科学研究的开始和评价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

* 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

科　学　研　究　的　开　始

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 2060℃

Al2(SO4)3 Al(NO3)3Cr(NO)3

1:40 1:40 1:40

杂质含量均为0.1克离子/升

纯态 ADP

KCl

LiCl

CoCl2

PbCl2Co(NO3)3

1:401:40

1:401:40

1:40

1:40

杂质含量均为 0.1 克离子 / 升

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. Honig 　 Ba(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 TcSuperconductivity in the Ba-La-Cu-O System, Z. Phys. B-CondensedMatter 64,189-193 (1986)

Y-Ba-Cu-O 超导电性 C. W. Chu Phys. Rev. Lett. 58, 908 (1987)

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)

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。

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。

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

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

1998 1999 2000 2001 2002300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

科大科大被引证数

1261

1135

986

899

746

1078

937

803

710

552

903880

784

705

443

1020

647638

494

368

南大被引证数 南大 SCI收录科大被引证数 科大 SCI收录

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。

化学领域科技论文产出力的核心区域分布位次 机构名称 总分

1 中国科大 2140

2 南京大学 2070

3 北京大学 2041

4 复旦大学 1830

5 中科院化学所 1757

6 中科院上海有机化学所 1727

7 南开大学 1724

8 中科院大连化学物理所 1701

9 中科院长春应用化学所 1658

10 吉林大学 1496

注： 2004 年共有 49 个单位参评

20012001 年科技论文总数按年科技论文总数按 SCISCI人均排名人均排名（SCI篇数原取自于中国科技大学科技处）

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

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

姓 名 因子和 篇数 单篇最高因子 毕业时间谢 毅 29.719 10 23.605 1996 年李亚栋 40.05 6 23.605 1998 年王文中 19.67 9 5.948 1998 年俞书宏 20.198 13 3.273 1998 年钱雪峰 7.230 7 2.990 1998 年胡俊青 17.911 8 3.695 2000 年陆轻铱 14.812 8 3.906 2000 年占金华 17.707 11 5.522 2000 年张卫新 14.614 11 2.990 2000 年蒋 阳 15.515 7 6.025 2001 年韩兆慧 15.697 10 3.580 2001 年杨 剑 14.729 6 3.580 2001 年杨 晴 13.777 9 3.586 2002 年王春瑞 13.263 9 2.304 2002 年李 庆 12.383 10 2.379 2002 年

苯热合成制纳米 GaN

文献报道氮化镓的制备方法1) Ga 或 Ga 源和 NH3 的反应 2Ga + 2NH3 1050-1100C

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

280-300C Yi Xie, Yitai Qian et al., Science, 272(1996)1926-1927

XRD pattern of the as-preparedNanocrystalline GaN

(Wurtzite GaN, 0 Rocksalt GaNWurtzite GaN: a=3.188Å,c=5.170 ÅRocksalt GaN: a=4.100 Å

TEM photo of nanocrystallineGaN ~ 30nm

H. Xia et al., Phys Rev. B47,(1993)12925

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 0.01ÅC 区 : d200=2.04 0.01Å a=4.08 0.02Å

纳米 GaN 的HRTEM照片

•《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。

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

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 280C 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)

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.2

8”

(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.

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.

J. Hu, Y.T. Qian et al., Chem. Phys. Lett., 351 (2002) 229-234

I2 transporting assistant route to GaN nanocrystals

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

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 SiCl℃ 4+C (金刚石 ) Yury Gogotsi et al., Nature,411,283 (2001)

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

CCl4 + 4Na 700℃, Ni-Co C (diamond) + 4NaCl

金刚石的 XRD衍射峰 金刚石的 Raman光谱

•A reduction-pyrolysis synthesis of diamondYadong Li and Yitai Qian, Science,1998, 281, 246. 文章被引用 30 次

审 稿 人 评 语审 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 (700C), 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 X

RD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。…

•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

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. AngusChemical Engineering Department,

Case Western Reserve University

Cleveland, OH 44106-7217, USA

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

对金刚石制备的二次引用●普林斯顿大学地球科学系 Subarnarekha De 等在《 Earth and Planetary Sci

ence Letters》 (1998, 164) 题为 Microstructural observations of polycrystalline

diamond: a contribution to the carbonado conundrum 中引用 :“ 最后 , Zhao等[63] 和 Li等 [64] 最近的实验中使人联想到在黑金刚石的形成过程中 , 可能还有其它因素涉及到其形成过程。这两位作者的工作显示，在明显低的压力、温度和水热条件下 ,金刚石可以长在数十毫米大小的团聚体中。… Li等的反应使用CCl4 作为碳源 , Na 作为还原剂 , Ni-Co 作为催化剂。…” (P 431)

●亚利桑那州立大学 Paul F. McMillan教授在《 Current Opinion in Solid Stat

e & Mater. Sci.》（ 1999, 4）的文章 High pressure synthesis of solids 中评述 :

“ 在固体的高压合成 (综述中 ) 评述 :“ 可能今年最有趣的报道之一就是介稳相合成块体 ( 而非薄膜 )金刚石。该合成路线是一个热解反应 , 其中 CCl4 700ºC

下与金属钠发生反应 (请注意与此反应相关的潜在危险 !) [**13] 。”

作者指出文中打两个星号的引文为 outstanding interest (P172)

Diamond formation by reduction of carbon dioxide at low temperatures

Raman spectrum of a diamond particle.

Z.S . Lou, Q.W. Chen and Y. T. Qian

J. Am. Chem. Soc. 2003, 125,9302

20 40 60 80 100 120 140

d(331)d(311)

d(220)

d(111)

*

nnnn

n

n

n

g (002)

Rel

ativ

e I

nte

nsi

ty (

a.u

.)

2 (degree)

The XRD pattern of products: n-diamond peaks (marked with “n”); cubic diamond peaks (marked with “d”); graphite peak (marked with “g”)

cat.2Mg + CCl4

C + 2MgCl2

镁还原法合成 N-diamond

(a) FE-SEM images showing the products consist of many of regular octahedrons; (b) TEM image of an individual n-diamond crystal; (c) ED pattern of n-diamond .

EDX spectrum of diamond Raman spectrum of diamond

X光被晶体衍射Laue 的诺贝尔奖

科学研究中的学风问题

谢 谢大家 !

感谢安徽理工大学领导的邀请