郭灿城：仿生催化的探路者

当年初出茅庐的毛头小伙，现已成为中国仿生催化领域的引航人。

   2008年，国家自然科学基金委员会在化学学科项目指南中，将仿生催化作为一个新领域与生物催化、化学催化并列为“鼓励研究领域”。2010年，仿生催化作为一个新学科领域，被正式给予学科编号。

   无独有偶，2007年，中科院发布的“未来20年技术预见”报告认为，拟酶催化（仿生催化）技术将得到广泛应用。

   其间，国务院学位委员会学科评议组（化学组）成员、湖南大学博士生导师郭灿城教授的研究成果，对推动这一学科的形成功不可没。

见证新一轮生物技术革命

   世界经合组织指出：“生物催化技术是工业可持续发展最有希望的技术”。仿生催化技术是20世纪70年代形成的三大生物氧化应用技术之一。国际上许多发达国家的研究目标是，建立新的环境友好催化工艺，从而变革一批涉及国计民生的大型传统化学工艺。

   历经数年，由于其研究难度大，许多科学家离开了这一领域。但郭灿城在国家自然科学基金和“863”项目的持续支持下，坚守在该领域近30年，指导博士后、博士和硕士研究生100余名，形成了可工业应用的烃类仿生催化氧化技术。

   2003年8月29 日，中石化岳阳化工总厂在45 kt/a环己酮大型工业装置上应用郭灿城研发的仿生催化技术，进行了国际上第一例仿生催化工业应用试验。在低于传统工艺温度和压力的条件下，不改变反应主体装置，只使用1～2 ppm浓度的简单金属卟啉，环己酮装置产能可以提高一倍，而环己酮生产成本可以降低15%。

   由于仿生催化工艺避开了传统工艺中产生污染的工序，该工艺还可显著减少环境污染。为期一周的工业试验表明，简单金属卟啉仿生催化环己烷空气氧化生产环己酮技术具有可行性。

   2004年至2005年，中石化巴陵分公司在引进的70 kt/a环己酮大型工业装置上，进行了为期两年的仿生催化工业连续稳定性试验。结果表明，郭灿城研发的仿生催化技术具备在大型装置上稳定运行的性能。该项目标志着我国仿生催化应用技术已具备国际领先水平。

   环己酮是制造己内酰胺、己二酸等尼龙产品生产中必需的中间体原料，在目前的国际工业界由环己烷空气氧化得到。而环己烷空气氧化生产环己酮被认为是国际上效率最低的化学工艺。仿生催化技术是我国具有独立知识产权的新技术，并有望解决环己酮生产工业中转化率低、污染环境、成本居高不下的难题。时任中国石化总裁王基铭表示，该技术每年将给中石化带来数亿元的经济效益。而时任中石化高级副总裁曹湘洪则表示，希望校企双方进一步合作,将制备环己酮的新技术推广应用，掀起“传统化学氧化工艺的新革命”。

   两院院士、“催化剂之父”闵恩泽评价其为近年来中国绿色化学领域三项跨越式进步的成果之一。

从事仿生催化事业30载

   郭灿城是我国恢复高考后的首批大学生，1985年在南开大学高振衡院士的实验室攻读硕士研究生，并在朱申杰先生指导下开展金属卟啉结构与催化性能关系研究。

   研究生毕业后的第一年，他申请的国家自然科学基金项目“μ-氧代双金属卟啉的合成及其仿生催化反应研究”得到南开大学周秀中教授和朱申杰教授的推荐，并因“该问题的最终解决将导致传统化学工业的革命性变革”的项目预期，而得到国家基金委化学部领导和会评专家的支持。

   郭灿城在仿生催化领域近30年的研究时间里，将全部精力用于承担与仿生催化相关的基础和技术研究项目。

   不申请承担与仿生催化无关的项目，不为发表论文进行与仿生催化无关的研究，这是郭灿城从事科学研究的准则。即使在研究经费困难的时期，郭灿城还是将企业委托的与仿生催化缺乏相关的300万元项目交给学院安排。不仅如此，为了攻破仿生催化技术工业应用中催化剂成本高的瓶颈，他自费建成相关试验装置，完成了国际上第一例卟啉化合物从试剂到工业产品的技术转化，并获得专利，使卟啉化合物批量价格降低到试剂价格的5%~10%。

   郭灿城发明的仿生催化氧化技术可以广泛应用于工业氧化过程。在环己烷仿生催化氧化新工艺在大型工业装置上完成工业试验以后，郭灿城又开展了甲苯仿生催化氧化生产无氯苯甲醛工艺以及环己烷一步仿生催化氧化生产己二酸工艺的研究。

   功夫不负有心人，无氯苯甲醛仿生催化生产工艺在2010年得到印度一家上市公司工业应用，而己二酸仿生催化生产工艺正由一家江苏民营企业投资2000万元建立1000 t/a规模的中试装置进行试验。

   面对一个又一个突破，郭灿城冷静如初。他说：“科学研究的动力源自个人的兴趣和对社会的责任，我很少考虑其他的方面。”

   当年一腔热情、初出茅庐的毛头小伙，现在已经成为中国仿生催化领域的探路者和引航人。为了将全部精力投入到仿生催化研究事业，郭灿城辞去了担任十多年的湖南大学化学化工学院院长职务，并将下一个研究目标锁定在仿生催化氧化反应分离同步工艺这一具有挑战性的新领域。未来，他将带给我们怎样的惊喜，让我们拭目以待。