徐光宪 - 专家库 - 中国氟硅网

        五十年代，他就发表论文“旋光理论中的邻近作用”，揭示了化学键四极矩对分子旋光性的主导作用。八十年代初，稀土化学研究已经积累了大量实验资料，但对稀土化合物成键情况的研究还比较薄弱。徐光宪教授及时主持开展了稀土化合物电子结构的研究工作。

        1982年，徐光宪教授通过总结实验资料和分析量子化学计算的结果，提出原子价的新定义及其量子化学定义，圆满解决了Pauling、Mayer等人的定义中存在的问题。共价的新定义和(mm)结构规则、稀土化合物电子结构和成键规律、同系能级线性规律等三项研究成果，综合在“应用量子化学一成键规律和稀土化合物的电子结构”项目中，获得1987年国家自然科学奖二等奖。

        五十年代初是溶液配位化学蓬勃发展时期，徐光宪教授抓住时机开展了这一领域的研究工作。他改进仪器设备，把极谱法的测量精度提高两个数量级，并提出新的实验数据处理方法，从而得到了比前人量精确的结果，对于弱配位体系也能得到较准确的逐级稳定常数，在国际上较早测定了碱金属和碱土金属与一些阴离子的配位平衡常数。根据弱配位平衡与吸附平衡的相似性，提出配合物平衡的吸附理论，可以简便地描述溶液中弱配位平衡过程。张正斌等人应用这一理论成功地处理了海水中金属离子的配位问题。八十年代以后，他拓宽研究范围，在固体配合物的合成、结构测定和谱学研究等方面做了大量具有重大意义的工作，特别是在稀土元素同多核或异核配合物方面取得了一系列创新成果，例如首次合成了一系列有特殊结构和性能的四核双氧基稀土配合物。

        1957年徐光宪教授奉调前往技术物理系工作，随即开展了核燃料萃取化学的研究。他提出的萃取体系分类法在国内被普遍采用，他在萃取化学方面的研究工作带动了国内该分支学科的发展。

        六十年代萃取机理的研究主要通过测定萃取反应的平衡常数和热力学函数。徐光宪教授改进和提出了几种测定萃取平衡常数的方法。例如，改进了B．s．Jensen提出的研究萃取平衡的两相滴定法。Jensen的理论推导比较复杂而且包含较多的简化假设，应用范围较窄，只能得到关于萃取平衡的较粗糙的信息。改进的方法消除了原来Jensen所加的限制，采用简洁的方法导出两相滴定法数据处理的严格计算公式，使该方法不仅适用于螯合萃取机理的研究，还可用于螯合和中性配位协同萃取机理的研究，可以高效率地精确测定配位平衡常数或协同萃取平衡常数。他还改进了中性萃取体系平衡常数的测定方法等。基于萃取和协同萃取的科研积累，他积极倡导用萃取工艺流程建立核燃料后处理厂，为我国原子能事业作出了贡献。

        为了更深入地阐明萃取机理，必须了解萃取配合物的微观结构。1972年徐光宪教授回到北京大学化学系工作，接受了研究镨钕分离的军工任务。镨钕是相邻稀土中较难分离的一对元素，当时采用离子交换法生产，产量小、成本高；而采用萃取法，单级萃取分离系数一般小于2，要用很多级的串级萃取才能分离出高纯度产品。D．J．Bauer提出用推拉体系可以提高单级萃取分离系数，但他认为难于实现串级萃取，无法用于生产。稀土混合物组分数目多，各组分含量差异很大，而含量低的组分如Eu、Tb等价值很高，要求有高的回收率和纯度，因此稀土萃取分离有其特殊的困难。徐光宪教授参考L．Alders的串级萃取理论，舍弃其中不合理的假定，根据稀土萃取分离过程的特点，提出最优化串级萃取设计方案，推导出一百多个设计工艺参数所需的公式，逐步建立起新的串级萃取理论。同时，他运用物质结构的知识以及在配位平衡和萃取化学研究中取得的成果与经验，通过选择萃取剂和配位剂，搭配成季铵盐一DTPA(--~乙基三胺五乙酸)“推拉体系”，得到大于4的单级萃取分离系数，为当时国际最高水平。他用新的串级萃取理论为指导，将这一推拉体系用于镨钕的串级萃取分离。1974年9月在包钢稀土三厂做工业试验，仅用80级萃取槽，就得到了99．9％的La和Nd以及99．5％的Pr，并在第三出口得到Sm、Eu、Gd的富集物，还可从有机相出口得到重稀土混合物。这是国际上首次将推拉体系用于串级萃取分离，高效率地生产了高纯稀土产品，并且是首次提出“三出口工艺”设计思想并在工业生产中得以实现。引人三出口或四出口工艺，可得到Sm、Eu、Gd富集物或Tb的富集物，再对它们进行分馏萃取分离，可使收率提高到98％以上，大幅度降低了Eu、Tb的生产成本。有关结果在1980年的国际萃取会议上发表时，国际同行专家甚为惊奇，有些人甚至持怀疑态度。他还提出新的回流启动模式指导串级萃取过程的充槽和启动，使几百级串级萃取槽达到稳定运行状态的时间从一、二年缩短到几周，极大地减少了充槽和启动阶段产生的不合格产品，提高了生产效率，降低了成本。以后，徐光宪教授带领助手和学生深人发展了稀土串级萃取理论，扩大串级萃取理论的应用范围，建立串级萃取动态过程的数学模型，将设计公式编制成计算机程序，开发出从计算到应用的“一步放大”技术，可以根据不同原料组分和最终产品要求，迅速给出优化的液一液萃取工艺，可以直接用于工厂生产流程设计并保证一次试车成功，达到了国际领先水平。他很重视“产学研”结合，积极将稀土串级萃取理论的研究成果推广，使之在全国的稀土分离工厂中得到广泛的应用，创造了数以亿元计的经济效益，对我国稀土分离工业的发展起了重要的推动作用。近二十年来我国单一纯稀土产品的产量迅速增加，现在已跃居世界第一位；生产成本大幅度降低，致使国际单一纯稀土产品的价格降低了70％，国际上称之为“China Impact”，徐光宪教授对此作出了重大贡献。有关研究项目三次获得国家级奖励：1987年“串级萃取理论及其应用”获国家自然科学奖三等奖，1991年“稀土萃取分离工艺的一步放大”获国家科技进步奖三等奖，1999年“重稀土分离的理论与实践”获国家科技进步奖二等奖。

        徐光宪教授至今已发表论文400余篇和两部专著，还主编了内容十分丰富的《稀土》上、中、下三卷(1985年)。由于在科学研究方面的突出贡献，徐光宪教授1994年获得首届何梁何利基金科学与技术进步奖，北京大学首届自然科学研究突出贡献奖。

        在多年的实践中徐光宪教授形成了有自己特色的科研指导思想。他善于将理论与实验紧密结合，从实验中提出理论问题研究，在实验探索中发挥理论的指导作用。从大量实验资料中总结出规律并进行理论分析。他心怀国家目标，密切注视学科发展动向，把两者巧妙和灵活地结合起来，推动学科发展，解决国家急需解决的问题。他认为基础研究要有中、远期应用前景，得到社会的支持，才有强大生命力；而应用研究要有基础研究成果做后盾，才可能大步超越别人，起点高才能跻身于国际先进行列。基础研究与应用研究可以结合起来，并行不悖，相互促进。

        徐光宪教授很重视科研基地的建设，认为这不但是稳定科研队伍、持续深入开展研究工作的基础，也是培养人才的需要。在他的建议和争取下，1986年成立北京大学稀土化学研究中心，为能长期坚持稀土化学基础研究创造了条件。他克服重重困难，经过多方努力，争取到国家的支持，1991年利用世界银行贷款在北京大学建立了稀土材料化学及应用国家重点实验室，几年来科研工作取得显著成绩，成为我国稀土功能材料基础研究的重要基地之一。我国拥有巨大的稀土资源优势，全世界已查明稀土储量的80％在中国。为了把资源优势转化为经济优势，1991年徐光宪和倪嘉缵联合建议在国家攀登计划中列人“稀土科学基础研究”项目，获得国家科委批准，两人共同担任该项目的首席科学家。1997年，又积极推动在国家重点基础研究发展规划中列入“稀土功能材料基础研究”项目，获得国家科技部批准，他任该项目的专家委员会顾问。这些项目联合国内稀土科研基础好、水平高的各单位共同作战，互相配合，取得了优秀研究成果，推动了我国的稀土基础科学研究。

        徐光宪教授对有利于我国科学技术事业发展的兼职工作认真负责，热情组织学术活动和学术交流。在1986—1994年他任国家自然科学基金委员会化学学部主任期间，带领学部的工作人员，贯彻基金委主任唐敖庆教授提出的“依靠专家、发扬民主、择优支持、公正合理”的评审原则，建立起基金委化学学部资助项目的严格评审制