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科学研究的开始和评价 钱逸泰 中国科技大学化学与材料学院 山东大学化学与化工学院

科学研究的开始和评价 钱逸泰 中国科技大学化学与材料学院 山东大学化学与化工学院. 科学研究的开始 基础科学研究的评价 我实验室纳米材料科研成果介绍 科学研究中的学风问题. 科　学　研　究　的　开　始. * 继承 老 师 晶体的形状 　文 献 BaLaCuO BiSrCuO 钻文献缝 化学家制备各种化合物 (Raveau) 积累性成果 物理学家重视性质 (Murer) 突破性成果 *合作和学习 Kroto 的话 引用和知识产权

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科学研究的开始和评价 钱逸泰 中国科技大学化学与材料学院 山东大学化学与化工学院

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  1. 科学研究的开始和评价钱逸泰中国科技大学化学与材料学院山东大学化学与化工学院科学研究的开始和评价钱逸泰中国科技大学化学与材料学院山东大学化学与化工学院 • 科学研究的开始 • 基础科学研究的评价 • 我实验室纳米材料科研成果介绍 • 科学研究中的学风问题

  2. 科　学　研　究　的　开　始 * 继承 老 师 晶体的形状 　文 献 BaLaCuO BiSrCuO 钻文献缝 化学家制备各种化合物 (Raveau) 积累性成果 物理学家重视性质 (Murer) 突破性成果 *合作和学习 Kroto 的话 引用和知识产权 个人交谈和致谢 *想和做的比例 Research Science (三思) *成绩和错误：面心立方Fe的低温制成 鹿儿岛新超导体 *数量和质量 国际上发表了十篇论文, 6篇是我们的

  3. 1962年山东大学毕业论文 显微镜下观察杂质对ADP晶体生长的影响 溶液放置一夜，温度变化区间为2060℃

  4. 纯态ADP

  5. KCl 1:40 1:40 CoCl2 1:40 1:40 1:40 1:40 LiCl Co(NO3)3 PbCl2 杂质含量均为0.1克离子/升

  6. 无机材料化学的机遇和挑战 五十年来无机化学家合成了成千上万种固体化合物，而物理学家从性质出发 通过结构选择出重要的化合物研究其性质，取得了突破性进展，材料的电学性质 和新超导体探索即是一个重要的例子。 一维的导电材料 Ir(CO)3Cl A. H. Reis, V. S. Hagley, and S. W. Peterson J. Am. Chem. Soc. 99 , 4184 (1977) 新超导材料的探索 ReO3的导电性与铜相比MIT Lincoln 实验室的 J.M. HonigBa(PbBi)O3 超导电性 Sleight, A.W. et al., Solid State Communications 17, 27(1975) La2CuO4 J.M. Longo. J. Sol. State. Chem., 6, 526 (1973) (Ba-La)2-Cu-O4结构和液氮温区电性Michel,C.Raveau, B.: Mat. Res. Bull., 20,667(1985) BaLaCu-O 超导电性J.G.Bednorz and K.A. Muller Possible High Tc Superconductivity in the Ba-La-Cu-O System, Z. Phys. B-Condensed Matter 64,189-193 (1986) Y-Ba-Cu-O 超导电性C. W. Chu Phys. Rev. Lett. 58, 908 (1987)

  7. BiSrCuO 的18K 超导电性 C. Michel, B. Raveau: Z. Phys. B 68 (1987)421 BiSrCaCuO 的80K超导电性 Hiroshi MAEDA et al., A New High-Tc Oxide Superconductor Without a Rare Earth Element, Japanese J. Appl Phys, Vol, 27 No.2 PL209 (1988) *TlBaCuO, Z.Z. Sheng, Herman 最近又有激动人心的事 Jun Nagamatsu, Norimasa Nakagawa et al., Superconductivity at 39K in magnesium diboride Nature, Vol, 410, 1 Mar. (2001) The Preparation and structure of magnesium boride, MgB2 Jones, M. & Marsh, R., J. Am. Chem. Soc., 76,1434-1436 (1954)

  8. 基础科学研究的评价 SCI(Science Citation Index) 美国科学信息研究所对科学论文建立的检索系统，收录各国期刊。 　对于基础研究的成果一般在刊物上以论文形式发表，刊物根据刊物文章的平均被引用情况分档次，发表的论文本身也可以从被引用的次数、引用论文的刊物和作者引用时的评价，对论文的水平作出相应的评价。

  9. 影响因子：期刊影响因子的一般计算方法为某期刊前两年发表的论文在这二年被引用次数除以该刊在前两年内发表的论文总数。影响因子：期刊影响因子的一般计算方法为某期刊前两年发表的论文在这二年被引用次数除以该刊在前两年内发表的论文总数。 即年指标：即年指标为当年发表的论文的被引用次数除以该刊当年的论文数，是表征期刊即时的反应速率。 半衰期：被引半衰期是衡量期刊老化速度的一种指标，即指某一期刊论文在某年时间被引的全部次数中，较新的一半是在最近多长一段时间内发表的，一般来说，被引半衰期长的期刊要比短的期刊影响更深远些。

  10. 1993－2001年中国 科技大学发表SCI 收录论文数与其它 国内高校比较

  11. 1998－2001年度中国科大和南京大学发表论 文被SCI收录及被引证篇数情况对比 南大被引证数 南大SCI收录 科大被引证数 科大SCI收录

  12. 中科院引文数据库，采用等级区域将各高校在SCI期刊上发中科院引文数据库，采用等级区域将各高校在SCI期刊上发 表的论文进行统计，从下面图表可看出，我校论文总数排名第4， 但我校在I区的篇数占总数的57.89%比例最高（北大52.48%， 清华49.32%,南大46.42%,复旦47.68%），该统计不仅反映 各高校在SCI上发表论文的数量比，也反映了这些论文的质量比。 等级区域是中科院引文数据库按各学科影响因子由大到小将期刊 排序后分区：I. 56分　II. 19分　III. 11分　VI. 4分　V. 2分 VI. 1分　 总分代表体量，I、II　代表水平。

  13. 化学领域科技论文产出力的核心区域分布

  14. 注：2004年共有49个单位参评

  15. 2001年科技论文总数按SCI人均排名 （SCI篇数原取自于中国科技大学科技处）

  16. 2000年高影响因子化学院与全校的论文数比较 化学与材料学院与物理和材料交叉发展

  17. 钱逸泰教授实验室部分博士生毕业期间 发表的SCI论文影响因子和统计表

  18. 苯热合成制纳米 GaN • 文献报道氮化镓的制备方法 • Ga 或 Ga 源和 NH3的反应 • 2Ga + 2NH3 1050-1100C 2GaN +3H2 W. C. Johnson et al., J. Phys. Chem. 36 (1932)2561 2)已含有Ga-N 鍵的化合物如 Ga(C2H5)3NH3或　[H2GaNH2]3 at 600 C 在 GaN J. W. Huang et al., Chem. Mater. 7 (1995)517 苯热合成制纳米 GaN GaCl3 + Li3N benzene GaN + 3LiCl 280-300C Yi Xie, Yitai Qian et al.,Science, 272(1996)1926-1927

  19. XRD pattern of the as-prepared Nanocrystalline GaN (Wurtzite GaN, 0 Rocksalt GaN Wurtzite GaN: a=3.188Å,c=5.170 Å Rocksalt GaN: a=4.100 Å TEM photo of nanocrystalline GaN ~ 30nm

  20. 纳米GaN 的HRTEM照片 箭头B: 岩盐型 GaN的 [100]方向;箭头 C:岩盐型的[110] 方向　 B区: d200=2.04  0.01Å C区: d200=2.04  0.01Å  a=4.08  0.02Å H. Xia et al., Phys Rev. B 47,(1993)12925

  21. 《Science》审稿人的评论 • 这篇有趣的论文报道了两个激动人心的成果：（1）在非常低的温度下苯热合成了结晶GaN；（2）观察到以前只在超高压下才出现的亚稳的立方岩盐型相。溶剂热合成共价非分子固体虽已知，但并非广泛知道，如Heath J. R. 发表在《Science》1992，258，1131中的论文（注：Heath 没有指出他的合成方法是溶剂热合成）。确实，我相信溶剂热合成可能正是现在作为一种重要的固体合成技术出现。何况，产生亚稳态固体结构（远离平衡态）是当前极其重要的方法，例如Parkinson, B 《Science》1995，270，1157的论文。本文描述了GaN岩盐型（高压相）在极其温和的条件下的形成。因此，我认为本文对《Science》读者而言处在有趣和非常有趣的边界上。当然，该稿的前言中应更好地强调该文对低温固体合成和对产生亚稳相固体二方面的贡献的重要性。

  22. 苯热合成GaN的工作（Science,1996,272:1926)共被 引用180余次，其中半数被国际重要杂志引用

  23. 苯热合成制GaN被引用二例 • *哥伦比亚大学Louis Brus教授在《Science》(Vol. 276, 1997)的文章中引用: “Catalysis may be involved in two recently reported reactions: GaN nanocrystals with the rock-salt structure have been made in benzene solvent at 280C and a pressure of about 50 bar, conditions far below the region of rock-salt thermodynamic stability (12)”. (P374) • *加州大学伯克利分校A.P. Alivisatos教授在《Science》(Vol. 276, 1997)的文章中引用: “A much wider range of materials may therefore be metastable in nanocrystals than in extended solids. Examples include high pressure rock-salt phases stable at ambient conditions in nanocrystalline GaN synthesized under pressure(25)”. (P401)

  24. Rice University的Valery N. Khabashesku等在Powder Synthesis and Characterization of Amorphous Carbon Nitride (Chem. Mater. 2000, 12, 3264-3270)的文章中写道:“The choice of these synthetic routes was influenced by known successful preparation of nitrides of lanthanides and transition metals through solid-state metathesis reactions such as MCln+ Li3N  MN + LiCl 26,27 and of gallium nitride by solvothermal reaction of GaCl3 and Li3N.28” (28)Xie, Y.; Qian, Y.; Wang, W.; Zhang, S.; Zhang, Y. Science 1996, 272, 1926.Beijing Institute of Technology的Qiang Fu, Chuan-Bao Cao, He-Sun Zhu在A solvothermal synthetic route to prepare polycrystalline carbon nitride(Chemical Physics Letters 1999, 314, 223–226)一文中写道:“Currently, a solvothermal method has been found to be an effective route to prepare these materials [16–20].” (18) Y. Xie, Y.T. Qian, W.Z. Wang, et al.,Science 272 1996 1926. (19) Y.D. Li, Y.T. Qian, H.W. Liao, et al., Science 281 1998 246.

  25. 山东大学晶体材料国家重点实验室的高善民等“苯热合成GaP纳米微晶介质中水氧对反应过程的影响”，《化学学报》58（6），613,2000，引用（参考文献6）。山东大学晶体材料国家重点实验室的高善民等“苯热合成GaP纳米微晶介质中水氧对反应过程的影响”，《化学学报》58（6），613,2000，引用（参考文献6）。 • Cornell University的Allen C. Ho等在Experimental and theoretical study of Li3N at high pressure(PHYSICAL REVIEW B 1999, 59, 6083)一文中引用我们的文章:“Interestingly, lithium nitride has been used by reacting it with gallium chloride, GaCl3 , in a solution of benzene to produce nanosized crystals of GaN.12” • (12) Y. Xie, Y.T. Qian, W.Z. Wang, et al., Science 272 1996 1926.

  26. I2 transporting assistant route to GaN nanocrystals J. Hu, Y.T. Qian et al.,Chem. Phys. Lett., 351 (2002) 229-234

  27. XRD pattern, TEM and HRTM images of the as-synthesized GaN Result: a pure phase of the rocksalt GaN F. Xu, Y. Xie et al, New J. Chem. 2003, 27, 565

  28. 金刚石的合成 文献报道: (1) 高温高压石墨相变制备金刚石 1300℃ 石墨 金刚石 5.5万大气压 F. P. Bundy et al., Nature, 176, 51 (1955) (2) 爆炸法制金刚石 N.R.Greiner et al., Nature,333,440 (1988) (3) 水热法生长金刚石，800℃, 1.4K bar 但需入金刚石晶种 X.-Z.Zhao et al., Nature, 385,513(1997) (4) CVD 法可用CH4或C2H2在高温下制金刚石膜 J.C. Angus, et al., J. Appl. Phys. 39,2915 (1968) (5) 高温常压下在Cl2/H2气氛下立方SiC转化为金刚石结构的碳 SiC+2Cl2 1000℃ SiCl4+C (金刚石) Yury Gogotsi et al., Nature,411,283 (2001)

  29. 金刚石的催化热解合成 Wurtz反应: (1855年) R1X＋R2X＋2Na R1-R2 - 2NaX [1] L. Finar, Organic Chemistry, Vol.1, p76. 用金属钠还原CCl4进行Wurtz反应：碳原子间将连成三维的sp3键结构, 即成金刚石。 • 1) 形成的黑色粉末线将玛瑙研钵磨毛 • 2) 经过酸洗处理后无定形碳含量减少，XRD能呈现出金刚石三强峰 • 3) Raman光谱测得金刚石1332特征峰 • 4) 粉末的比重＞3

  30. CCl4 + 4Na 700℃, Ni-Co C (diamond) + 4NaCl 金刚石的Raman光谱 金刚石的XRD衍射峰 • A reduction-pyrolysis synthesis of diamond • Yadong Li and Yitai Qian, Science,1998, 281, 246.文章被引用30次

  31. 审 稿 人 评 语 本文描述的研究, 如果可重复, 则不但激动人心而且很重要。因为金刚石在低的温度(700C), 低的压力和未使用晶种的条件下被合成出来。遗憾的是, 由于许多细节未被给出, 只有在这些细节被补充之后本文才能发表。否则会使金刚石合成领域的人们感到非常吃惊。第一, 对金刚石的产率应有一个估计。文中没有提到是否有作为主要副产物的石墨状的碳。第二, 需进行密度测试并报道其数据, 以用来判断是否无定形碳和金刚石同时存在。第三, 必须给出一个更完整的XRD图, 据此判断2q约26处石墨的强峰是否出现。第四, 应该给出Ni/Co合金的成分。第五, 应该报道没有使用催化剂的实验结果。…

  32. Science/Technology Concentrates • 稻草变黄金: • 从CCl4制金刚石 中国科学家已经发明了一种在比常规方法低得多的温度下合成金刚石粉末的技术，李亚栋、钱逸泰、和其在中国科技大学化学系和结构成份分析中心的同事们在Ni - Co催化剂存在的情况下，用钠和CCl4在700℃反应48小时形成金刚石[《Science》，281， 246（1998）]，这些科学家将其描述为“一个还原热解催化合成”。他们正在寻找基于过渡金属如：Ni, Co, Mn, Fe, Pt其它的催化剂和其它的卤代碳氢化合物，包括六氯乙烷和四溴化碳以提高产率，这些研究者认为这个方法也适用于制备其它的碳化物，例如：SiC和WC。 JULY 13, 1998 C&EN 55

  33. Science, Vol 281, Aug. 7, 1998, p.783 Dangerous Mixture 李亚栋、钱逸泰、廖洪维、丁轶等描述了一种用金属钠和CCl4反应合成金刚石的方法。这篇报道的读者们需要注意到钠和CCl4的混合物是极其危险的，在此之后的一段较短时间内，反应物对震动是敏感的，并且容易发生爆炸，这个反应的细节和其它文献可以参考L. Bretherick著的《危险化学手册》（Butterworths, London, ed. 3, 1985, p1317）。处理任何氯化碳，氢化物与碱金属的混合物是需要极其小心的。 John C. Angus Chemical Engineering Department, Case Western Reserve University Cleveland, OH 44106-7217, USA

  34. Response Angus指出CCl4 和Na 的混和物是危险的。我们赞同他的忠告。这个信息可以从手册上找到 (1)。手册中给出的例子，是在一个敞开的玻璃器皿中让较多的CCl4和Na接触相当长的时间。 在我们的报道中 (2) ， 我们进行的是一个高压下的反应，该反应是在一个可以耐400atm的发应釜中进行的。将CCl4和Na放入反应釜中只要几分钟。我们指出“适量的CCl4（5ml）和过量的金属Na(20g)放入容积为50ml的不锈钢反应釜中……反应釜保持在700℃48小时……”（2，p.246）. 随着反应的进行，产物的分子量迅速增加直到形成碳的聚集物。过量的Na加速碳的形成, 这个过程不增加反应釜里的压强。随着反应放热，反应釜温度迅速升高。然而, 反应釜（2.5Kg）的热容量可以缓冲这个过程。而且，CCl4产生了一个临界压力，在283℃为45atm。所以在这个温度范围内，压强不会反常的高。而且碳的聚集物的形成减缓了压力的增加, 然后到某一点后反应釜里的压强开始降低。 这个过程以后，反应釜里5ml(0.05mol)的CCl4和过量的Na的反应不是非常危险的。当然，处理整个高压过程反应要小心。关于进行CCl4和Na更大规模的反应是危险的，所以需要更深入的研究。 Yadong Li, Yitai Qian Department of Chemistry University of Science and Technology

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