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邓景发,我国著名物理化学家,化学教育家,中国科学院院士,复旦大学化学系著名校友。长期从事物理化学的教学、催化和表面化学的科研工作。在我国率先研制成电解银催化剂用于甲醛的工业生产,使之达到国际水平。

简介

邓景发,我国著名物理化学家,化学教育家。长期从事物理化学的教学催化表面化学的科研工作。
邓景发

邓景发

在国内率先研制成电解银催化剂用于甲醛的工业生产。首次阐明了在电解银上甲醇转化为甲醛的分子反应机理,提出并实验证实了IB族金属吸附氧的反馈键模型和催化剂表面存在的诱导酸性,并研制出新型银催化剂。首次把非晶态合金以高分散形式负载在大比表面的载体上,解决了比表面小的问题;提出了非晶态合金的高催化活性是由几何效应引起的观点,研制成几种新的非晶态合金。研究出环戊二烯催化合成戊二醛的新方法。

简历

1933年8月4日 出生于上海市
1951年9月至1952年7月 同济大学化学系学习。
1952年9月至1955年7月复旦大学化学系学习。
邓景发

邓景发

1955年9月至1959年7月 复旦大学化学系物理化学专业研究生。
1959年9月至1963年4月 在复旦大学化学系任助教。
1963年4月至1978年5月 在复旦大学化学系任讲师。
1978年5月至1984年8月 在复旦大学化学系任副教授。
1984年8月至今 任复旦大学化学系教授、博士生导师。
1990年10月至1991年4月 在日本早稻田大学任交换研究员。
1995年 当选为中国科学院院士
2001年5月12日 病逝于上海

研究领域

金属和合金的表面化学研究;非晶态合金的结构、表面组成和催化性质的研究;膜催化研究;纳米粒子的制备、结构和催化性能研究及低碳烷烃的选择氧化。

科技成就

邓景发,1933年8月4日出生于上海市,祖籍广东省番禺县。少年时,家遭日本侵略军炸毁,家境贫寒,曾随母流浪街头,后在友人帮助下,母亲摆饭摊谋生。邓景发白天上学,晨晚协助母亲购物、记账,过着半工半读的生活。母常以国难家难的事例教育他“勤奋读书,做一个有
邓景发

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用的人。”艰难的少年时期和母亲的教导对他后来始终不渝的顽强拼搏精神有极大的影响。至今,他常对人说:“母亲虽然一字不识,却是他的严师,一位终生的严师。”1951年,邓景发考入同济大学化学系,1952年高等学校院系调整后转入复旦大学化学系学习,1955年毕业后师从吴浩青教授作研究生,从事电化学研究。1959年毕业留校任助教。在此期间,他讲授“化学热力学”课程并同时进行电化学领域的科学研究,发表论文10 余篇,崭露了教学和科研的才华。他完成的“电解法生产过硫酸铵”和“电解法生产氧化亚铜”都应用在工厂的生产实际中。1963 年提升为化学系讲师。
70年代初,复旦大学招收了工农兵学员。邓景发担任“物理化学”课程的主讲教师。他联系工厂生产实际,把物理化学的基本概念和原理作了深入浅出的阐述,得到了很好的教学效果。1977 年人民教育出版社出版了他的第一本著作《物理化学》。
1972年,在一次下厂劳动中,邓景发看到工厂的甲醛生产仍用浮石银作催化剂。这种方法生产效率低,劳动强度大,环境污染严重,一位工人在处理催化剂时曾被浓硝酸烧伤。当时,工厂的干部和工人希望邓景发能研究出电解银催化剂,因为国外的工厂大多已用电解银作催化剂生产甲醛。回校后,他和几位同事一起进行了电解银法制甲醛的实验研究,并很快在全国几十家工厂推广应用。自此,邓景发的科研方向由电化学转向催化,后又扩展到表面化学领域。
80年代初,邓景发在查阅文献的过程中,发现由于表面化学的发展,催化化学正在经历由技艺变为科学的过程,为了在分子水平上研究固体表面上的吸附和催化过程,需要有表面谱仪。在没有足够经费购置昂贵的能谱仪的情况下,他利用国内现有条件,自行设计组装了多种研究固体表面的能谱仪,建成了一个从分子水平研究表面吸附和催化过程的表面化学实验室。利用这个实验室,对电解银催化甲醇制甲醛的催化作用作了全面而系统的研究,开发出银系列催化剂,培养了大批高质量的科研人才。
1984年,邓景发任化学系教授、博士生导师。他的目光始终对准学科的前沿。1986年在国内率先开展了非晶态合金催化剂的研究,几年后取得了突破性的成果。1987年开展了高温超导材料的催化性能研究。通过对高温超导体的组成、结构以及电性质与催化性能间关系的研究,首先提出晶格中OI位的氧在一定温度下可以可逆地放出和进入,并且在催化反应中充当活性中心。1989年,当他了解到中国石油化工中“碳五馏分”还没有很好开发利用,而戊二醛是一个十分有用的工业原料和医用消毒剂时,就立刻开展了从环戊二烯催化合成戊二醛的研究,研究成从环戊烯一步合成戊二醛的新方法。

科技成果

“一分耕耘,一分收获”,长期的艰苦劳动使邓景发取得了多项成果。

电解银系列催化剂

成功地研制出电解银系列催化剂,并已分别应用于甲醇甲醛乙醇乙醛,丁醇制丁醛和乙二醇制乙二醛的工业化生产。其中甲醇制甲醛的主要技术指标达到国际先进水平,每年为国家创利数千万元。这些科研成果于1980年获上海市重大科技成果二等奖、化学工业部科技成果奖,1981年获国家发明四等奖。

阐明甲醇转化为甲醛的反应机理

在应用研究的基础上,利用自行设计组装的能谱仪首次从分子水平阐明了甲醇在电解银催化剂上转化为甲醛的反应机理。提出并实验证实了IB族金属吸附氧的反馈键模型和催化剂表面存在的诱导酸性,指明了s电子在催化过程中的重要作用。这些研究成果在理论上充实了金属催化剂的催化理论,在应用上指导了催化剂的改进和新型催化剂的研制。根据甲醇氧化为甲醛的反应机理,推断出用电解银同样可以催化氧化乙二醇制乙二醛,研制成的工艺已应用于工业生产,使乙二醛的产率提高20%,属国际首创。诱导酸性概念指明了具有孤对电子的物质(如Fe)对Ag催化剂的中毒作用,这类物质与缺电子的Agδ+结合,阻止甲醇的吸附和反应,从而阐明了杂质铁对银催化剂的中毒作用。而另一类物质会导致氧吸附时功函数的升高,吸附氧电子密度增大,从而增大了银氧键的强度。利用这种电子效应,找到了良好的助催化剂,研制成新一代的修饰电解银催化剂,使甲醛产率提高。以上研究成果分别于1986年和1990年获国家教委科技进步奖二等奖和三等奖。

乙烯氧化为环氧乙烷的反应机理

在电解银催化剂上研究乙烯氧化为环氧乙烷的反应机理,取得重要的结果。乙烯氧化为环氧乙烷工业上使用负载银(Ag/αAl2O3)催化剂,虽然工业生产多年,但对反应机理和助催化剂的作用,未能取得一致意见。为了排除载体和金属的相互作用,邓景发首次用电解银催化剂研究了乙烯环氧化机理和助催化剂的作用。研究表明,吸附态的分子氧对乙烯的环氧化和深度氧化不起直接作用,而吸附态的原子氧则是反应的活性物种。反应机理为:长期以来都认为吸附的分子态氧是环氧化的活性氧物种。根据分子氧反应机理,环氧乙烷的最大选择性不超过85.7%。邓景发通过研究银和吸附氧的相互作用,阐明了添加剂是通过电子效应提高环氧乙烷的选择性。在电解银中加入微量的铯和铼后,使乙烯环氧化的选择性达到94%,突破了85.7%。这从另一个角度说明了原子氧是活性氧物种。这一研究成果于1998年获教育部科技进步奖二等奖。

非晶态合金催化剂研究

在非晶态合金催化剂研究方面取得突破性进展。非晶态合金作为催化材料的研究始于80年代,邓景发于1986年在国内率先开展了这方面的研究,已在两个方面取得了突破性的进展。一是用骤冷法制得的非晶态比表面积小,一般为0.1~1.0m2/g,很难用于工业生产。邓景发在国际上首次用化学沉积法将非晶态合金负载在大比表面的载体上,制成了大比表面(85m2/g)的非晶态合金。这种把非晶态以高分散形式负载在载体上的方法,受到国外同行的高度重视,认为是一种很有希望的方法。二是在反应过程中非晶态易转化为晶态,从而失去非晶态特有的高活性和高选择性。邓景发通过在非晶态合金中添加稀土元素,稳定了表面物种(如Ni-P-O)使其难以还原,将非晶态的晶化温度提高了100~150℃,从而提高了非晶态催化剂的实用温度,为非晶态合金作为催化剂材料的应用奠定了基础。非晶态合金催化剂的活性和选择性比晶态好的原因,文献一直存在分歧,多数人认为是电子效应。邓景发采用多种原位表面分析方法对不同处理条件下的非晶态合金进行了研究,发现合金表面(Ni和P)的电子价态并未改变,表面组成的变化是影响催化剂活性的重要因素。通过对超细非晶态Ni-P和Ni-B的活性研究,得到活性的差异来源于活性位的数目的不同。通过掺W的Ni-P非晶态合金的研究,得到非晶态合金的几何微结构的差异直接导致活性的差异。由此,他提出了非晶态合金的高催化活性是由几何效应引起的观点。他已研制成二种新的非晶态合金Ni-W-P和Ni-Co-B催化剂,后者对苯加氢的活性比Raney Ni高8倍。

环戊烯一步催化合成戊二醛

研究成从环戊烯一步催化合成戊二醛的新方法,突破了国外专利必须使用无水体系的限制,为“碳五馏分”的利用开拓了新领域;与国外以丙烯醛为原料经四步合成戊二醛的生产方法相比,具有步骤简单,成品价廉等优点。

其他

邓景发已出版专著4部,发表论文150余篇。先后应邀赴美国普林斯顿大学、日本早稻田大学东京大学、国立新加坡大学讲学和学术交流。

人物评价

邓景发从事教学工作已40余年,长期从事基础课“物理化学”的讲授,还为研究生开设“分子催化”和“表面化学”课程。他讲课条理清楚,深入浅出,注重理论联系实际。他认为:“在大学,教师要有高水平的科研工作,才能有高质量的课,才能培养出高水平的人才”。他不断对教学内容和教学方法进行改革,把国际上新的科研成就和自己的科研心得溶入到教学中去,取得了显著的效果。所教学生参加CGP中美联合招收出国研究生考试中,“物理化学”总成绩和个人成绩年年名列前茅。该教学成果“物理化学课程改革及实践”1989年分别获全国和上海市普通高校优秀教学成果奖优秀奖(个人)和特等奖(个人)。1993年他和范康年教授合作编著出版了宏观与微观内容相互联系、相互渗透的新版《物理化学》,该著作1995年分别获国家教委和上海市教委优秀教材一等奖和1997年获上海市科技进步奖二等奖(著作类)。他的著作《催化作用原理导论》1986年获北方十省市优秀科技图书二等奖。
邓景发为国家培养了大批的优秀人才。已培养博士生14名,硕士生22名。他认为“上课也好,搞科研也好,育人是教师的天职,是第一位的”。每年研究生入学时,他总是找学生谈话,教导他们“为人要真,待人要诚,做事要勤”。当学生毕业时,他也总语重心长地对他们说:“青年是国家的未来,应肩负起振兴中华的重任,无论是在国内还是在国外,都要把祖国的利益放在首位,要有爱国心,要有民族的尊严和高尚的道德情操。只有祖国的富强,我们在国际上才有真正的地位”。青年学生的可塑性很强,而教师的形象又无时无刻不起着潜移默化的作用。他身教重于言教,以良好的师德和作风去教育和激励学生。凡是要求学生做到的自己先做到,凡是要求学生不应做的自己坚决不做。他常说:“教学生要严,爱学生要真”。他是出名的严师。他对报考他的研究生见面第一句话总是:“做学问是一件十分艰苦的事,不能吃大苦者不入师门”。他每天都要到实验室检查,指导学生的学习和科研。每周六举行一次研讨会,鼓励学生对有关学术问题进行争论,大胆创新,进行集体论证。他非常重视研究生独立工作能力的培养,要求每个学生有一个独立的研究课题,从查阅文献,下基层或工厂实地调查,制定研究方案,设计仪器设备和研究方案的实施,最后书写成论文,都要求学生独立完成,他在关键之处予以指导和把关。他学风严谨,对每个实验结果,不仅要求学生本人进行重复实验校准,而且指派其他学生再重复结果后才予以确认,使学生在完成学位论文的过程中基本上掌握一套完整的科研方法,养成良好的科研作风。他非常爱学生,学生有困难,总是给予热情的帮助。他慷慨解囊帮助一位家庭困难的学生出国深造。当他得知一位新人学的大学生因家庭变故难以继续学习时,又主动资助这位学生大学四年的生活费。三年过去了,这位学生只知道他的生活费是一位教授资助的,而不知这位教授就是他们尊敬的邓老师。

荣誉

邓景发在教学和科研上取得了卓著的成就。1986年他被授予“国家有突出贡献的中青年专家”称号;1989年被评为全国教育系统的劳动模范,授予“人民教师”奖章;1990年由国家教委和国家科委授予“先进科技工作者”称号和“金马”奖章。1995年当选为中国科学院院士。邓景发已年近古稀,仍充满旺盛的进取精神,坚持每天上班,时刻关注学科的前沿发展,并全身心地投入到教学和科研的第一线工作中。他说:“任何微小的成功,都要花巨大的劳动才能得到”,“要一生做一个对国家、对人民有用的人”。
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