董慶年教授：經濟發展促進分子光譜隊伍的壯大

——紀念我國光譜事業30年，第十五屆全國分子光譜學學術會議專家采訪報道系列

     在這個豐收的金秋季節，我國的光譜學界也迎來了屬于自己的收獲――第十五屆全國分子光譜學學術會議在京隆重召開。此次會議的規模、參會人數以及期刊論文數堪稱歷屆會議之最。在會議召開之前，會務組、分析測試百科網、中國光譜網組成了宣傳報道小組，希望盡可能忠實地記錄和紀念我國光譜事業的30年，并展現會議的盛況。

董慶年教授：經濟發展促進分子光譜隊伍的壯大

    記者：煤炭是我國的主要能源，紅外光譜技術對煤炭研究的優勢在哪里？

    董慶年教授：分子光譜的優點之一就是能在不破壞樣品的情況下考察它的結構。我們從1960年開始便借助紅外光譜來研究煤這樣一個復雜的體系了，這在國內外都是比較早的。后來我們所更名為燃料化學研究所，研究方向轉向石油加工方面。用IR光譜考察石油加工過程中的催化反應，以及色譜-紅外光譜聯用分析油品和石油化工產品成了我們的主要工作。色譜—紅外光譜聯用技術在國內開展是比較早的。改革開放后，我們研究所又改為“山西煤炭化學研究所”，以煤為原料轉化為液體燃料成為主攻方向之一。我們配合煤的間接液化工作，對過程中高效、高選擇性催化劑的開發做了大量基礎性工作。此外，在和炭相關的材料（如碳纖維）研究中，以及CO₂利用的綠色化學反應中，我們用紅外光譜法跟蹤反應歷程都取得了非常滿意的結果。

    記者：能具體說說用紅外光譜表征煤的結構麼？

    董慶年教授：煤是一種可燃礦物，結構復雜。為了能綜合利用它，人們希望對其結構能有充分的了解，但用傳統的化學方法（氧化、氫化、水解等）或物理化學方法（如溶劑抽提等），不但費時、費事，而且直觀性差。如前面所述，紅外光譜可在不破壞樣品體系的情況下考察它的結構，這就允許我們只要做簡單的樣品處理工作，就可直觀地看到組成煤的結構單元以及它們的結合方式，這是我們早年的工作了。當時我們利用色散型紅外分光光度計，測定了從泥煤、褐煤、各種煙煤到無煙煤一系列的紅外光譜，總結了它們基本結構單元的不同，以及不同煤化程度下所含官能團的變化規律，并對煤的紅外光譜中有爭議的特征峰歸屬，提出了自己的看法。后來我們有了傅立葉紅外光譜儀，又用它原位跟蹤觀察煤的低溫氧化過程，用紅外數據解釋了煤在開采運輸和貯存過程中因風化引起的煤質變差的原因。但應該說煤的分子結構太復雜了，迄今仍未能對它有徹底的了解。

    記者：請給我們普及一下什么叫間接液化？它有什么優點？

    董慶年教授：煤是高分子化合物、是固體，而汽車、柴油機中用的燃油是液體。因此，為使煤能用于這些發動機，必須使它液化，轉化為液體燃料。目前有兩種工藝過程：一種稱為煤的直接液化，即煤和溶劑混合，在催化劑存在和高壓H₂下加熱，使煤裂解、加氫變成低分子量的油品；而煤的間接液化則是先將煤氣化得到原料氣，然后在一定條件下（溫度和壓力）經催化合成，變成燃料油及其他的化學產品，簡單說來，間接液化的加工過程為：煤預處理→氣化→氣體凈化→部分氣體轉化→合成氣→催化合成→合成油回收、加工。由于該法最初由德國人F. Fischer和H. Tropsch 提出，所以煤的間接液化又稱為F-T合成法。和直接液化比較，間接液化的主要優點是，對原料煤的要求不像前者那樣苛求（能氣化即可）；合成出來的油品潔凈，便于加工；反應條件溫和；對設備要求較低。缺點是因增加了氣化這一步，工藝流程較長，獲得1噸油的煤耗量也稍高。但通過高效、高選擇性催化的開發和簡化工藝流程，兩者成本上的差異已不大。已建成的山西潞安16萬噸/年規模的示范廠即將運行。

    記者：談談您幾十年研究生涯里比較難忘的一些實例？

    董慶年教授：嗯……沒有準備，還是回憶和分子光譜會議有關的一些事吧。記得我第一次參加和分子光譜有關的全國會議是1965年，由中國科學院召集、長春光機所和長春應用化學所承辦，在長春召開的紅外光譜會。當時我國第一臺雙光束自動記錄紅外分光光度計已由光機所等單位研制成功，并開始批量生產，因此會議的主題是紅外分光光度計。主要交流的是儀器維護、維修的經驗和技術，紅外分光光度計在當時屬大型精密型儀器，它的構造涉及到光、機、電三個領域，能造這樣的儀器意味著我們在這三個領域和國外的差距不是很大，大家的自豪感也油然而生。經過幾天的會議交流，大家感到收獲不小，認為今后每隔一段時間應舉行一次。由于開會者很多是儀器的使用者，因此提出還應舉行相關的學術會議，但遺憾的是第二年“文革”爆發，這些提議變成泡影。這樣一拖就浪費了十多年的時間，直到1978年，在中國化學會的牽頭下，在廣西桂林才真正召開了分子光譜學學術會議，我國分子光譜學的前輩，長春應化所的所長吳學周、北京化學所所長柳大綱等老先生都不顧年邁體弱，都親臨會議指導，吳學周所長還在大會上作了關于拉曼光譜的報告，次年又在長春組織了分子光譜理論高級討論班，他們為推動我國分子光譜學的發展起了極大的作用。

    另一給予我深刻印象的是，1977年在當時國家財政尚不富裕的情況下，山西省動用地方外匯為我們所引進了國內第一臺Digilab FTS 15型傅立葉變換紅外光譜儀（FTIR）。當年和美國的貿易剛剛開始，雖然是直接向廠家訂貨，仍拖至次年才到貨安裝。由于是完全新型的紅外光譜儀，所以我們邀請了國內有關單位（以中科院為主），在太原開了一個中小型的seminar。相對于色散型紅外分光光度計，它的顯著優點使我感到我國的紅外光譜儀器的制造技術已大大落后了。另外也預感到FTIR儀的出現將會引發新一輪紅外光譜學“風暴”的出現。果然，上世紀80年代后，科學雜志上有關FTIR的文章便大量涌出，應用FTIR的領域也愈來愈多。現在隨著經濟的發展、國力的加強，FTIR儀早已不是稀缺的物件，僅我們煤化所就有8臺之多。全國從事分子光譜的工作者也遠非上世紀70年代末所能比擬，所以今天分子光譜隊伍的壯大實在是和我國經濟發展有著密不可分的關系。

    記者：您對新一代的光譜學屆的研究者有什么寄語和希望？

    董慶年教授：中國光學會光譜委員會和中國化學會物理化學委員會是我們分子光譜工作者自己的組織。我們應該積極的支持委員會的工作。希望這兩個委員會把我們的雜志《光譜學與光譜分析》辦得愈來愈好，把今后全國分子光譜學學術會議的學術氣氛搞得愈來愈濃。另外分子光譜工作者離不開自己使用的儀器，希望國家對儀器制造業加大支持力度，使我們能用上具有自己知識產權的先進光譜儀。

    記者：請您談談對年輕光譜工作者的一些期望。

    董慶年教授：送給他們一個“勤”字與之共勉。分子光譜工作者大都是搞化學的，化學是一門實驗性很強的科學，因此不僅要善于動腦，還應勤于動手，根據我的經驗，養成了勤動手的習慣，將受益匪淺。另外，對他們要說的是：做學問，切忌浮躁！

附：董慶年教授簡介

    董慶年，男，1937年出生，江蘇省丹陽市人。1960年畢業于天津大學化學工程系，同年被分配到中國科學院煤炭化學研究室（研究所前身）工作。初為研究實習員，78年晉升為助理研究員，86年被聘為副研究員，89年為研究員。

     長期從事分子光譜研究工作。上世紀60年代初與同仁合作。首先獲得我國各種煤化程度煤和煤中各種巖相成分的紅外光譜，在我國開創了用分子光譜研究煤化學的先例；后又建立了用紅外光譜法考察非均相催化反應的方法，是國內較早把紅外光譜法移植于催化反應研究的實驗室之一。1978年引進傅立葉變換紅外光譜儀后，除用它進行煤炭、材料、催化反應以及有機、無機物的分析外，還對其功能開發做了很多的工作。并先后在太原、北京、成都、南京、廣州、鄭州、武漢、南寧等地講學。1988-89年，曾以高級訪問學者身份赴澳大利亞CSIRO材料研究所合作工作，對所研究的反應過程和催化劑結焦機理提出了新的看法。至今已在國內外雜志上發表論文一百二十余篇，有《紅外光譜法》等三部專著出版（其中兩部與他人合作）。

專題：第十五屆分子光譜學學術會議