張大煜：中國催化科學的奠基人之一
張大煜，物理化學家，中國催化科學的奠基人之一。早年從事膠體和表面化學以及人造燃油的研究；在大慶油田開發以後，組織了石油煉製、石油化工、高能燃料、色譜、雷射和化工過程的研究；組建了我國第一個石油、煤炭化學的研究基地，並為我國培育了幾代研究人才。晚年仍關注石油工業有重要影響的強化採油中界面現象新領域的開拓。
張大煜，字任宇，１９０６年２月１５日生於江蘇省江陰縣長涇鎮。他從小酷愛讀書，學習成績優異。中學畢業以後，考入南開大學，後轉清華大學。１９２６年張大煜和清華大學、中央大學、交通大學等校學生髮起組成大地社，該社由翟鳳陽負責，成員有葛春林、袁翰青、張大煜等十餘人，他們經常探討如何“工業救國”和“科學救國”，並多次參加學生運動，為清華脫離外交部管轄，從留美預備學校轉為正式大學起到了一定作用。
１９２９年，張大煜於清華大學畢業，同年考取了公費留學德國和美國，他把留學美國的名額讓給了同學，自己赴德國德勒斯登大學學習膠體與表面化學，１９３３年獲工學博士學位。回國以後在清華大學任教，歷任講師、教授。他在回憶文章中寫道：“雖然自己曾經有很大的抱負和雄心，想用學得的知識和技能為祖國服務，但是當時政府只把科學當作點綴品，哪怕是很小一點研究工作也得不到支持，……。”
抗日戰爭爆發，張大煜從北平到長沙，又從長沙輾轉到昆明在西南聯大任教併兼任中央研究院化學所研究員。從基礎研究轉向石油、煤炭方面的技術科學研究，以期為抗日勝利貢獻力量，當時曾嘗試過從植物油製造重要國防物資並開展了將煤煉製成汽油的方法。他利用雲南豐產的褐煤，在昆明附近宜良滇越線上建立了一個從褐煤低溫乾餾提煉汽油的小型實驗工廠（利滇化工廠），邊實驗邊生產，歷盡千辛萬苦煉出了油。但在人力、物力、設備和經費等方面困難重重，終於被迫停辦。張大煜“工業救國”的嘗試遭到了挫折，但為他後來創建我國第一個石油煤炭化學研究基地提供了最初的經驗。抗日戰爭勝利後，張大煜從昆明到上海，任交通大學教授兼北京清華大學化工系主任，講授工業化學和膠體化學，在極端困難的條件下，還開展了一些研究工作。留學回國十餘載的經歷，使他思想處於彷徨之中，他親眼看到知識分子在舊中國不可能實現富國強民的理想，１９４８年底經上海地下黨負責人介紹毅然離開上海，繞道香港和朝鮮，於１９４９年初到達大連。
１９４９年大連大學創辦初期，他任化工系教授、系主任，同時擔任大連大學科學研究所（後改名為東北科學研究所大連分所）研究員、副所長。１９５２年該所劃歸中國科學院領導，並先後更名為工業化學研究所、石油研究所、大連化學物理研究所，他一直擔任所長。
５０年代初期，張大煜緊密圍繞國民經濟恢復和建設需要的重大課題開展工作，在我國天然石油資源尚未開發的情況下，他組織和發展了我國水煤氣合成液體燃料、頁岩油加氫、汽油餾分環化制甲苯等研究，取得傑出成績，有些成果達到當時的世界先進水平。
在完成國民經濟重大研究課題的同時，張大煜也很重視基礎研究，５０年代初期開始，他就致力於工業上廣泛使用的催化劑擔體研究，結合水煤氣合成石油的鈷催化劑和合成氨催化劑的催化性能研究，逐步建立了物理吸附、化學吸附等一系列研究方法，並且提出了表面鍵理論的構想，並以此為指導，研製成功了合成氨新流程３個催化劑，超過了國內外同類催化劑的水平。通過實踐，培養和建立起一支學科配套，有解決綜合問題能力的催化科學隊伍。
隨著國家建設對科學事業發展的需要，張大煜在研究所的布局和發展上，及時提出了建議。經中國科學院批准，先後於１９５８年和１９６０年從石油研究所抽調科技力量，建立了蘭州石油研究所和太原煤炭化學研究所，他兼任這兩個所的所長，為促進內地科學事業的發展作出了貢獻。
１９６２年，中國科學院石油研究所改名為大連化學物理研究所。張大煜在擔任大連化學物理所所長期間，跟蹤國外同學科的發展趨向，及時提供最新信息。他查閱大量文獻，經常到實驗室參加研究工作。他特別關心培養新生力量，對青年循循善誘、嚴格要求，不斷提高他們的學術研究水平，使研究室成為學術空氣濃厚、工作勤奮的研究集體。
“文化大革命”時期，張大煜遭到迫害，身心受到嚴重摧殘，抑鬱成疾。但是，就在這樣重重壓力下，他仍多次要求開展磁場對化學反應影響的研究，不斷提出建立催化劑庫等發展催化科學的新建議，堅持為科學獻身。
１９７７年，張大煜調任中國科學院感光化學所任顧問兼第一屆學術委員會主任，同時兼任大連化學物理研究所顧問。他培植了嚴謹的優良學風，並為創建界面與光催化研究室，強化採油界面現象研究等新學科領域的開拓做出了貢獻。
張大煜學識淵博、治學嚴謹，謙虛和藹，待人寬厚，善於發揮他人之長，深受同行們的崇敬，在學術界享有很高的威望。他在組織和發展我國的人造石油、石油煉製、催化科學、化肥工業、化學工程、色譜、雷射和相應的理論研究等方面都有貢獻。在膠體化學、吸附和催化作用、催化劑研究、水煤氣合成、表面化學研究等方面發表過學術論文３０余篇。
張大煜是中國科學院學部委員，一級研究員，曾當選為中國化學會第二十屆理事會副理事長，第一、二、三屆全國人大代表，第五屆全國政協委員，中國民主同盟中央委員等職。
張大煜為我國科研事業、教育事業和我國第一個石油化學和煤炭研究基地的創建與發展傾注了全部心血，做出了卓越貢獻。
為中國科學院創建石油、煤炭研究基地
張大煜在文章中回憶道：“我於１９４８年初由上海來到東北，解放區處處陽光普照，朝氣蓬勃，頓覺心情舒暢，大有來之恨晚之感。當我看到鞍鋼、撫順工業規模巨大，工人興高采烈地恢復生產時，心想這才是工業救國的處所和榜樣。參觀大連研究所時，見到很多設備及圖書，真象我心目中的天堂，並對各種各樣的高壓設備愛慕不已。”
不久，他被聘為大連大學化工系主任兼科學研究所副所長。這個所始建於１９０８年，其前身為日本“南滿洲鐵路株式會社中央試驗所”，是日本帝國主義為掠奪我東北資源進行調查和科研而設定的，盛時日本職工曾達６００人，．中國工人１００人（全部為體力勞動工人和勤雜工）。日本投降後，隸屬中蘇合營的中國長春鐵路管理局，當時該所的研究方向混亂，１９４８年底到１９４９年初，蘇方移交該所，隸屬於大連大學，由屈伯川兼任所長。張大煜到所後，全力以赴地投入接收和改組工作中，克服了重重困難，做了大量思想政治工作，團結留用日本科研人員。這些專家如顧問丸澤常哉、燃料室的小田憲三、濱井專藏、窯業室的閔皓之、資料室的獲原定司等，回日本後還一直為促進中日友好而奮鬥。
１９５２年，該所改名為“中國科學院工業化學研究所”（農化室遷往長春綜合研究所，窯業室遷往瀋陽金屬所）。１９５３年，在所長張大煜和燃料工業部的積極倡議下，成立了液體研究委員會，張大煜任主任委員，侯祥麟任副主任委員，委員有趙宗燠、張定一、劉放、顧敬心、曹本熹等，定期地對研究所的計畫和工作進展情況進行審查評議，這對加強研究所與生產部門的協作聯繫起了很大作用。１９５４年，工業化學研究所再次更名為“中國科學院石油研究所”，同時成立“中國科學院煤炭研究室”，由蘇恆任書記，張大煜任所長兼煤炭室主任。
張大煜回憶當時情形說：“建國前在昆明宜良我曾研究褐煤煉油的方法，那油簡直是一杯杯熬出來的……”撫今追昔，他感慨萬千。當張大煜領導實力雄厚的隊伍重新制訂研究合成燃料油等課題規劃時，他禁不住心潮澎湃．他認為選擇石油化學作為研究所的主要研究方向，使之逐步形成我國第一個石油煤炭化學的研究基地，方向是正確的。在我國天然石油資源尚未發現之前，合成燃料是急需的研究課題，因此他選擇了頁岩油高壓加氫和水煤氣合成人造石油兩大研究課題。此外，根據抗美援朝戰爭對於炸藥的急需，選擇了直鏈烷烴芳構化制甲苯的研究課題。由於全所研究人員的共同努力，這些研究課題都取得了很好的成果，其中“七碳餾分芳烴化合成甲苯”以及“熔鐵催化劑用於流化床合成液體燃料的研究”曾獲１９５６年國家科學三等獎。在完成任務的同時，也為石油工業部門培養了大批科學技術研究人員。
在建所之初，張大煜同時抓了儀器廠的建設和研究室的裝備工作（１９６２年正式成立技術裝備研究室）。實踐證明，新型儀器的研製對科研成果的取得、推廣和放大均具有十分重要的作用，該所是在科學院最早採取這種有效措施的單位之一。
張大煜從實踐中認識到，一個研究所必需具有良好的學風，才有生命力，尤其是要有民主的學術氣氛。作為所長，必須能容納不同意見，支持新生事物，才能發揮大家的積極性和創造性。
為了發揮集體智慧，形成學術領導中心，大連石油所於１９５５年９月在中國科學院第一個成立了所“學術委員會”。經過１０年的發展，建成了包括催化、近代分析、化工等學科的近千人的大型研究所。
為發展多相催化基礎研究提出表面鍵理論
自本世紀２０年代起各國催化研究工作者圍繞預見催化劑活性、探討催化作用本質等問題開展了大量的研究工作，各國學者紛紛提出各種催化理論或見解。人們將催化劑比喻為化學變化中的“點金石”，而催化理論是尋找“點金石”的“魔棒”。建國１０年來，在石油煉製、人造燃料等大量的實踐基礎上，１９６０年張大煜在上海召開的中國科學院學部大會上作了《多相催化研究中的表面鍵理論研究》的學術報告。而國際上表面鍵理論直到７０年代隨著新的表面物理實驗方法在催化研究中的套用才逐步形成。
當時，我國催化研究狀況正如１９５９年在第一屆全國催化學術報告會議上吳有訓副院長所談及的那樣：“我們不僅已能仿製和掌握國外成熟的催化劑和先進技術，而且對國外處於探索階段和初露苗頭的催化劑研究，也能根據國家需要，集中力量在短期內取得突破”。張大煜感到在新形勢下需要儘快加強催化理論研究，為催化劑研製工作持續發展創造條件。但是，張大煜發展表面鍵理論的歷程並不平坦。早在中華人民共和國成立前，張大煜即對催化過程深感興趣，在國民經濟恢復時期，石油研究所內主要接受應急任務，基礎工作還相當薄弱，他當時親自兼任一個課題組長，從物理吸附開始逐步開展有關催化基礎研究，首先利用日本人留下的一些玻璃活塞和真空泵，建立了國內最早的兩套ｂｅｔ真空吸附裝置，又專門請玻璃細工劉興信（後來任副總工程師，成為玻璃吹制技術專家）來所工作。在國內首先試製成功了真空活塞、石英彈簧以及高真空擴散泵。１９５５年製成壓入水銀測孔儀，配合其它大型儀器的建立，初步具備了催化基礎研究條件。１９５３年開始催化劑物性的測定；以後又進一步開展了催化反應機理和動力學的研究，在工業催化劑載體的物理化學結構對催化劑活性關係研究中發現載體（如矽膠、氧化鋁、活性碳、硅藻土等）對催化劑有重要影響。１９５５年，在鈷催化劑製備中發現鈷矽複合物含量不同時會強烈地影響催化劑的還原和空隙結構。由於水煤氣合成反應受擴散控制，因而孔結構會強烈影響催化劑的活性、熱穩定性和壽命，從而提出了催化劑製備時對孔隙結構的控制問題。在此基礎上還研究了水煤氣合成熔鐵催化劑的還原和生成孔隙結構問題，１９５７年開始化學吸咐的研究，在上述鈷催化劑上闡明了氫氣、一氧化碳吸附與反應性能間的關係。此外還從化學吸附等壓線等實驗事實出發歸為甲、乙、丙三種吸附類型，討論了表面不均一性所產生的能量圖譜，並推論丙型吸附可能與反應活性的關係密切，加上以後大量催化實驗事實的積累和對文獻中日益增多的數據的總結，逐漸形成“表面鍵”理論。
催化反應特點，在於至少反應物之一與催化劑表面發生了作用而形成“化學吸附鍵”，此鍵在本質上與化學鍵相同，而又區別於一個分子內的化學鍵。由於催化劑表面所固有的或誘生的不均一性所形成的表面鍵在鍵角、鍵長與鍵能上會有很大的不同，從而形成一個表面鍵譜圖。強表面鍵是弱表面鍵存在的基礎，不強不弱的鍵在反應中起主要作用，較弱和較強部分都困難於活化而不易發生反應。如何得到表面鍵譜圖以預言催化劑活性，這是表面鍵理論要解決的關鍵問題。１０６２年組織開展這一工作時，微觀的表面測試工具，有的尚在初期套用階段（如紅外光譜），有的仍在研製（如各種能譜儀），因而測量表面鍵譜尚有困難。當時，一方面是從表面振子模型出發，從理論上分析表面覆蓋度對催化反應的影響，同時測量在反應條件下表面的真正覆蓋度，從而設法求得在這種覆蓋度下表面鍵能；另一方面研究吸附等壓線的規律，試圖以等壓線的某些特徵判斷表面覆蓋度與反應之間的關聯，研究吸附熱與表面鍵的聯繫。從表面振子模型出發，推出了吸附等壓線上極大處溫度與催化劑德拜溫度接近。在實驗上進行了鐵、鎳等催化劑的一系列等壓線的測定，包括與吸附和混合吸附等壓線；第三方面是反應機理的研究，如甲酸分解機理隨表面鍵強弱的變化而不同。在鎳催化劑上乙烯加氫機理研究中，探討預吸附氧對表面鍵的影響。當時還進行了鉑、鎳催化劑上吸附一氧化碳的紅外光譜研究，以期從微觀角度接近表面鍵問題，１９６４年後他又提出了表面振子模型如何發展，覆蓋度與表面鍵有什麼規律，如何溝通催化劑微觀和巨觀的表征參數等比較深入和具有吸引力的研究課題。
“文化大革命”時強調套用研究，停止研究“表面鍵”後，張大煜承擔了合成氨原料氣淨化新流程３個催化劑攻關任務並任組長，經過研究所和化工設計、生產部門的大力協作，發揮催化基礎積累的作用，不到一年，就研製成功了３個高效催化劑並在工業上迅速推廣，為我國合成氨工業的技術改造做出了重大貢獻，被國家經委、科委譽為協作攻關成功的典範。
科學組織工作中的遠見卓識
張大煜十分重視從實際中提出套用性很強的課題，也安排必要和可能的基礎研究。在集中力量開展石油化學的研究中帶動了催化和色譜兩門學科的發展，並在國內形成了自己的特色，為後來的發展奠定了良好基礎。１９５７年科學院黨組書記張勁夫去該所檢查工作，總結了“任務帶學科”的經驗並在全院推廣。
早在１９５６年制定１２年科學技術發展遠景規劃時，周恩來總理一再提出科學院要十分注意基礎研究，建國１０年來，張大煜在完成套用研究任務過程中一再感到基礎研究是一個薄弱環節，此時產業部門石油化學研究隊伍業已成長，為避免研究工作中的重複，並提高研究水平，１９６０年，張大煜提出了表面鍵理論，以加強基礎研究。
１９６１年１１月，大連石油研究所正醞釀改名為化學物理所時，所內一度思想比較混亂。張大煜和當時的所黨委書記白介夫一起，在發揚民主、集思廣益的基礎上，明確了化學物理所的方向和任務、主要發展的科學領域（催化、色譜、燃燒和動力學，金屬有機、化工和物質結構組成綜合的研究力量和建立強有力的技術系統），並制定出化物所的長遠規劃，這對化物所成立後的建設和發展起了十分重要的作用。在此期間，張大煜總結出科學組織工作中的６大關係①處理任務和學科的關係，以任務帶學科，學科的發展促使為國家解決更多更大的任務；②挑選任務和課題應以國家“最重要”的為前提，本著我們“最合適”的尺度，嚴肅靈活地挑選；③“趕與超”、“遠與近”、大與小”等關係；④集中與分散的關係；⑤學術民主與學術領導兩方面的統一關係，就是領導、專家、民眾三結合；⑥處理專業研究和設計、生產單位的關係。
在蓬勃開展工業學大慶的民眾運動中，化物所進入了一個空前的全盛時期，１９６６年初被中國科學院和中共中央東北局樹為大慶式的“紅旗單位”。郭沫若院長和國家科委韓光等領導都曾到化物所進行考察。郭沫若還寫了《水調歌頭》一闕以示嘉勉，其下闕云：“出成果，驅虎豹，御熊羆，趕超任務，重擔爭挑樂莫支。攻破尖端堡壘，滿足國民經濟，接力把山移，永蓄愚公志，長頌冬雲詩。”
正當張大煜帶領化物所全體職工奮發圖強，攀登科學高峰之時，“文化大革命”開始了，化物所的科研人員受到了摧殘，科研工作受到了破壞。張大煜被迫停止參加科研工作，但他堅信烏雲終會過去，１９７２年，他獲得“解放”。當時，他獲悉美國科學家發明了丙烯氨氧化催化劑，在此啟發下，１９７３年他提出了建立“催化劑庫”的建議，組織力量對國內外各種類型的工業催化劑開展規律性的研究。這個建議得到研究人員和中國科學院領導的支持。他還寫成國外工業催化劑的研製中“理論走在前頭”的成功的１０例提綱，意在科研人員中引起學術討論，以改變當時科研工作的混亂局面，加強學科建設和基礎研究。１９７３年，他又受到“四人幫”的反覆批判，身心受到了嚴重的摧殘，“催化劑庫”的構想也隨之夭折。
１９７６年１０月，“四人幫”打倒以後。張大煜以十分欣喜的心情迎接新的工作，他回憶道：“我深深慶幸這是中國人民的第二次解放，１０餘年來的經歷，雖然我在家庭和身心兩方面都受到很大的損害，但我們要以春蠶吐絲的精神，有一分熱發一分光，在有生之年為黨為人民多做一點力所能及的事情，為祖國的現代化貢獻力量。”
張大煜晚年還熱情支持開展新的科學領域的研究，如磁場對化學反應影響等基礎研究，他看到膠體界面科學在三次採油中的重要作用，熱情關心並支持強化採油中界面現象這一新的研究領域的開拓，直到他病逝之前，仍然為恢復和發展表面鍵的研究而嘔心瀝血。 (作者：俞稼鏞)
１９０６年２月１５日 出生於江蘇省江陰縣。
１９２９年 畢業於清華大學化工系。
１９２９—１９３３年 留學德國德勒斯登工業大學，獲工學博士學位。
１９３３—１９３７年 任清華大學講師、教授。
１９３７—１９４５年 任西南聯合大學教授、中央研究院研究員。
１９４６—１９４９年 任清華大學化工系教授、系主任，兼交通大學教授。
１９４９—１９５２年 任大連大學化工系教授、系主任，東北科學研究所研究員、副所長。
１９５３—１９６１年 任中國科學院工業化學研究所所長，中國科學院石油研究所所長，兼任中國科學院蘭州石油研究所和中國科學院煤炭研究所所長。
１９５５年 當選為中國科學院學部委員。
１９６２—１９７７年 任中國科學院大連化學物理研究所所長，國防科委１６院副院長。
１９６３—１９８２年 當選為中國化學會第二十屆理事會副理事長。
１９７７—１９８９年 任中國科學院感光化學研究所和中國科學院大連化學物理研究所顧問。
１９８９年２月２０日 病逝於北京。