2012年4月13日，由中国化学会主办，四川大学承办的中国化学会第28届学术年会在四川大学隆重开幕。本届年会恰逢中国化学会八十华诞，受到国际国内化学界同行高度重视，来自国内国际的包括50位两院院士和第三世界院士在内的4000多名化学界代表参加了此次盛会。

　　本届学术年会特别安排了“化学的创新与发展论坛”，清华大学薛其坤院士，中国科学院理化技术研究所陈创天院士，斯坦福大学Richard N. Zare教授，宾夕法尼亚大学Marsha I Lester教授，北京大学张礼和院士，中国科学院化学研究所姚建年院士，中国科学院高能物理研究所柴之芳院士，中科院大连化学物理研究所李灿院士，华东师范大学何鸣元院士，中国科学院化学研究所朱道本院士，中国科学院上海技术物理研究所褚君浩院士，中国科学院大连化学物理研究所俞红梅研究员，中科院长春应用化学研究所王献红研究员，中科院上海硅酸盐所张文清研究员出席了本次论坛。

　　本次论坛的主题是“化学的创新与发展”，十五个特邀报告中有九个报告与能源问题直接相关，其余六个报告也与能源问题间接相关，可见能源问题是此次论坛主题重点涵盖的，也是化学科学家所密切关注的;我们可以这样认为，能源问题是未来化学家所解决问题中的重中之重。

　　当前中国的能源结构中化石能源(煤、石油、天然气)占92%以上;在化石能源中 “相对多煤、贫油、少气”，化石能源尤其是煤的燃烧造成了严重的环境污染、能源浪费和大量的碳排放。另外，2012年中国原油对外依存度更是达到了57.9%。据估计，作为“用一点，少一点”的化石能源到2050年基本消耗殆尽，中国对于能源的消耗速度可能更快。因此，如果说19世纪是煤炭的世纪，20世纪是石油的世纪，那么21世纪世界能源将发生根本性的结构调整，各国都在努力发展可替代性能源。

　　面对能源的严重短缺，科学家在解决能源危机方面可以有多种选择。其一，广泛利用取之不尽的阳光、水、风等自然资源;其二，另辟蹊径，研究新技术、新材料，比如燃料电池、生物质能源、热电材料等;其三，大力发展核电事业;其四，发展循环经济，广泛利用现有的资源，比如二氧化碳的回收和利用，核废料的循环利用。

　　目前的新能源替代方式都共同面临很大困难：能量转换效率低、使用成本高、严重破坏环境，走向实际民用还有很长的路要走。比如中国是世界上太阳能电池生产大国，几乎提供了世界上所需的60%以上的太阳能电池板，但却是地地道道的太阳能应用小国；另外太阳能电池的热转化效率目前还停留在20%以下，生产成本和能耗也一直高居不下。燃料电池的工作流程属于零碳排放，原料来自取之不尽的氢和氧，具有诱人的前景，主要存在的问题是使用成本较高(30g铂/100kW)。太阳能光催化制氢面临巨大的挑战，需要化学、物理、材料、生物等学科的通力合作，太阳能制氢尚在工业化应用前的探索阶段。热电材料的研究也越来越热，2011年发表的相关论文已经超过了1300篇，但是目前最好的BiTe系列热电材料ZT值在1左右，要想达到成规模的实际应用，ZT值应该达到3以上。

　　何鸣元院士的报告题目是“在资源更替中，催化技术向何处去?”能源化工技术发展很大程度上依赖于催化过程的发展。在21世纪的能源更替，目前主导的化石能源要变成非主导，我们国家在这些方面也做了很大的努力。煤、天然气的利用，从合成气到合成油，或者直接将煤液化做油品，这些工作的原始的发明虽然不是源于中国，但是首先的工业化是在中国实现的。经济的可持续增长取决于资源和环境，我们在这两方面都有问题。从历史碳排放的积累看，我们对于全球碳排放的历史积累“贡献”比较小，但是我们国家的碳排放从1971年开始逐渐大幅上升。大规模低成本的二氧化碳捕获与二氧化碳的分解或重整一氧化碳和合成气，以及大规模氢气的获得(太阳能、风能和核能)使得从二氧化碳制甲醇成为可能，近期的研究报道表明甲烷直接氧化制甲醇也可望有重大突破。

　　何鸣元院士多次提到，估计到2050年石油资源用完之后，石脑油就没有了，到时候乙烯从哪儿来?从乙烯的氧化物或者从甲烷制取乙烯？这也是从事催化工作需要面临的一个问题。有报道，甲醇有可能成为解决二氧化碳的终极方案，甲醇经济的实现前提：甲醇的大规模广泛应用，低成本大规模的二氧化碳捕集，大规模氢气的获得，二氧化碳与氢气合成甲醇的工业化。

　　中国科学院高能物理所柴之芳院士报告的题目是“Some Issues on Nuclear Energy Radiochemistry”。国际原子能机构(IAEA)2011年4月28日发布公告中提到，发展核电的基本推动力没有变，核电仍然是许多国家能源战略的重要选项。中国要想成为制造业大国，能源的问题必须解决，因此核电是“战略必争”。在讲到核燃料循环后段化学时，柴院士提到，未来几十年，Purex为原型的水法流程将在后处理领域占据统治地位，干法后处理技术距离实际应用还有很大距离，但是其在未来燃料循环(快堆增值、ADS嬗变体系和先进核燃料循环)中的作用已初步得到认可。我国在干法技术方面投入少，基础差，队伍匮乏，已经多年未见研究成果。宜从战略高度，适时启动干法后处理技术的基础科研。

　　在放射性废物处理处置化学方面，以提高我国高放废物处置和环境修复为目标，研究典型放射性核素的化学种态、环境行为和生态效应，重点应关注：Np和Pu等锕系元素在环境中的化学种态及其变化规律;Tc、Ru、Sr等裂变产物在环境中的化学种态变化规律;易迁移核素的化学种态及其变化规律;胶体、腐殖质、微生物对核素迁移扩散的影响;重要放射性核素的地球化学模型。

　　柴院士提到了非洲加蓬共和国曾经存在一个大型的天然链式反应堆，运转了约50万年，让人吃惊的是这个巨大的反应堆对周围环境的热干扰局限在反应堆周围的四十米范围内，更让人吃惊的是核反应产生的废物并没有扩散，而是局限于矿区周围，迁移距离只有数米。因此，核能放射化学需要新的思想，新方法，新材料。

　　中国科学院化学研究所朱道本院士的报告题目是“关于能源的创新与发展”，着重介绍了热电材料的研发情况。热电材料是一种可以将热能和电能相互转换的功能材料，其理论依据是塞贝克效应和帕尔帖效应。 由于热电材料无机械运动部分、无工作无噪声、无液态或气态介质，因此不存在污染环境的问题。在环境污染和能源危机日益严重的今天，研发新型热电材料无疑具有很强重大意义。 因此，国际社会对于热电材料的研究越来越热，发表的论文也在逐年增加，据ISI统计，2010年发表的论文数量已经超过了1200篇。

　　一种高效的热电材料必须具有较大的热电势、较高的电导率和较低的热导率，也就是该材料必须“导电如晶体，导热如玻璃”，寻找同时具备这些特点的材料非常困难。

　　目前已知的性能比较高的电热材料主要有：碲化铋、碲化铅，硅锗合金，锑化物及其合金以及钴氧化物等，这些材料的热电优值ZT可以达到1左右。以上这些材料都是无机材料，那么有机半导体是否具有作为热电材料的潜质呢?朱院士详细汇报了Poly-Dx(M-ett)材料的热电性能，并现场做了演示。最后，该材料的ZT值在最好的情况下可以达到0.2左右，在目前已经发现的有机半导体材料中表现优异，但是作为走向民用的热电材料还有很长的路要走。

　　来自中国科学院理化技术研究所陈创天院士的报告题目是“KBBF晶体的独特光学性能和应用”。陈创天院士与大家分享了KBBF晶体的设计思路、研发过程以及优异的性能。

　　非线性光学晶体的一个重要性能是改变激光的波长。物理学规律告诉我们,波长每缩短一倍,存储的密度就会增加4倍。随着集成电路器件密度增加,器件的线度越来越小,随之制作集成电路的光刻技术要求光的波长越来越短。利用非线性光学晶体的倍频效应是产生短波长的重要方法。现在用的最多的非线性光学晶体是BBO、LBO和KTP。高效非线性光学材料属于国家保密技术，上个世纪80年代美国政府把KTP晶体作为高度保密的高科技产品，严格限制对非盟国出口。用于激光的晶体必须具备以下特点：适中的非线性光学效应，大的晶体双折射率，晶体在紫外区域的截止边要小于170纳米。KBBF晶体的研制成功创造了非线性光学性能的三个第一：紫外光谱区最宽的可相位匹配范围，最宽的温度范围以及最高的光损伤阈值，到目前为止KBBF是所有非线性光学晶体中性能最好的。Nature杂志在2009年发表专题评述论文，指出：“中国是目前唯一能够研制此晶体的国家，这真是一块完美的晶体，它确实可以使某些领域向前发展——前提是如果你能得到它”。最后陈创天院士详细介绍了KBBF与目前应用的LBO、BBO相比较，其紫外谐波光输出能力。

　　清华大学薛其坤院士报告题目是“非常规高温超导到底非常规在什么地方?”。自从1986年发现铜氧化物高温超导电性到今天，超导机理仍然是物理学界未解的最重要的科学难题之一。四年前铁基高温超导的发现，似乎使这一问题变得更加扑朔迷离。之所以把这些材料称之为非常规超导体，简单的原因是其配对波函数不是简单金属超导体的s波，其超导机理不能用狭义的BCS理论解释。究竟这些“非常规超导体”到底非常规在哪里?能用常规的理论去理解“非常规”性质吗?有明确的办法而不是通过“盲目”合成新材料来提高高温超导体的超导转变温度吗?薛其坤院士从原子水平上薄膜材料的控制生长、高灵敏度实验技术的发展与应用、化学家将能起到的重要作用等方面回答这些问题。

　　中科院大连化学物理研究所俞红梅研究员的报告题目是“低温燃料电池发展中的几个科学与技术问题”。燃料电池车性能已经达到了传统汽车的水平，民用燃料电池在降低成本时使用寿命面临很大的挑战，“低成本+长寿命”是燃料电池民品商业化面临的问题。燃料电池车成本高主要原因是铂用量大，目前的用量是30g/100kW，大规模商业化目标是5-10g/100kW，理想状况是把催化剂有序地组装到基体上。

　　李灿院士的报告题目是“催化科学和技术的未来发展，太阳能利用的科学挑战”。催化在能源、环境、资源优化等领域一直发挥着重要的作用，标领着化学的最前沿和发展方向，也是国民经济可持续发展的关键技术之一，因此催化虽然是一门老学科，但是长盛不衰。据不完全统计，欧美国家催化对于GDP里的贡献达到了20-30%，我们国家也至少达到15%左右，这是一个非常了不起的贡献。目前我们国家在催化技术方面仍然落后于发达国家，由于正处于工业生产转型期，所以催化技术的发展空间很大。西方国家传统工业催化技术市场日趋饱和，在这方面的研究投入实际在下降。国内对于催化研究的投入逐年增加，催化基础研究已经达到了发达国家水平，逐渐摆脱了跟踪模仿，不断出现具有自主知识产权的重大应用成果。同时我们要时刻注意发达国家的发展趋势，适时从传统的化石能源相关催化技术逐步向低碳、洁净、可持续能源发展的催化技术转型。

　　太阳能科学利用是当今世界基础科学的重大前沿难题，也是人类社会可持续发展的必然选择，太阳能光催化制氢面临巨大的挑战，需要化学、物理、材料、生物等学科的通力合。