今年1月份，中科院院士包信和獲得了2015年度中國科學院杰出科技成就獎。中科院院長白春禮向包信和頒發了榮譽證書。《中國科學報》記者想跟包信和約一個采訪，他回復了一個致歉的短信：“年前工作日程安排已滿，年后我們再聯系。”直到2月24日，《中國科學報》記者接到包信和的電話：“我們約在晚上6點可以嗎？”這個采訪從預約到見面，隔了一個多月。
過去的一年里，包信和還收獲了周光召基金會頒發的“基礎科學獎”，他在接受《中國科學報》記者采訪時說：“看得見的是榮譽證書，看不見的是我們研究組在催化研究領域的多年堅守。”
天然氣高效利用的新途徑
催化劑是改變反應物化學反應速率（既能加快也能減緩）、而其本身的質量和化學性質在反應前后不發生改變的物質。就好像“有情有義的一對情人，往往需要媒婆來推進一下，走向婚姻殿堂的進程就能加快，催化劑在化學反應里也有此功效。”包信和形象地解釋道，“所以催化劑又往往被俗稱為觸媒。”
大多數化工過程都是催化過程。今天，不管我們喜歡不喜歡，我們的生活幾乎離不開化工產品。我們日常用的塑料、纖維、建筑材料等等都是經催化過程得到的產物。
通常，這些化工產品都來自于石油。由石油經催化裂解反應提煉出烯烴，再生產出其他下游產品。因此，烯烴，特別是乙烯是現代工業最重要的原材料之一。
近年來，我國的乙烯工業發展迅猛，已成為僅次于美國的世界第二大乙烯生產國。但是與國際上烯烴主要生產國（美國和中東國家）通過低碳烷烴生產烯烴相比，我國的烯烴主要由石油煉制獲得的中間餾分石腦油生產，成本居高不下，環境壓力很大。
隨著能源和環境問題的凸顯，探索高效環保的催化反應過程已經不僅關系到民生，而且關系到國家安全。當前，用儲量相對豐富、價格低廉的天然氣替代石油，生產液體燃料和基礎化學品，已成為學術界和產業界研發重點，科研人員一直在探索天然氣直接轉化利用的有效方法與過程。從甲烷制備乙烯的工藝路線，至今仍被視為化學領域的不可攻克的難題。
2014年，包信和研究組在甲烷高效轉化相關研究中獲重大突破，實現了由甲烷直接高效生產乙烯、芳烴和氫氣等化學品。該項科研成果通過《專利合作條約》的專利申請渠道，進入美國、俄羅斯、日本、歐洲和中東等國家和地區，同年，這項成果也在美國《科學》雜志上發表，引起學術界和工業界的很大反響。德國化工企業巴斯夫集團副總裁穆勒認為，這是一項“即將改變世界”的新技術，將為天然氣、頁巖氣在未來的高效利用開辟一條全新的途徑。
1000小時的突破，20年的守候
天然氣的主要成分是甲烷。據包信和介紹，現有的甲烷轉化途徑通常采用“二步法”：首先在高溫條件下，通過混合氧氣、二氧化碳或水蒸氣，將甲烷分子重整為含一定比例的一氧化碳和氫氣分子的合成氣體；隨后，用特定的催化劑將合成氣體轉化為高碳的烴分子，包括乙烯等。
這一傳統方法路線長，投資和消耗高，另外，由于采用了氧分子作為甲烷活化的助劑或介質，過程中不可避免地要形成和排放大量溫室氣體二氧化碳。
早在20多年前，中科院大連化學物理研究所（以下簡稱大連化物所）就提出不用氧進行甲烷轉化的“無氧活化”的概念。1995年，包信和帶領團隊開始“無氧活化”的攻堅。
他告訴記者：“曾有過一段艱難的時期，我們的研究方向被認為是冷門，但大家并沒有放棄。”經過不懈堅持，在甲烷催化轉化研究的基礎上，研究組基于“納米限域催化”的新概念，創造性地構建了硅化物晶格限域的單中心鐵催化劑，突破了原有技術的瓶頸，實現了甲烷在無氧條件下的選擇活化，一步生產乙烯、芳烴和氫氣等高值化學品。
與甲烷轉化的傳統路線相比，這項研究摒棄了高耗能的合成氣制備過程，不僅縮短了工藝路線，還在反應過程中本身實現了二氧化碳的零排放，碳原子利用效率大于99%。
中外多家能源和化學企業都對這一產業變革性技術表現出極大興趣。中科院院長白春禮也十分關心，希望將應用基礎研究的成果盡快轉化為生產力。研究組前期已經完成了這一過程的60小時實驗室試驗，發現該催化劑保持了極好的穩定性。但是對工業化來說這是遠遠不夠的，合作企業要求有長時間壽命測試結果。“年前我們就開始了催化劑1000小時的壽命評價試驗，近兩個月的時間，正好遇上了春節。”包信和告訴記者。
春節7天長假，在大連化物所的實驗室里，納米與界面催化研究組的科研人員依然輪番堅守在工作一線。白天夜里兩班崗，每班兩個人，“保證了試驗的順利完成，卻讓研究組里不少人錯過了與家人團聚的機會，特別感謝團隊成員和他們的家人”。
“這一刻我們等了20年。”包信和說，“目前，催化試驗已經正常運行超過1000小時，我們現在已經與中石油和沙特的SABIC公司組建了合作團隊，下一步我們會將這項甲烷制乙烯技術交給企業，進行共同開發。”
多年來，包信和研究組在該研究領域沒有發表一篇論文，他稱：“這期間，特別是獲得初步突破以后，我們一直在不斷推翻自己，早幾年的科研結論會在后來被發現存在瑕疵而被否決。”
包信和指出，不發論文也是對科學的一種負責態度，但是就是苦了一批從事這一工作的學生和博士后，為了畢業，他們只能在外圍的相關方面發一些不涉及“機密”的文章。
挑戰與使命
2015年9月，經中科院推薦，教育部黨組任命，包信和出任復旦大學常務副校長。
1978年，包信和考入復旦大學。1989年，他離開學習工作11年的復旦大學來到德國柏林，在德國洪堡基金會的資助下，師從表面催化學科的創始人之一、2007年諾貝爾化學獎得主埃爾特（Ertl）教授，從事金屬催化劑的表面研究。
回國后，包信和來到了大連化物所。在大連化物所的20年里，在中科院和大連化物所幾屆領導和學界前輩們的支持與幫助下，他被推舉為“973”計劃項目“天然氣、煤層氣優化利用的催化基礎”的首席科學家，在項目組成員共同努力下，取得了“甲醇制烯烴”“煤制油”“天然氣制芳烴”等一系列成果。
這些年來，包信和帶領的科研團隊一直在催化領域默默耕耘，發表的論文數量不算很多，但論文質量還是蠻“漂亮”的。對于“漂亮”一詞，包信和認為用英文perfect一詞更形象。
今天，重返校園的包信和，對于自己身份的轉變，他看作是又一次挑戰。盡管包信和在中科院曾經多年從事管理工作，但高校的管理工作有其自身的規律。作為分管人才培養的常務副校長，他認為，將自己成長的經歷和研究體會傳授給年輕一代，也是自己義不容辭的責任和使命。
但無論自己的角色如何轉變，他衷心地表示：“我希望我們研究組能繼續在催化領域作出貢獻，也希望年輕的科研人員通過這些工作得到鍛煉，收獲快樂和進步。”
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