蔡启瑞
蔡启瑞,化学家。福建同安人。1937年毕业于厦门大学化学系,后留校任教。1950年获美国俄亥俄州立大学哲学博士学位。历任厦门大学教授、副增长,中国科学院化学部委员,国务院学位委员会第一届学科评议组成员。在国际上较早地提出固氮酶的原子簇活性中心模型和过配位体实现电子传递、电子与能量偶联传递的新见解。八十年代致力于氮加氢和氧化碳加氢的配体化与催化作用的研究,酶、非酶催化固氮成氨的研究成果1985年获国家教委科技进步奖二等奖。于2016年10月3日7时26分安详辞世,享年104岁。
姓名:蔡启瑞
性别:男
出生日期:1914.1.7
籍贯:福建同安
1、人物简介
蔡启瑞
蔡启瑞,物理化学家、化学教育家。长期从事催化理论、酶催化和非酶催化固氮成氨、碳一化学、轻质烷烃化学和结构化学等方面的研究。较早提出络合活化催化作用的理论概念,总结出络合催化可能产生的“四种效应”,提出固氮酶促反应中ATP驱动的电子传递机理,N2、CO的氢助活化和甲烷等轻质烷烃的氧助活化机理。并曾对我国大化工发展战略提出有指导意义的见解。
2、生平概况
1914年1月7日蔡启瑞出生于福建省同安县马巷镇一个华侨店员家庭。幼年丧父,家境贫寒,1921年开始上学。1929年肄业于集美中学,考入厦门大学预科,1931年升入该校本科化学系,旋即因病休学两年,1933—1937年读完厦门大学化学系,曾多次获得陈嘉庚设立的“免费奖学金”和“嘉庚奖学金”,毕业时获厦门大学理学学士学位,1937—1947年任厦门大学化学系助教、讲师。这期间,在张怀朴教授指导下完成了《电位法研究硝酸锌》和《硝酸镉水解》两篇论文,发表在《厦大理工论丛》上;在傅鹰教授指导下撰写了《有机酸混合物萃取分析法》一文,发表于美国《分析化学杂志》上。
1947年3月被选派赴美留学,在E.马克(MackJr)、P.M.哈里斯(Harris)和M.S.纽曼(Newman)教授指导下从事多亚甲基长链二醇及二羧酸的L-B膜行为的研究工作,1950年在俄亥俄州立大学获化学哲学博士学位。鉴于结构化学在化学科学中的重要性,他选择了结构化学方面的研究工作。
1950—1953年因抗美援朝战争,在美国多羁留了6年。这期间,在哈里斯教授指导下,进行铯氧化物(氧化物,亚氧化物,过氧和超氧化物)的结构研究,对离子晶体的极化现象、晶体结构和极化能的关系,以及含部分金属键的晶体,做了有益的探索。他在结构化学、离子电子极化、金属—金属键和物理有机等方面的素养为后来所从事的催化基础研究打下了基础。他虽身居异邦,却为祖国在1949年获得新生而感到无限喜悦和欣慰。在母校厦门大学二十九周年校庆之际(1950年4月),从大洋彼岸发回了一封寄托无限深情的电报:“祖国大地皆春,我怀念你啊,祖国!”片言只语,表达了这位海外学人对伟大祖国和祖国解放事业深切的爱。尽管此时他在国外的生活条件相当优裕,但报效祖国之心始终没有动摇,坚持年年递交离境申请,直到1956年回到祖国。从此,步入了他人生的一个新的里程——为振兴科学和建设祖国而不倦求索。回国至今,他一直任教厦门大学。现任中国科学院化学部学部委员,中国化学会理事,福建省化学会名誉理事长,厦门市科协主席,厦门大学一级教授;历任厦门大学副校长、校学术委员会主任(1974—1982年),国际催化大会理事会理事(1984—1988年);国务院学位委员会第一届委员,理科评议组成员,国家科学技术委员会化学组成员,并多次率团出国做学术访问或考察,或参加国际学术会议。
3、个人履历
1914年1月7日生于福建同安。1937年毕业于厦门大学化学系。1950年获美国俄亥俄州立大学博士学位。厦门大学教授。1980年当选为中国科学院学部委员(院士)。阐述了过渡金属化合物对不饱和有机化合物以及一氧化碳的络合活化催化作用的理论概念,并用于关联含过渡金属及其他d-区原子或离子的活性位对某些类型的均相催化、多相催化和金属酶催化作用。提出了类立方烷型原子簇的固氮酶活性中心模型和多核协同作用以降低加氢过渡态能垒的概念,并用此概念关联铁催化剂上分子氮加氢成氨的机理,提出了新的见解和实验验证方法。在甲烷氧化偶联及其他轻烷烃氧化脱氢方面,提出非还原性稀土基复合氧化物催化剂上甲烷、乙烷的氧助活化机理和催化剂分子设计的某些构思。曾获国家教委科技进步奖一等奖等。
4、主要贡献
中国催化反应机理的奠基人之一
工业氨合成铁催化剂的发现,已有近80年历史。但有关的催化机理研究和学术上的争论一直延续下来,成为当今多相催化研究的重要课题之一。1980年,在东京召开的第七届国际催化大会会后的固氮专题讨论中,蔡启瑞提出了N2在α-Fe(Ⅲ)面的多核吸附模式,并与N2在固氮酶活性中心上的μ3(η2)络合方式进行了比较。此后,他指导下的研究集体,采用原位激光拉曼光谱方法,首次测得氨合成反应条件下铁催化剂表面主要化学吸附物种是两种H(a)和两种N2(a),而不是NH(a)或N(a),从实验上否定了为解释已知的氘反同位素效应,基于解离式机理而提出的关于NH(a)或N(a)是主要含氮吸附物种的假设,为采用拉曼光谱方法研究催化机理在国际上提供了第一个成功的例子;他还进一步提出了原子簇活性中心多核络合活化分子氮、降低部分加氢过渡态位能的看法,并进行了反应能学分析,说明N2先部分加氢成N2H(a)或N2H2(a),再断裂N—N键较直接断裂N≡N键来得省力,即缔合式反应途径为主要反应途径。
此外,他还对一些重要的络合催化反应机理提出过有创见的看法。比如,在60年代,他通过缜密的思考和富有说服力的分析,对烯烃氧化取代反应(Smidt反应)的氢转移机理提出了崭新的看法;70年代,国际上对烯烃歧化机理的讨论尚处于众说纷纭、莫衷一是的阶段,蔡启瑞则对当时并未引起人们注意的金属卡宾络合物中间态邻位缩合链式反应机理给予支持。同时,他认为侧基络合是氢分子最可能的络合活(文章转载自:http://www.gerenjianli.com/Mingren/03/请保留此标记)化方式。80年代初,国际上关于氨合成氘反同位素效应属热力学性质的观点占上风,他通过文献的比较分析,认为这种观点缺乏实验依据,指出更可能与乙烯加氢的氘反同位素效应相似,属于动力学性质。这些见解后来都得到了国外发表的实验结果的支持和国际学术界的承认。十几年前他预言的N≡N、RC≡N和RN≡C等固氮酶底物可能采取的μ3-型配位方式也已为后来国外发表的相应μ3-配合物的成功合成所证实。
以上有关络合催化作用的理论和实践,形成了以蔡启瑞为代表的厦门大学催化研究的特色,其工作在系统性和创新性方面均达到国际先进水平。在催化研究中,蔡启瑞充分运用分子轨道理论、价键理论和结构化学的知识,成为我国在分子水平上研究催化作用和催化反应机理的奠基人之一。其科研成果先后两次荣获国家自然科学奖三等奖:一是《络合催化理论的研究》(1982年),另一是《在固氮酶作用下和铁催化剂作用下固氮成氨的研究》(1987年)。
近年来,他在厦门大学主持开展了由合成气制取甲醇、乙醇和金属-氧化物协同催化作用的研究,对等电子结构的一氧化碳和氮分子在过渡金属催化剂上的加氢转化机理进行了深入的关联,提出了金属与氧化物协同催化作用的机理,采用原位化学捕获和同位素方法成功地证实了他所提出的由合成气制取乙醇的催化反应机理。近年来,在甲烷氧化偶联及其他轻质烷烃氧化脱氢方面,他提出了非还原性稀土基复氧化物催化剂上甲烷、乙烷的氧助活化机理和催化剂分子设计及研制的某些构思。