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原始創(chuàng)新從哪里來:再談化學(xué)中費(fèi)托合成方法的發(fā)現(xiàn)

2021-04-13 10:05馬騰王亞琴
大學(xué)化學(xué) 2021年6期
關(guān)鍵詞:托普費(fèi)舍爾費(fèi)托

馬騰,王亞琴,2,*

1沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院,沈陽 110866

2沈陽理工大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,沈陽 110159

研究生是中國科研事業(yè)重要的新生力量,其創(chuàng)新創(chuàng)造能力正處于人生的黃金時(shí)期,在一定程度上能體現(xiàn)出我國原始創(chuàng)新能力的水平。而研究生原始創(chuàng)新能力的培養(yǎng),是高校教師的核心任務(wù)之一,也是國家從根本上解決發(fā)展瓶頸問題的有效途徑[1]。我國的原始創(chuàng)新理念是在20世紀(jì)90年代后期根據(jù)基礎(chǔ)研究的不足之處提出來的,經(jīng)過多年的發(fā)展,現(xiàn)在的認(rèn)識(shí)水平和研究深度已有顯著的進(jìn)步[2,3]。但是原始創(chuàng)新的論述仍較多地分布在理論研究和制度管理方面,缺乏對(duì)創(chuàng)新主體及實(shí)例全面且深入的探討和分析,因此對(duì)創(chuàng)新主體,特別是青年研究生這一群體的啟發(fā)效果并不是很明顯。作者以個(gè)人教學(xué)和科研實(shí)踐的認(rèn)知為出發(fā)點(diǎn),在研究生課程中采取“一事一議”的方式講授原始創(chuàng)新案例,力求突出創(chuàng)新主體以及案例的啟發(fā)性。本文選取了研究生教學(xué)中的一個(gè)創(chuàng)新案例,即費(fèi)托合成研發(fā)的背景、過程和興衰歷史,進(jìn)行詳細(xì)地闡述和探討,希望它能對(duì)研究生培養(yǎng)單位的學(xué)生、指導(dǎo)教師和管理人員有所啟發(fā),從而有助于研究生或者青年科學(xué)家更好地發(fā)揮其原始創(chuàng)新能力。

1 煤炭研究所的成立

20世紀(jì)初的德國在歐洲大陸屬于后起之秀,經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,卻面臨一些瓶頸問題的制約,同時(shí)因內(nèi)外利益沖突與周邊國家(如英國)存在一些摩擦。這些情況引起德國一些有識(shí)之士的擔(dān)憂和思考,其中包括從事宗教史研究的哈納克教授(Adolf von Harnack)。哈納克雖然在宗教思想方面頗為虔誠、保守,但對(duì)新的科學(xué)思想深信不疑,并希望以此改變德國快速擴(kuò)張帶來的不利局面。1911年哈納克說服德國皇帝威廉二世(Kaiser Wilhelm II)成立一家非政府科研機(jī)構(gòu)——威廉皇帝學(xué)會(huì)(Kaiser Wilhelm Society,馬克斯·普朗克學(xué)會(huì)的前身),有選擇地支持一些優(yōu)秀科學(xué)家從事原創(chuàng)性的基礎(chǔ)研究工作。威廉皇帝雖然同意新成立的學(xué)會(huì)和它下屬的研究所以他的名字命名,但是只愿意提供一小部分的經(jīng)費(fèi)。哈納克和政府官員、科學(xué)家們通過借鑒美國的經(jīng)驗(yàn),積極地同工商業(yè)巨頭們聯(lián)系,找到了一種可行的解決方案。威廉皇帝學(xué)會(huì)下屬的各研究所將由工商業(yè)財(cái)團(tuán)和帝國財(cái)政共同資助,仍秉承大學(xué)傳統(tǒng)的“學(xué)術(shù)自由”從事基礎(chǔ)研究,研究工作和人員的具體安排由所長根據(jù)情況自行判斷。事實(shí)上研究所的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用大部分由工商業(yè)財(cái)團(tuán)資助,因其數(shù)額遠(yuǎn)超當(dāng)時(shí)多數(shù)大學(xué)的資助強(qiáng)度,對(duì)科學(xué)家來說具有不錯(cuò)的吸引力,享受自由的同時(shí)也不用承擔(dān)繁重的教學(xué)任務(wù)。關(guān)于研究所的設(shè)立選址、所長人選等一些關(guān)鍵事項(xiàng)采用政府、工商業(yè)財(cái)團(tuán)和協(xié)會(huì)多方共同協(xié)商的方式,因此獲得一些工商業(yè)巨頭的認(rèn)可和支持。哈納克還充分借助他的社會(huì)影響力,結(jié)合德國不斷高漲的“愛國主義”運(yùn)動(dòng),順利將慷慨資助基礎(chǔ)研究的行為提升到維護(hù)國家長遠(yuǎn)利益的新高度,從而使之成為當(dāng)時(shí)社會(huì)的一股潮流。

威廉皇帝學(xué)會(huì)于1912–1913年間在柏林市的達(dá)勒姆區(qū)(Dahlem)相繼建成化學(xué)研究所、物理化學(xué)與電化學(xué)研究所。煤炭研究所是威廉皇帝學(xué)會(huì)的第三個(gè)研究所,它于1914年在米爾海姆市(Muelheim an der Ruhr)建成,也是第一個(gè)不在首都柏林的研究所。米爾海姆市坐落在魯爾河畔,其周邊的魯爾地區(qū)具有豐富的煤炭資源,在此成立研究所得到煤炭產(chǎn)業(yè)巨頭施廷內(nèi)斯(Hugo Stinnes)的支持。與前兩個(gè)研究所相比,煤炭研究所的落成典禮顯然冷清得多,皇帝本人并沒有參加;數(shù)天之后第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā),工作人員大半應(yīng)征入伍,這讓新上任的所長費(fèi)舍爾(Franz Fischer)大傷腦筋。費(fèi)舍爾1877年出生于弗萊堡(Freiburg),1899年在吉森(Gie?en)獲得博士學(xué)位(導(dǎo)師為Karl Elbs),1911年任柏林工業(yè)大學(xué)(Technische Hochschule Berlin)化學(xué)教授[4]。費(fèi)舍爾克服種種困難后,開始對(duì)煤的成分分析、形成機(jī)理、有效轉(zhuǎn)化與利用等一系列基礎(chǔ)與應(yīng)用問題進(jìn)行細(xì)致的研究。

2 煤制油與費(fèi)托合成

石油主要成分也是碳、氫元素,與煤的差別主要是有機(jī)物含量高且分子量小、氫元素多。因此,煤制油的策略主要是降解有機(jī)物分子同時(shí)進(jìn)行加氫,工業(yè)常用的方法最早由德國的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用,按時(shí)間先后可分為柏吉斯法和費(fèi)托合成法兩種技術(shù)路線,費(fèi)托合成屬于后來居上者。

2.1 柏吉斯法(直接液化)

柏吉斯直接液化法是在高溫、高壓與氫氣作用的條件下,使煤的有機(jī)物大分子裂解成為液態(tài)燃料,它是德國化學(xué)家柏吉斯(Friedrich Bergius)在1913年發(fā)現(xiàn)的。煤的直接液化最早可追溯到1869年法國科學(xué)家貝特洛(Marcelin Berthelot)的實(shí)驗(yàn),雖然能獲得一定量的烴類液態(tài)燃料,但不具有工業(yè)價(jià)值。柏吉斯于1908年和1909年在能斯特和哈伯的實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)時(shí),對(duì)合成氨研究采用的高壓反應(yīng)技術(shù)產(chǎn)生興趣,隨后在工作中對(duì)其不斷改進(jìn)并用于一系列的反應(yīng),其中煤的直接液化實(shí)驗(yàn)最受關(guān)注。然而柏吉斯法工業(yè)化的過程一直不太順利,后來只得在1925年授權(quán)給BASF公司(法本集團(tuán)公司成員),由比爾(Matthias Pier)負(fù)責(zé)后續(xù)的開發(fā)。BASF公司于1927年在洛伊納(Leuna)建成第一座試驗(yàn)工廠,歷時(shí)5年投資了約4.26億德國馬克才完成工藝優(yōu)化,同時(shí)將產(chǎn)量提高到100000噸/年,所以后來也稱柏吉斯法為柏吉斯-比爾法(Bergius-Pier Process)[5]。柏吉斯在1932年因他的高壓反應(yīng)技術(shù)獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)(與博施(Karl Bosch)一起)。

2.2 費(fèi)托合成法(間接液化)

間接液化法是先由煤制取合成氣(一氧化碳和氫氣的混合氣體),然后在催化劑的作用下生成液態(tài)燃料,它是由費(fèi)舍爾和他的助手托普施(Hans Tropsch)在1925年發(fā)現(xiàn)的。托普施出生于1889年,1913年在布拉格的德意志工業(yè)學(xué)院(German Technical Institute in Prague)獲得博士學(xué)位(導(dǎo)師為Hans Meyer),之后到米爾海姆染料工廠的實(shí)驗(yàn)室工作。托普施于1917–1920年在呂特格公司(Ruetgerswerk AG)從事煤焦油蒸餾制取液體燃料的工作,一度升任為部門負(fù)責(zé)人[6]。1920年托普施回到米爾海姆與費(fèi)舍爾合作,在煤炭研究所成立研究組,繼續(xù)從事煤的焦化、氣化、褐煤蠟皂化以及煤的形成理論等多項(xiàng)研究工作。作為煤制油首個(gè)有望工業(yè)化的方法,柏吉斯法的停滯不前引起費(fèi)舍爾和托普施的關(guān)注,到底是什么原因造成的呢?

柏吉斯法的高壓技術(shù)特色使它的技術(shù)難度和成本增加,另外氫氣獲取的經(jīng)濟(jì)性也影響了它的工業(yè)化過程。在工業(yè)上,氫氣通常是先由煤或焦炭與水蒸氣反應(yīng)制得合成氣,然后進(jìn)行分離得到純氫,這個(gè)過程能耗成本較高。柏吉斯法的不足讓托普施和費(fèi)舍爾繼續(xù)探索其他的可能性,即由煤制取合成氣后能否不再分離,而是借助固體催化劑使一氧化碳還原并進(jìn)行碳鏈增長,從而合成為烴類液態(tài)燃料[7]。

合成氣生成化合物的催化反應(yīng)最早可追溯到1902年由法國的薩巴捷(Paul Sabatier)和塞德倫斯(Jean Baptiste Senderens)完成的甲烷合成實(shí)驗(yàn)。1913–1914年間,BASF公司的米塔施(Alwin Mittasch)和施耐德(Christian Schneider)申請(qǐng)高壓下由合成氣制取烴類化合物的三項(xiàng)相關(guān)專利,但沒有進(jìn)行工業(yè)化。托普施和費(fèi)舍爾從1921年左右開始對(duì)BASF的專利內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證,但高壓實(shí)驗(yàn)很不順利且產(chǎn)物也不相同:他們沒有得到烴類化合物,而是多種醇、醚和酮組成的混合物(synthol),作為燃料供內(nèi)燃機(jī)使用時(shí)性能表現(xiàn)不佳[8]。托普施在鑒定產(chǎn)物組分時(shí)顯示出他的專業(yè)特長,僅采用萃取、蒸餾等一些傳統(tǒng)方法就將各個(gè)組分的基本性質(zhì)研究的很清楚,令人嘆為觀止[9]。

可能由于托普施在催化劑方面的經(jīng)驗(yàn)不足,他多次改進(jìn)催化劑的配方但是進(jìn)展并不明顯,似乎一切陷入了僵局。直到1925年初,托普施在嘗試法國科學(xué)家帕塔爾(Georges Patart)合成氣制甲醇專利中的催化劑配方時(shí),獲得和專利內(nèi)容基本一致的產(chǎn)物。由于當(dāng)時(shí)費(fèi)舍爾仍在美國訪問未歸,托普施安排實(shí)驗(yàn)時(shí)比較自主,其中他的學(xué)生羅倫(Otto Roelen)負(fù)責(zé)催化劑的制備以及合成氣的制備、凈化。他們對(duì)改進(jìn)后的催化劑配方在常壓下進(jìn)行測試時(shí),竟出乎意料地獲得烴類液體燃料[10]。夢(mèng)寐以久的實(shí)驗(yàn)結(jié)果終于出現(xiàn)!費(fèi)舍爾和托普施于1925年7月向?qū)@痔峤粚@暾?qǐng),并于同年11月撰寫相關(guān)論文[11]。1926年費(fèi)舍爾和托普施的論文發(fā)表,介紹費(fèi)托反應(yīng)中的產(chǎn)物和催化劑(活性組分、助劑、載體)的基本特征,正式揭開費(fèi)托反應(yīng)的近百年的發(fā)展歷程。此后,托普施積極應(yīng)對(duì)專利審查和改進(jìn)催化劑配方,并在煤炭研究所籌備建設(shè)一套半工業(yè)化的試驗(yàn)工廠。

1928年托普施離開煤炭所赴布拉格任職,他的學(xué)生羅倫和柯赫(Herbert Koch)留下來繼續(xù)改進(jìn)費(fèi)托反應(yīng)條件,并確立了費(fèi)托反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)催化劑Co-ThO2/Kieselguhr。1934年羅倫加入魯爾化學(xué)公司(Ruhrchemie AG)對(duì)費(fèi)托反應(yīng)進(jìn)行工業(yè)化,兩年之后在奧伯豪森(Oberhausen)建成試驗(yàn)工廠生產(chǎn),產(chǎn)量約為25000噸/年(為BASF洛伊納工廠產(chǎn)量的1/4)[10]。

2.3 競爭與互補(bǔ)

煤制油工業(yè)在納粹政府時(shí)期得到大力扶持,在1945年二戰(zhàn)結(jié)束時(shí)已建成21家工廠,其中采用柏吉斯法的有12家,費(fèi)托合成法的有9家,有效地保障了德國液體燃料的供應(yīng),基本實(shí)現(xiàn)了“能源自主”的預(yù)期目標(biāo)。事實(shí)上,兩種煤制油方法在這個(gè)時(shí)期形成很好的互補(bǔ)關(guān)系[12]。柏吉斯法的原料是德國各地常見的褐煤,生產(chǎn)規(guī)模大且技術(shù)水平略高,產(chǎn)品為航空汽油和汽油,占據(jù)了液體燃料供應(yīng)的主體地位。費(fèi)托合成法的原料對(duì)煤的種類和品質(zhì)沒有限制,但是它的規(guī)模一般較小,產(chǎn)品主要為柴油、潤滑油、石蠟和低品質(zhì)汽油。

2)中國女籃比澳大利亞、日本女籃的2分球投籃命中率、內(nèi)線得分更高,說明中國女籃內(nèi)線實(shí)力較強(qiáng),但是中國女籃的得分點(diǎn)較少;其他得分技術(shù)指標(biāo)均無顯著性差異。

因此,費(fèi)托合成法的優(yōu)勢在納粹政府時(shí)期并沒有完全體現(xiàn)出來。由于褐煤在全球分布的差異性,在德國之外的地方推廣柏吉斯法可能會(huì)遇到一定的困難。然而,費(fèi)托合成法的原料其實(shí)并不局限于煤,只要是可制取合成氣的碳源就可以:焦?fàn)t煤氣、天然氣、生物質(zhì)等等。費(fèi)托合成法的國際化開發(fā)較早,在工業(yè)化完成不久(20世紀(jì)30年代),經(jīng)由魯爾化學(xué)公司授權(quán)到法國、日本和中國東北等地建廠生產(chǎn)液體燃料。費(fèi)托合成法原料的多樣性和良好的國際化優(yōu)勢可能是它歷久彌新的主要原因吧。

3 費(fèi)托合成的興衰輪回

二戰(zhàn)以后,費(fèi)托合成曾經(jīng)在美國、英國、南非等多個(gè)煤儲(chǔ)豐富的國家得到重視和發(fā)展,其中南非的工業(yè)化最為成功,長期保持一枝獨(dú)秀。好景不長,中東石油在50年代開始大量上市,多數(shù)費(fèi)托合成工廠不得不陷入沉寂。然而費(fèi)托合成并未完全失敗,而是進(jìn)入一個(gè)周期為10–15年的興衰輪回,在政治、環(huán)境或安全等因素等的作用下多次啟用或作為備選方案。

3.1 中東石油危機(jī)

中東地區(qū)涉及的國家眾多,各國家內(nèi)部因復(fù)雜的政治、宗教和民生問題容易出現(xiàn)較大的政治動(dòng)蕩,在各種國際政治勢力的間接影響和直接參與下,大小軍事沖突、經(jīng)濟(jì)波動(dòng)時(shí)有發(fā)生,造成石油不能夠長期、穩(wěn)定地供應(yīng)到世界各地。1973年中東地區(qū)爆發(fā)戰(zhàn)爭,石油禁運(yùn)出現(xiàn)后造成油價(jià)暴漲,并引發(fā)了第一次全球性的石油危機(jī)。中東石油危機(jī)加劇了石油進(jìn)口國家對(duì)“能源自主”的渴求和謀劃,費(fèi)托合成法開始躍居于液態(tài)合成燃料的主導(dǎo)地位,同時(shí)完成催化劑和合成工藝的更新?lián)Q代。

3.2 環(huán)境污染問題

煤特別是低品質(zhì)煤在生產(chǎn)生活中作為燃料直接使用時(shí),所含的氮、硫等元素氧化后隨煙氣排放,不僅影響工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量,還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,危害人類的健康。因此,煤的清潔利用技術(shù)是減小環(huán)境污染、發(fā)揮煤高效利用的必然措施。

費(fèi)托合成法是煤清潔利用的一條可行路徑。煤制合成燃料可以使低品質(zhì)煤充分利用,在制取合成氣的工藝流程中進(jìn)行集中的凈化處理,從而通過費(fèi)托合成得到高品質(zhì)的液體燃料。我國的科學(xué)家在此方面也有新的突破,近年來建成一大批工業(yè)規(guī)模的試驗(yàn)工廠,有效推動(dòng)了潔凈煤技術(shù)的發(fā)展[13]。

3.3 天然氣或生物質(zhì)利用

天然氣制成的液體合成燃料,具有燃性佳、污染小、潔凈無色的特點(diǎn),一度被譽(yù)為“綠色燃料”。多家跨國石油公司先后開發(fā)了基于費(fèi)托合成法的多種技術(shù),開展天然氣制油的工業(yè)化,第一家工業(yè)規(guī)模的工廠(Oryx GTL)于2007年在中東地區(qū)的卡塔爾建成投產(chǎn)。

我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中植物秸稈等廢棄物的產(chǎn)量巨大,是常見的生物質(zhì)能源,但它的內(nèi)在價(jià)值沒有被充分開發(fā)[14]。生物質(zhì)能源的高效轉(zhuǎn)化與利用,不僅能減少我國對(duì)石油、煤炭等化石能源的依賴,也將減少因田間直接焚燒帶來的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。然而到目前為止,生物質(zhì)制液體燃料仍沒有可行的工業(yè)化技術(shù)方案,這將給費(fèi)托合成法的進(jìn)一步發(fā)展帶來新的機(jī)遇。

總的來說,費(fèi)托合成法的性價(jià)比不高,即制取液體燃料的成本常遠(yuǎn)高于正常的石油價(jià)格。然而費(fèi)托合成法的產(chǎn)品并不限于常見的燃料,有些還可以作為食物和高附加值的產(chǎn)品,后者能有效緩解它運(yùn)行時(shí)較高的成本投入。如果生物質(zhì)通過費(fèi)托合成法制取高附加值產(chǎn)品獲得進(jìn)展,還會(huì)增加農(nóng)民收入,并給農(nóng)村、農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來新的活力。

4 關(guān)于費(fèi)托合成的思考與啟示

1) 費(fèi)托合成研究的物理化學(xué)特征明顯:采用過渡金屬為催化劑的活性組分,通過調(diào)控反應(yīng)的溫度、壓力等條件改變熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)性能;借助表面化學(xué)、動(dòng)力學(xué)探索催化劑的活性結(jié)構(gòu)及作用機(jī)理。費(fèi)托合成在化工上屬于強(qiáng)放熱、大噸位的過程,對(duì)反應(yīng)器、工藝流程、環(huán)境友好性等方面的要求較高,因此費(fèi)托合成的相關(guān)技術(shù)能體現(xiàn)時(shí)代的水平和特點(diǎn)。近百年來,費(fèi)托合成在催化劑技術(shù)、反應(yīng)器設(shè)計(jì)、工藝流程方面經(jīng)歷多次的更新?lián)Q代,創(chuàng)新層出不窮,值得青年人才在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論、基本技能時(shí)選擇使用,從而打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)并增強(qiáng)原始創(chuàng)新的意識(shí)與理念。

2) 原始創(chuàng)新不僅是發(fā)現(xiàn)全新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或理論,還應(yīng)包括從別人熟視無睹或觀察到但未重視、未理解的蛛絲馬跡中找出其內(nèi)在的價(jià)值或真理。BASF公司發(fā)現(xiàn)費(fèi)托合成法得到復(fù)雜的產(chǎn)物后,因其不具有單一的化學(xué)組成而束之高閣。但費(fèi)舍爾和托普施卻敏銳地發(fā)現(xiàn),費(fèi)托合成法的產(chǎn)物雖然復(fù)雜但不妨礙它作為液體燃料使用的可行性,隨后著手開發(fā)出實(shí)用催化劑,在費(fèi)托合成上做出自已的貢獻(xiàn)。

化學(xué)史上類似的例子并不少見,例如C60分子被確認(rèn)前,也曾被一些科學(xué)家觀察到但均遭忽視或誤判。這些現(xiàn)象說明,原創(chuàng)創(chuàng)新對(duì)科學(xué)家的學(xué)術(shù)品位和專業(yè)能力具有一定的“挑剔性”。費(fèi)舍爾和托普施的成功不是偶然:一方面他們對(duì)煤制油的理解專業(yè)且深刻,另一方面托普施早期的工作經(jīng)歷使他在分析復(fù)雜產(chǎn)物時(shí)能夠從容應(yīng)對(duì)。因此在研究生培養(yǎng)的過程中,在加強(qiáng)專業(yè)技能訓(xùn)練的同時(shí),也要支持學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考并做出學(xué)術(shù)判斷,從而提高他們的學(xué)術(shù)品位。

3) 費(fèi)托合成在經(jīng)歷長期的考驗(yàn)后,才真正地顯示出其內(nèi)在價(jià)值。雖然托普施本人未能見證費(fèi)托合成在全球的工業(yè)化成果,但是他關(guān)于費(fèi)托合成的設(shè)想大多得以實(shí)現(xiàn)。原始創(chuàng)新的價(jià)值在于它不僅能突破一個(gè)地區(qū)資源匱乏或發(fā)展瓶頸的約束,還提供長效、普適的解決方法,在世界各地激發(fā)出更多、更好的創(chuàng)新靈感或處理方法。因此,科學(xué)家在解決所面對(duì)的科學(xué)問題時(shí),還應(yīng)在歷史發(fā)展的哲學(xué)高度進(jìn)行思考、反復(fù)審視,讓眼界更開闊、長遠(yuǎn)一些,才能做出真正有價(jià)值的原創(chuàng)工作。研究生導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科研工作時(shí),除及時(shí)關(guān)注項(xiàng)目的執(zhí)行情況外,還應(yīng)仔細(xì)講述項(xiàng)目的源由、意義,解答困惑并啟發(fā)他們思考新的、深層次的問題,幫助學(xué)生在工作中逐步開闊視野,突破思維定勢和認(rèn)知局限,成為國家創(chuàng)新的排頭兵。

4) 費(fèi)托合成法發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵之一是確定合適的催化劑和對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件,第一代催化劑的探索和工業(yè)化過程由多位團(tuán)隊(duì)成員共同協(xié)作,歷時(shí)12年完成,充分顯示現(xiàn)代的科研工作已經(jīng)超越早期的“個(gè)人英雄”時(shí)代。一項(xiàng)有效完整的科研工作往往由構(gòu)思預(yù)研、尋求資助、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、成果推廣(發(fā)表文章或申請(qǐng)專利、工業(yè)化)多個(gè)步驟串聯(lián)交叉而成,通過組織團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)施的辦法是現(xiàn)代社會(huì)分工合作的必然趨勢。因此,原始創(chuàng)新的科研工作需要良好的協(xié)作機(jī)制,確保團(tuán)隊(duì)成員之間和諧、互補(bǔ);青年研究生應(yīng)主動(dòng)提高交流、協(xié)作技巧,正確處理得與失的平衡,從而取長補(bǔ)短、高效地解決科學(xué)問題。

費(fèi)托合成法的成功還反映出德國社會(huì)的分工和協(xié)作機(jī)制在當(dāng)時(shí)具有一定的先進(jìn)性,使參與原始創(chuàng)新的科學(xué)家、工廠和工商業(yè)財(cái)團(tuán)各方均能從中受益,同時(shí)也推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展。讓人印象特別深刻的是,參與原始創(chuàng)新的各受益方之間的互信合作關(guān)系:資助經(jīng)費(fèi)的工商業(yè)財(cái)團(tuán)不過問研究所的管理,而是對(duì)所長予以充分的信任;科學(xué)家不用擔(dān)心工廠不支付專利費(fèi)用或套取技術(shù)秘密;工廠尊重科學(xué)家的成果,在工業(yè)化方面積極、全力地探索。也許社會(huì)大的環(huán)境在短時(shí)間內(nèi)難以改變,但一個(gè)研究組或部門完全有能力選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行主動(dòng)調(diào)整。因此,研究組或部門負(fù)責(zé)人應(yīng)努力營造公平、互信、愉悅的工作環(huán)境中,保護(hù)研究生或青年人才盡量少遭受社會(huì)急功近利、過度競爭等不良風(fēng)氣的羈絆,從而使他們?cè)谌松狞S金時(shí)期致力于提高學(xué)術(shù)水準(zhǔn),多出原創(chuàng)性成果。

總之,費(fèi)托合成方法的發(fā)現(xiàn)已將近一百年,雖歷經(jīng)興衰的輪回變化,但仍在替代能源方面發(fā)揮著重要的作用,成為工業(yè)催化史上屈指可數(shù)的經(jīng)典之作。費(fèi)托合成在今天看來仍然有許多積極的意義,為我們開展原創(chuàng)性的研究工作和培養(yǎng)有原始創(chuàng)新能力的青年人才提供參考和借鑒,并為人類與自然和諧關(guān)系的形成貢獻(xiàn)力量。

致謝:感謝德國的Manfred Rasch教授(Ruhr University Bochum)和Andreas Zilt先生(Thyssenkrupp Corporate Archives)提供關(guān)鍵的文獻(xiàn)資料。

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