价可再生的氢与CO2,实现能量的转移。然而,其中存在的问题在于CO2的转化过程中不一定能够降低CO2的排放。其三,韩院士为大家介绍了生物质资源的利用途径。木质生物质作为最为丰富的生物质资源以及可再生碳资源,目前主要有热化学方法及水解法两种方法进行其利用。 之后,韩院士对生物质资源的高效转化与利用总结道:淀粉、油料作物等作为食物资源有限,因而发展经济合理的木质纤维素的转化技术十分重要;但还面临着定向催化转化、高效分离等难题;最后,韩院士指出对生物质资源利用的方法和产品,应当结合生物质的结构特性,而非一味追求石油产品。
之后,韩院士为大家介绍了其课题组的工作主要为运用超临界CO2、离子液体、水等绿色溶剂,结合化学热力学,发展绿色实验方法,进行催化材料的合成,以及绿色功能介质的创制。其中,韩院士为大家简要介绍了部分课题。如运用离子液体阴阳离子的协同作用,高效催化CO2生成醋酸;同样运用离子液体,通过动力学和热力学的双重调控,制备具有多级孔洞结构的MOF材料;运用超临界CO2作为溶剂实现环己醇100%还原生成环己酮;运用三元电解质电化学还原CO2制备甲酸等等。
最后,韩院士提出了自己关于绿色化学的一些思考。韩院士指出绿色化学是化工、材料发展的必然方向,是化工可持续发展的途径;目前,绿色化学的发展仍处在起步阶段,面临着诸多挑战;在绿色化学的发展过程中,也必将带动相关领域的发展和变革。而中国作为人口大国,面临着资源短缺,污染严重,产业结构不完善等问题,发展绿色化学是必然选择。我们应当发展绿色技术,提高原子经济性;发展完整产业链,实现对资源的有效利用。
提问环节,同学们热情高涨,不断提出问题,并在与韩院士的一问一答中,大家又增进了对本讲座内容的理解。最后,陈军院长勉励大家学习韩院士强烈的社会责任感,以及学习习近平总书记提出的“小我融入大我”的精神。讲座在热烈掌声中结束,同学们在讲座与提问过程中对绿色化学有了进一步认识,受益匪浅。
伯苓讲座是化学学院创新型化学人才培养模式探索与实践的一个重要举措。从2013年起,固定安排在每月的最后一个周五晚上,由国内外顶级化学家为化学伯苓班的本科生作学术报告,分享科研体会,开拓学术视野,激励学生树立长远的人生目标并为之努力。
报告人简介
韩布兴,中国科学院化学研究所研究员、英国诺丁汉大学荣誉教授,中国科学院院士、发展中国家科学院院士、英国皇家化学会会士,中国科学院胶体界面与化学热力学重点实验室主任,上海市绿色化学与化工过程绿色化重点实验主任。1982年毕业于河北科技大学(原河北化工学院)化学工程系,1985年在中国科学院长春应用化学研究所获硕士学位,1988年在中国科学院化学研究所获博士学位,1989至1991加拿大Saskatchewan大学做博士后研究。1991-1993任中国科学院化学研究所副研究员,1993年至今任中国科学院化学研究所研究员,1997年获国家杰出青年基金资助。
主要从事化学热力学与绿色化学的交叉研究,在超临界流体、离子液体等绿色溶剂体系化学热力学、绿色溶剂在化学反应和材料合成中的应用研究方面取得系统性成果。在 Science、Acc. Chem. Res.、Nat. Commun.、Sci. Adv.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.等期刊发表SCI收录论文600余篇,论文被引用23000余次,获国家专利40余件,在重要学术会议做大会报告和邀请报告150余次。作为第一完成人获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J. Colloid interf. Sci.期刊终身成就奖,作为非第一完成人获国家和省部级科技进步奖3项。
现任创新中国智库首席科学家、中国化学会绿色化学专业委员会主任、中国能源科技产业学会副会长;曾任国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)绿色化学分会主席、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;担任Green Chem.、《科学通报》、《物理化学学报》期刊副主编,Chem. Sci.、ChemSusChem、Curr. Opin. Green Sustain. Chem.、J. Supercritical Fluids、J. Chem. Thermodyn.、中国科学(化学)等10余种期刊的编委或顾问编委。