陳曦

把創(chuàng)新傾注于科研工作的日日夜夜，是堅守，更是融注于生命中的工作伴隨。歷經(jīng)多年科研攻關(guān)，其中的甘苦、付出、奉獻和追求盡在不言中；要說的就是矢志不渝的信念，堅持創(chuàng)新，是追求，也是超越，更是科研工作者面對國家需求完成使命、履行責(zé)任的內(nèi)在動力。浙江工業(yè)大學(xué)工業(yè)催化研究所所長劉化章用畢生的心血澆灌的科研之花，在催化領(lǐng)域中大放異彩！曾經(jīng)，在Fe1-xO催化劑實驗最困難的時候，他百折不撓，堅守心中的信念，誓與項目共存亡。劉化章立下誓言：“誓與Fe1-xO催化劑共存亡，堅決完成國家任務(wù)！如不成功，我從實驗樓主樓上跳下來！”。正是因為有了對科研堅韌不拔，執(zhí)著不悔的精神，劉化章在科研的道路上碩果累累，并成為三項國家獎獲得者。

劉化章教授是我國著名催化劑工程技術(shù)專家，也是我國合成氨-化肥催化劑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要領(lǐng)軍人物。1964年畢業(yè)于浙江化工學(xué)院化工系，并留校任教至今。1982-1984年在日本橫濱國立大學(xué)留學(xué)，1996-1997年在日本北海道大學(xué)訪問教授。他負責(zé)創(chuàng)建了浙江工業(yè)大學(xué)第一個工業(yè)催化國家重點學(xué)科、國家重點實驗室和博士點，造就和培養(yǎng)了10名教授和70多名博士、碩士等一批高級技術(shù)人才?，F(xiàn)任浙江工業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、工業(yè)催化研究所所長、浙江省特級專家；中國化工學(xué)會理事兼化肥專業(yè)委員會名譽主任、中國化學(xué)會催化專業(yè)委員會委員。

劉化章教授從事教學(xué)科研工作達50余年。在催化劑研究中，突破了Fe3O4體系，發(fā)現(xiàn)了新一代Fe1-xO催化劑。這是自Fe3O4催化劑發(fā)明百年來第一次取得重大突破，是中國獨創(chuàng)的原始創(chuàng)新成果。開發(fā)成功A110-2、A301、ZA-5等系列新型催化劑，在世界上得到廣泛應(yīng)用，取得巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。獲國家發(fā)明二等獎、三等獎、國家科技進步二等獎各1項、省部科技進步一等獎6項、中國專利發(fā)明創(chuàng)造金獎1項、國際發(fā)明金獎1項；發(fā)明專利20項；發(fā)表論文370余篇，出版專著2部。

由于他在該技術(shù)領(lǐng)域做出了重大的、創(chuàng)造性的成就和卓越貢獻，被中共中央組織部、宣傳部、國家科技部、教育部授予國家杰出專業(yè)技術(shù)人才，并獲得《侯德榜化工科學(xué)技術(shù)獎》-成就獎、國家突出貢獻的科技專家、全國有突出貢獻的留學(xué)回國人員、全國五一勞動獎?wù)隆鴦?wù)院特殊津貼、化學(xué)工業(yè)部小氮肥工業(yè)先進工作者（2次）、浙江省科技進步重大貢獻獎、浙江省功勛教師、浙江省特級專家、浙江省有突出貢獻中青年科技人員（2次）等榮譽稱號。2008年，作為全國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)專家代表，應(yīng)中央組織部以黨中央、國務(wù)院名義邀請到北戴河休假。

一、在合成氨催化劑研究中取得重大突破

糧食問題始終是性命攸關(guān)的重大戰(zhàn)略問題，作為一個人口眾多的發(fā)展中大國，解決好14億人的吃飯問題始終是治國安邦的頭等大事。合成氨工業(yè)被認為是催化技術(shù)對人類的最偉大的貢獻?；诤铣砂钡牡收蓟实?0%，養(yǎng)活了全球60%的人口。如果沒有這一項技術(shù)，中國也不能以占世界7%的耕地養(yǎng)活了占全世界20%的人口。合成氨是第二個最大的化學(xué)品，消耗能耗占全球能源的2%，占中國的3-3.5%，且節(jié)能潛力巨大。開發(fā)高效催化劑及工藝新技術(shù)是其實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級、節(jié)能減排的關(guān)鍵所在，經(jīng)濟價值和現(xiàn)實意義重大。

熔鐵催化劑經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，已經(jīng)比較成熟，到上世紀80年代初已基本定型。糧食的戰(zhàn)略地位決定了合成氨工業(yè)的不可替代性，迫使人們開始尋求新的技術(shù)突破。但熔鐵催化劑被認為是研究得最透徹、最成功的催化劑，要在該領(lǐng)域取得突破性研究成果被認為是非常困難的，因而國內(nèi)外都轉(zhuǎn)向在昂貴的貴金屬催化劑中尋求突破。

劉化章堅持從廉價的鐵催化劑技術(shù)路線下尋求技術(shù)突破，從催化劑設(shè)計、催化理論研究和工業(yè)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)三個層面開展了深入廣泛的研究。

在催化劑設(shè)計研究中，從改變催化劑母體著手，全面系統(tǒng)研究了在Fe-O相圖中全部氧化物范圍內(nèi)它們與活性的關(guān)系，得到了駝峰形活性曲線，突破上述經(jīng)典結(jié)論和Fe3O4體系，終于找到了熔鐵催化劑的突破口—Fe1-xO催化劑新體系，取得重大突破，使氨合成催化劑性能得到大幅度提高。理論上，提出了鐵氧化物分子比、單相理論、均勻性原則和活性模型等系列新的理論和概念，百年來第一次建立了熔鐵催化劑的制備科學(xué)理論基礎(chǔ)。提出物理熔融與化學(xué)反應(yīng)耦合的一步法制備工藝技術(shù)和控制歧化反應(yīng)的可控冷卻凝固技術(shù)，歷時7年，開發(fā)成功地世界獨創(chuàng)的Fe1-xO催化劑。

劉化章在催化理論研究中，針對Fe1-xO催化劑極其優(yōu)異性能與其特殊結(jié)構(gòu)的構(gòu)效關(guān)系問題，提出了助催化劑與Fe1-xO結(jié)構(gòu)特征相匹配原則、表面酸堿協(xié)同效應(yīng)、Fe1-xO歧化機理、Al2O3表面重構(gòu)作用、競爭性還原機理、H2的強化學(xué)吸附和高活性本質(zhì)等新概念和新理論，形成了以單相理論為核心的我國原創(chuàng)Fe1-xO催化劑特色理論體系。這一系列自成體系的研究成果代表了近40年國際上該技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展水平，在催化領(lǐng)域產(chǎn)生了很大影響，得到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的公認和較高評價，認為這是“對氨催化劑原有理論的真正突破，給已經(jīng)成形的合成氨催化科學(xué)知識體系帶來了強烈沖擊，對一百年來教科書式的催化劑研究和推斷提出質(zhì)疑”。根據(jù)這些理論和概念，劉化章撰寫出版的中英文專著已在世界范圍發(fā)行，部分內(nèi)容被選編入高校教材和有關(guān)專著中，發(fā)表論文340余篇。

劉化章首創(chuàng)的Fe1-xO基新一代氨合成催化劑是世界合成氨催化劑研究百年來的第一次重大突破，是我國獨創(chuàng)的一項擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的原始創(chuàng)新成果，技術(shù)居國際領(lǐng)先水平。當(dāng)時化工部認為該發(fā)明創(chuàng)造意義重大，涉及國家重大利益，需要保密，并批準獲中國保密發(fā)明專利權(quán)。國家十分強調(diào)和鼓勵原始創(chuàng)新，但我國每年成千上萬項科研成果中，真正屬于原始創(chuàng)新的并不多。Fe1-xO催化劑是一項有理論、有技術(shù)（專利）、有產(chǎn)品，即具有“三有”特征的原始創(chuàng)新成果。Fe1-xO基新型氨合成催化劑是目前世界上活性最高，生產(chǎn)成本低廉的最先進的商業(yè)催化劑，為我國氨合成催化劑處于國際領(lǐng)先地位，使我國化肥工業(yè)踏上了節(jié)能降耗的新途徑，為改變我國合成氨工業(yè)落后面貌和促進農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展做出了重大的、原創(chuàng)性的成就和卓越貢獻。

Fe1-xO催化劑發(fā)明在國際上產(chǎn)生了很大影響。世界著名的德國南方化學(xué)跨國公司也在生產(chǎn)Fe1-xO催化劑；德國、波蘭、意大利等國科學(xué)家也在研究中國的這項發(fā)明，并指出：“很明顯，這種發(fā)現(xiàn)給已成形的合成氨催化劑科學(xué)知識體系帶來巨大沖擊，并且還提出了令人感興趣的工業(yè)應(yīng)用方式?！?/p>

二、Fe1-xO催化劑經(jīng)歷3次生死存亡的抉擇

Fe1-xO催化劑是氨合成催化劑近百年來的一項重大突破，是我國獨創(chuàng)的一項原始創(chuàng)新成果。世界上第一個Fe1-xO催化劑的發(fā)明和開發(fā)過程沒有先例可循，是一個典型的原始創(chuàng)新過程，從構(gòu)思到產(chǎn)業(yè)化經(jīng)歷了十四年時間，F(xiàn)e1-xO催化劑經(jīng)歷了三次生死攸關(guān)的考驗！

從構(gòu)思到發(fā)現(xiàn)歷時七年。在小試過程中，由于沒有先例可循，也未能找到有效的技術(shù)方案，于是劉化章?lián)Q了一種思維，采取了“瞎搞”的辦法。但可惜的是多次試驗都以失敗告終。其他老師勸他說：“劉老師，做不出來的，就別做了”。如果當(dāng)時真的放棄不做了，那么Fe1-xO 催化劑就不會被發(fā)現(xiàn)了，F(xiàn)e1-xO催化劑面臨第二次生死攸關(guān)的考驗。但是，執(zhí)著不悔是劉化章的追求，堅韌不拔是劉化章的風(fēng)格。既然要“瞎搞”，那就要“蠻干”到底，不達目的，決不罷休。劉化章堅持一定要做出一只樣品！失敗了，卸爐，裝料，通電；再失敗，再來，如此反復(fù)，終于試制成功第一只Fe1-xO催化劑樣品！誰也沒有想到，這次“瞎搞”的實驗竟然是一次重大的突破性實驗，它標志著Fe1-xO催化劑的誕生！正是因為有了劉化章式的堅持與拼搏，才有了Fe1-xO催化劑這一重大發(fā)現(xiàn)！

在這個創(chuàng)新過程中，劉化章深刻地體會到，搞科學(xué)研究要有異想天開的獨創(chuàng)精神，要敢想、敢做，從前人沒有做過的或按一般常識被認為是不可能的地方闖出自己的路。從廢催化劑回收利用的目的出發(fā)，卻“意外”地發(fā)現(xiàn)了一種新型的Fe1-xO催化劑。按照固定思維不可能的事情，按照創(chuàng)新思維就成為可能。“一切結(jié)論都在實踐之后。尚未實踐就下結(jié)論，就不可能有創(chuàng)新”，這是劉化章從事科學(xué)研究的準則。沒有異想天開的創(chuàng)新思想，就沒有Fe1-xO催化劑這一重大發(fā)現(xiàn)！氨合成催化劑已經(jīng)歷百年歷史，被認為是研究得最透徹、最成功，在眾多科學(xué)工作者廣泛研究過的領(lǐng)域中，劉化章所引領(lǐng)的創(chuàng)新一個接著一個。他對氨合成催化劑研究的突出貢獻，不僅在于開發(fā)出新型的系列催化劑以及由此產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟效益，而且還在于我們在該領(lǐng)域科學(xué)研究中所表現(xiàn)出來的獨創(chuàng)的科學(xué)精神。

從第一個樣品到研制成功又經(jīng)歷了七年的漫長歲月，不僅困難重重，而且Fe1-xO催化劑又經(jīng)歷了一次生死存亡的考驗。歷經(jīng)四年的第一次工業(yè)試驗失敗后，課題組在認識上和工作上發(fā)生了嚴重的分歧，少數(shù)人動搖了、退卻了，有的認為Fe1-xO技術(shù)路線在本質(zhì)上是不可行的，再繼續(xù)下去也是“死路一條”，并退出了課題組。

在這個關(guān)鍵時刻，劉化章向校長匯報了課題組遇到的困難，表達了他的觀點和態(tài)度，請求領(lǐng)導(dǎo)給他“背水一戰(zhàn)”的機會。為了表示決心，劉化章毅然絕然地立下誓言：“誓與Fe1-xO催化劑共存亡，堅決完成國家任務(wù)！如不成功，我從實驗室主樓跳下來！”在極其困難和巨大精神壓力下，他繼續(xù)帶領(lǐng)課題組日夜奮戰(zhàn)，終于研制成功世界上第一個Fe1-xO基A301催化劑，技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平！

科技創(chuàng)新光有異想天開的獨創(chuàng)精神是不夠的，還需要腳踏實地、實事求是的科學(xué)精神，堅忍不拔、追求真理的獻身精神。Fe1-xO催化劑的發(fā)明和開發(fā)過程中，困難、曲折和失敗始終伴隨著他們！技術(shù)方案被否決了！小試失敗了！中試失敗了！工業(yè)應(yīng)用也遭遇失敗了！其中任何一步都是決定Fe1-xO催化劑能否被發(fā)現(xiàn)和能否被開發(fā)成功的生死存亡的關(guān)鍵節(jié)點！技術(shù)方案被否決后，如果沒有堅持技術(shù)路線，就不能找到熔鐵催化劑的技術(shù)突破口；小試過程中，如果沒有堅持實驗，沒有“今天一定要做出一只樣品來”這樣的決心和堅持實驗的科學(xué)精神，就沒有這一重大發(fā)現(xiàn)！在中試失敗后，如果沒有堅持Fe1-xO催化劑技術(shù)路線，沒有“誓與Fe1-xO催化劑共存亡”這樣的不怕失敗、百折不撓的獻身精神，就沒有這一重大成果！

成功需要拼搏，成功需要等待！對于自己的創(chuàng)新經(jīng)歷，他說可以用兩個字可以道出他最艱辛的工作特點，這兩個字就是失敗。同樣地，成功的秘訣也可用兩個字概括，那就是堅持。為了Fe1-xO催化劑的成功，劉化章拼搏了14年，堅持了14年！等待了14年！

三、催化劑的創(chuàng)新必須驅(qū)動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

國家提出全面實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略加快建設(shè)創(chuàng)新型國家，要求緊扣產(chǎn)學(xué)研結(jié)合問題，重點在推動科技成果轉(zhuǎn)化上求突破。劉化章團隊是從事催化劑研究的，如果把“創(chuàng)新驅(qū)動”比作經(jīng)濟發(fā)展的“催化劑”，則催化劑的“創(chuàng)新”必須“驅(qū)動”產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

科學(xué)研究需要正確的價值觀。劉化章認為，沒有創(chuàng)業(yè)的創(chuàng)新是無本之木，只能是多幾篇論文，多幾個科技成果獎而已，而科技與經(jīng)濟依然是“兩張皮”，也就是說，一項科研項目只有完成了“創(chuàng)新”和“驅(qū)動”兩個過程，才能解決科技與經(jīng)濟“兩張皮”的問題。這是劉化章長期堅守的科研價值觀和目的觀。

劉化章團隊長期堅持走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的道路，創(chuàng)新了成果轉(zhuǎn)化模式和方式，在該領(lǐng)域率先提出“研究、開發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用”一條龍的科研指導(dǎo)思想，堅持不懈地致力于產(chǎn)業(yè)化和工業(yè)應(yīng)用。在校內(nèi)外建立中試和產(chǎn)業(yè)化基地。從催化劑中試研究、催化劑生產(chǎn)、合成塔升溫還原到正常運行一竿子到底，為企業(yè)提供全方位技術(shù)咨詢和現(xiàn)場服務(wù)，團隊成員的足跡踏遍祖國除西藏之外全國30個省市區(qū)的數(shù)百家化肥廠。劉化章的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的創(chuàng)新模式，《科技日報》曾以“為自主創(chuàng)新‘火上澆油”為題做了報道。

劉化章認為，創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化和工業(yè)應(yīng)用的過程是不斷的創(chuàng)新過程。既要解決新型催化劑在工業(yè)應(yīng)用中遇到的系列關(guān)鍵工程技術(shù)問題，又要解決工業(yè)實踐中發(fā)現(xiàn)的新技術(shù)、新問題，提出了“催化劑、催化反應(yīng)器、催化反應(yīng)工程和工藝技術(shù)一體化技術(shù)路線，形成集成創(chuàng)新體系，創(chuàng)造性地解決了新型Fe1-xO催化劑在現(xiàn)有工業(yè)裝置中系列應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，形成一套特有的新型催化劑使用技術(shù)，使催化劑工業(yè)應(yīng)用提高到新的高度。

這系列成果轉(zhuǎn)化配套措施，有力地促進了成果轉(zhuǎn)化，降低了企業(yè)采用新技術(shù)的風(fēng)險，《人民日報（海外版）》、《中國化工報》等曾評價劉化章的措施是“把成果轉(zhuǎn)化風(fēng)險降為零”。他將研究成果實現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，研發(fā)的催化劑在全國的市場占有率 40%～50%。產(chǎn)品在國內(nèi)外合成氨廠得到最廣泛的應(yīng)用，其中包括世界上最大規(guī)模的年產(chǎn)60-70萬噸合成氨的特大型合成氨廠，應(yīng)用企業(yè)遍布全國31個省市區(qū)（圖5），累積應(yīng)用廠達上萬家（次）合成氨廠，支撐了我國合成氨工業(yè)的 “半壁江山”。

工業(yè)應(yīng)用技術(shù)經(jīng)濟指標先進，裝置能力提高10-20%，噸氨能耗降低100-150公斤標煤，且至今已持續(xù)30多年，累計新增產(chǎn)值1186.1億元，新增利稅325.4億元；節(jié)約能源5，827～8，741萬噸標煤，減排CO2 2.133億～3.199億噸，增產(chǎn)糧食17，998萬～35，996萬噸，取得重大的經(jīng)濟和社會效益。在確保國家糧食安全中發(fā)揮了重要作用。

雖然劉化章老師做出了這么多貢獻，在科研領(lǐng)域中成就斐然。但生活中的他依然那么平易近人，他儒雅的風(fēng)度讓人過目不忘，他始終用熱情謙遜的態(tài)度對待身邊的朋友和同事，即使是不熟悉的人，也會在短暫的接觸中感受到他的學(xué)者的風(fēng)范，儒雅的氣質(zhì)；他對科學(xué)事業(yè)的執(zhí)著追求與默默奉獻的精神連同行都被深深地打動；他嚴謹?shù)闹螌W(xué)風(fēng)格和勤奮樂觀的人生態(tài)度讓學(xué)生們深深折服，他是學(xué)生們崇拜的偶像。在合成氨催化科學(xué)事業(yè)的道路中，他一直被追趕，卻從未被超越……