蔡启瑞

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。