(整理)化学未来的发展趋势.

白春礼：对化学未来的发展趋势的阐述以及对于广大化学工作者的期望发布时间：2011-06-07 【字号：小中大】谈一下化学未来的发展，有四点趋势。

化学将向更广度、更深层次的方向延伸；新工具的不断创造和应用促进化学创新发展；绿色化学将引起化学化工生产方式的变革；化学在解决战略性，全局性，前瞻性重大问题当中将继续发挥更大的作用。

化学向更广更深的层次延伸体现在几个方面，对原子，分子的认识将更为深入，多层次分子研究更为系统，创造新分子，新材料的基础上更加注重功能性。

超分子是一个分子结构与宏观性能的关键纽带，是产生更高级结构的基础。

如何设计超分子结构和材料，对复杂生命体系的理解和模拟及调控都是前沿的课题。

这是化学向更深层次，更复杂拓展的延伸。

新工具的创造和应用会促进化学的发展，随着技术能力和仪器设备的不断进步，空前准确和灵敏的仪器不断被创造和应用，科学家不仅能在原子，分子甚至电子层次观察并研究微观世界的性质，而且能够对其物质结构和能量过程进行操控。

1981年，人类实现了观察单个原子的愿望，实现了移动单个原子和单个分子，促进了化学的创新和发展。

同步辐射及各种实验方法和技术的改进，使同步辐射光源在化学研究领域中发挥重要的作用，比如真空紫外辐射光可以在量的水平上观察化学共振态。

原位气固反应X射线吸收精细结构谱实验新方法，各种应用促进了化学向更深层次的发展。

绿色化学将促进化学化工生产方式的变革，绿色化学不仅是对现有过程的改进和新过程的研究，未来化学的研究将更加注重绿色产品设计的理念。

绿色化学将注重经济，高效，制备与人类生活相关的物质，绿色化学不仅是创造可持续的化学产品，也需要变废为宝，将今天的废弃物变为明天有用的资源，将引起化学化工的变革。

美国在1995年设立了总统绿色化学挑战奖，07年通过了绿色化学研究和发展法案。

日本在上世纪90年代旨在防止全球气候变暖，在21世纪重建绿色地球的新阳光计划开始实施，主要内容为能源和环境技术研究开发。

97年德国提出为环境而研究的计划。

化学家开发了大量的化学合成反应，制备人类息息相关的物质，超过80%的化学生产需要催化剂，70%以上的化学化工过程使用溶剂。

我们现在考虑如果从合成方法学来讲，原子经济学，计算化学，绿色化学结合，合成方法学的角度上进行绿色化学的研究。

80%化学品的生产需要催化剂，如何通过发展新型的高效催化剂高稳定性，并且在制造的过程中对环境是无害，使用的过程可以回收再利用，使催化剂不污染环境这也是一个非常重要的方面。

70%以上的化学化工过程要使用溶剂，我们要采用绿色的溶剂，二氧化碳做溶剂，离子液体，聚乙二醇等等使之更加清洁和可持续。

绿色化学还需要变废为宝，把引起气候变暖的二氧化碳转化利用，通过开发新的技术进行转化应用。

前不久我们曾经在宝钢与新西兰研究一个新的技术，利用钢厂的尾气对二氧化碳进行转化研究。

秸秆，树木，藻类转化为燃料，重要化学品核材料，木质素，纤维素为原料的新化学反应，粘土等天然无毒原料在材料科学中的应用，不仅是创造新一代的可持续的化学产品，还要考虑如何变废为宝，这是下一步发展的重要方面。

第四方面，化学在解决全局性，前瞻性，战略性的重大问题中会发挥重要的作用，社会的发展不断对化学发展提出新的需求，比如能源危机要求我们如何像光合作用那样高效的利用太阳能。

前不久有仿造树叶的光合作用来高效利用太阳能。

环境保护方面如何控制降解驱除污染，资源利用方面必须做到合理高效的利用资源，最大显著的利用资源，材料方面绿色化及智能化，可再生循环利用，社会安全方面防患于未然，比如易燃品，爆炸品的检查和防护，有很多的工作需要化学家发挥更大的作用。

刚才讲了环境，能源，资源利用等方面，在材料化学方面，要设计铸造分子，生命科学方面不仅是研究生命起源，调控机制，疾病发生机制和药物的作用机制，在脑科学和认知科学方面，如何在生物分子的水平上认识结构，化学都有十分重要的作用。

对于广大化学工作者提出几点期望，化学家要挑战自身的原始创新能力，培养造就出杰出的化学家，争取在未来百年化学的发展史上更多的刻上中国人的名字。

化学家要挑战自身的创造能力，提出绿色、高效，智能的解决方案，提出变革性的技术，开展一场绿色革命，使我们的化学与化工产生革命性的变化，实现化工化学的转型。

化学家要勇于承担社会责任，引导公众关关注化学，了解化学，创造更加绿色，安全的化学产品，创造我们更加美好的生活，美好的未来。

化学引导着发现与创造，化学是最具有创新性的一个学科，化学是唯一的一个学科，一个领域，能够合成新的物质，稳定存在新的物质。

化学是带来重大发明创造的学科，支撑了人类社会可持续发展，引领了科学与技术进步，化学将向更广度深度的方向延伸，必将促进能源，环境，材料，生命等战略领域的发展。

化学的发展是无限的，人类的认知创造能力是无限的，衷心地祝愿我国的化学家能够借助国际化学年东风，以更加创新的意志，更加崇高的责任感和使命感共同迎接新一轮的黄金时代。

谢谢大家！当代无机化学发展前沿；【论文摘要】:无机化学是化学学科里其它各分支学科；当前无机化学的发展趋向主要是新型的无机化合物的合；根据国际上最新进展和我国的具体情况,文章就“无机；一、无机合成与制备化学研究进展；无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要；（一）极端条件合成；在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法；（二）软化学合成；与极端条件下的合成当代无机化学发展前沿【论文摘要】: 无机化学是化学学科里其它各分支学科的基础学科，在近年来取得较突出的进展，主要表现在固体材料化学、配位化学等方面。

未来无机化学的发展特点是各学科交叉纵横相互渗透，用以解决工业生产与人民生活的实际问题。

文章就当代无机化学研究的前沿与未来发展趋势做了简要阐述。

当前无机化学的发展趋向主要是新型的无机化合物的合成和应用，以及新的研究领域的开辟和建立。

因此21世纪理论与计算方法的运用将大大加强理论和实验更加紧密的结合。

同时各学科间的深入发展和学科间的相互渗透，形成许多学科的新的研究领域。

例如，生物无机化学就是无机化学与生物学结合的边缘学科；固体无机化学是十分活跃的新兴学科；作为边沿学科的配位化学日益与其它相关学科相互渗透与交叉。

根据国际上最新进展和我国的具体情况,文章就“无机合成与制备化学研究进展”和“我国无机化学最新研究进展”两个方面进行阐述：一、无机合成与制备化学研究进展无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位, 是化学和材料科学的基础学科。

发展现代无机合成与制备化学, 不断地推出新的合成反应和路线或改进和绿化现有的陈旧合成方法,不断地创造与开发新的物种, 将为研究材料结构、性能(或功能) 与反应间的关系、揭示新规律与原理提供基础。

近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面：（一）极端条件合成在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成, 并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。

超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一个重要分支。

与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合成与晶化, 即温和条件下的合成或软化学合成。

由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的不易控制性, 减弱了材料合成的定向程度。

而温和条件下的合成化学——即“软化学合成”, 正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点, 因而在无机材料合成化学的研究领域中占有一席之地。

（三）缺陷与价态控制缺陷与特定价态的控制是固体化学和固体物理重要的研究对象, 也是决定和优化材料性能的主要因素。

材料的许多性质如发光、导电、催化等都和缺陷与价态有关。

晶体生长行为和材料的反应性与缺陷关系密切, 因此, 缺陷与价态在合成中的控制显然成为重要的科学题。

缺陷与特定价态的生成和变化与材料最初生成条件有关, 因此，可通过控制材料生成条件来控制材料中的缺陷和元素的价态。

（四）计算机辅助合成计算机辅助合成是在对反应机理有了了解的基础上进行的理论模拟过程。

国际上一般为建立与完善合成反应与结构的原始数据库, 再在系统研究其合成反应与机理的基础上, 应用神经网络系统并结合基因算法、退火、mon te2carlo 优化计算等建立有关的合成反应数学模型与能量分布模型, 并进一步建立定向合成的专家决策系统。

（五）组合化学组合化学是利用组合论的思想和理论, 将构建单元通过有机/无机合成或化学法修饰, 产生分子多样性的群体(库) , 并进行优化选择的科学。

组合化学用于合成肽组合库, 也称组合合成、组合库和自动合成法。

组合方法同时用n 个单元与另外一组n′个单元反应, 得到所有组合的混合物,即n+ n′个构建单元产生n×n′批产物。

理想合成是从易得的起始物开始, 经过一步简单、安全、环境友好、反应快速、100% 产率获得目标产物。

趋近理想合成策略之一是开发一步合成反应，如富勒烯及相关高级结构的合成, 从易得的石墨出发, 只需一步反应即得到目标产物, 产率44%。

趋近理想合成策略之二为单元操作。

相对复杂的分子, 如药物、天然产物的合成, 需要多步反应完成。

在自然界里, 生物采取多级合成的策略,在众多酶的作用下, 用前一步催化反应的产物作为后续反应的起始物, 直至目的产物的生成。

（七）仿生合成仿生合成无论从理论还是从应用上都将具有非常诱人的前景。

无机合成与制备化学在生物矿化、有机/无机纳米复合、无机分子向生物分子转化等研究领域发挥重要作用。

用一般常规方法难于进行的非常复杂的合成如何利用生物合成将其变为高效、有序、自动进行的合成。

例如生物体对血红素的合成可以从最简单的酪氨酸经过一系列酶的作用很容易地合成出结构极为复杂的血红素。

因此,仿生合成将成为21 世纪合成化学中的前沿领域。

二、我国无机化学研究最新进展近几年我国无机化学基础研究取得突出进展，成果累累，主要在以下几个方面取得了令人瞩目的成绩：(1) 中科大钱逸泰、谢毅研究小组在水热合成工作的基础上，在有机体系中设计和实现了新的无机化学反应，在相对低的温度下制备了一序列非氧化物纳米材料。

溶剂热合成原理与水热合成类似，以有机溶剂代替水，在密封体系中实现化学反应。

他们在苯中280度下将gacl3和li3n反应制得纳米gan的工作发表在science上。

(2) 吉林大学冯守华、徐如人研究组应用水热合成技术，从简单的反应原料出发成功地合成出具有螺旋结构的无机-有机纳米复合材料，m（4，4'-bipy）2(vo2)2(hpo4)4(m=co;ni)。

在这两个化合物中，po4四面体和vo4三角双锥通过共用氧原子交替排列形成新颖的v/p/o无机螺旋链。