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中科大校长包信和院士
（图片来源：中国科学技术大学）
包信和，男，汉族，无党派。1959年8月出生于江苏省扬中（县）市。物理化学家，理学博士、研究员、教授。中国科学院院士、发展中国家科学院（TWAS）院士和英国皇家化学会荣誉会士（HonFRSC）。他长期从事新型催化材料和能源清洁高效转化过程的研究，发现和阐述了纳米限域条件下，催化剂活性中心的结构、电子特性和催化活性间的关联机制和作用规律。在国际上首次提出了纳米限域催化概念，并在一维碳管、二维界面和三维晶格中，获得拓展和完善，形成了理论体系，为认识催化作用机理和实现精准调控化学反应奠定了重要基础。
以此概念为指导，包信和院士携团队开发了一系列高性能催化剂，为碳基资源的高效清洁利用开辟了新途径，在国际学术界和产业界产生了重大影响，相关研究成果分别于2014年和2016年入选中国科学十大进展。同时，纳米限域催化成果也荣获了2020年度国家自然科学奖一等奖。
二十年磨一剑
包信和出生于江苏扬中，1975年高中毕业后，城镇户口的他被下放到农村老家干了一年半的农活。之后，他被分配到了扬中县兽药厂工作。1978年，他第二次参加高考，一边工作一边复习了一个多月，没想到高考成绩在全县位列前茅。因为在兽药厂工作过，包信和选择了复旦大学化学专业。1987年，包信和拿到了恢复高考后复旦第一批颁发的博士学位。
1989年，包信和获德国洪堡基金和马普基金资助，前往德国马普协会Fritz-Haber研究所进行合作研究。20世纪90年代中期，我国科技发展急需各类高端人才，国家派人到欧美邀请在那里深造的中国科研人员回国效力。
彼时，包信和已在德国从事研究工作5年有余，而他的妻子尚未完成柏林自由大学哲学系全部硕士课程，儿子也在柏林小学读书，如果扔下一切举家回国，谈何容易，更不必说当时国内的科研条件比起国外的差距。他的导师埃尔特教授担心这会影响到包信和科研项目的进展。
出国之初就从来没想过要在国外长期发展，包信和说：“中国的催化事业更需要年轻‘催化剂’，是该回国报效的时候了！”面对执意回国的包信和，一心想把这个得意弟子留下来的埃尔特教授只好作罢。
可能是被包信和的爱国情怀所感动，埃尔特教授亲自说服了马普协会总部，将研究所学科变化中调整出的总值约750万元人民币的仪器设备无偿赠送给包信和。临别，他充满期望地对包信和说：“我已经不再年轻，但是催化这门学科还很年轻。如果回国后你有条件，可以关注对纳米与生物催化前沿问题的探索，它们是未来催化发展的方向。”
1995年，包信和回国后到大连化物所从事研究工作。他将自己的研究方向锁定在能源转化中的催化基础研究，瞄准煤、天然气等非石油资源的转化利用，努力创新高效、环境友好的催化过程。
经过20多年的潜心研究和实践，包信和及其研究团队借助纳米尺度的空间限域效应对体系电子能态进行调变，实现了催化性能的精准调控，提出“限域催化”概念；进一步将研究拓展至二维界面以及活性中心微环境等相互作用系统对电子能态的调变，从实验和理论上阐明“限域”效应保持催化体系在反应过程中的活性状态以及维持催化体系循环往复的内在机制，从而明确定义和系统创建了具有广泛意义和普适性的“纳米限域催化”概念，为精准调控化学反应的性能和反应路径打下了坚实的基础，丰富和完善了催化基础理论，引领和推动了催化科学和技术的发展。项目成果荣获2020国家自然科学一等奖。
“纳米限域催化”成果能够荣获2020年度国家自然科学奖一等奖
（图片来源：新华社）
“抓”住偶然
“限域效应实际上是保持催化体系在反应过程中处于活性状态，并维持催化体系循环往复不断地发生。”包信和说。在包信和眼里，让催化反应持续进行就是要让催化剂一直配位不饱和，即处于“半温饱状态”。但配位不饱和状态往往也很活泼，很难维持住。
2006年，团队成员在将三氧化二铁纳米粒子填充到碳纳米管的过程中，发现了一个有意思的现象：随着管径缩小，碳纳米管内催化剂的还原温度降低了，而且管腔还有稳定还原态催化剂的作用。如何解释这一现象，团队争论不休。这一现象也引起了包信和的重视。多年的经验和积累告诉他，这或许能为深入理解催化机理找到突破口。他随即设计了严谨的实验计划，指导团队成员进行探索。
一次实验现象转瞬即逝，但包信和敏锐地抓住了这一瞬间，并通过大量的实验验证，揭示出其中的科学本质。
研究发现，卷曲的管壁导致碳纳米管内外形成了电势差，促进了管内催化剂形成配位不饱和的活性中心。随着研究的深入，研究人员逐步理解了碳纳米管内催化剂显示出独特性能的机理，据此提出了“碳纳米管限域”的概念。
后续研究发现，除碳纳米管外，金属—氧化物界面也能稳定配位不饱和的活性中心，团队进一步提出“界面限域催化”的概念。碳纳米管限域与界面限域催化构成了“纳米限域催化”概念中狭义限域和广义限域两个方面。
“要时刻保持天上掉馅饼的‘警觉’。”包信和表示，科研人员不能离开科研一线、不能离开学生，学生受经验积累限制，知道结果，未必了解成因和背景，这时候就需要导师指导，与他们讨论并安排实验细节。
为了能够随时掌握实验进展，包信和即使在担任大连化物所所长期间也一直把办公室“设”在实验室旁。他说“就是为了多跟学生在一起”。“包信和老师经常晚上10点左右还要找我们探讨当天的实验结果，分析实验现象背后的原因。”大连化物所研究员傅强说。
纳米限域催化研究团队
（图片来源：辽宁日报）
团队之力
一项重要的原创成果，一定是源于广博的知识，巧妙的联想，合作的胸怀以及坚持与恒心。尽管一路走来困难重重，但包信和的研究团队始终保持和谐团结的学风，以对于科学真挚的热情彼此扶植合作。
“纳米限域催化概念及其产业化应用开发需要多个研究团队、上百位研究人员的团结协作，任何一环出现短板或松懈都无法达到今天的效果。”包信和说。
在这个团队中，定期组织科研骨干的工作研讨已成常态。大连化物所研究员邓德会是这些研讨会的“常客”，“我们经历过很多艰难的阶段，可能相对而言没有那么多文章发表，但是大家的热情真的从没减弱，真正的科学研究是需要耐心和恒心的，整个团队都是很有信心、锲而不舍的。”邓德会说。
为了培养一流人才，包信和为年轻导师的发展创造了许多良好的条件，比如项目、经费、设备和学生等。包信和还会定期召集团队成员，讨论每个人的发展规划。这也造就了团队和谐、团结的氛围，培养出一批心无旁骛的“技术宅”。
20多年来，该实验室共培养博士研究生125人、硕士研究生14人、博士后40余人，多人已成长为催化领域的优秀人才，在学术界和产业界产生了重要影响。
“理论指导实践，未来，基于纳米限域催化概念，将有更多技术实现产业化应用，届时将提高我国乃至全球的资源利用效率。”包信和说。
参考来源：
“纳米限域催化”：原始创新始于毫末|国家自然科学奖一等奖.中国新闻网
在连院士风采录.大连日报
国家自然科学奖一等奖中科院大连化物所包信和团队二十年磨一剑摘取皇冠上的明珠.辽宁日报
破译催化密码让化学反应更精准.光明日报
（中国粉体网编辑整理/文正）
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