南京工業大學做鈣鈦礦教授
『壹』 關於納米材料的問題
在充滿生機的21世紀，信息、生物技術、能源、環境、先進製造技術和國防的高速發展必然對材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲和超快傳輸等對材料的尺寸要求越來越小；航空航天、新型軍事裝備及先進製造技術等對材料性能要求越來越高。新材料的創新，以及在此基礎上誘發的新技術。新產品的創新是未來10年對社會發展、經濟振興、國力增強最有影響力的戰略研究領域，納米材料將是起重要作用的關鍵材料之一。納米材料和納米結構是當今新材料研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最接近應用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結構取得了引人注目的成就。例如，存儲密度達到每平方厘米400g的磁性納米棒陣列的量子磁碟，成本低廉、發光頻段可調的高效納米陣列激光器，價格低廉高能量轉化的納米結構太陽能電池和熱電轉化元件，用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強高韌納米復合材料等的問世，充分顯示了它在國民經濟新型支柱產業和高技術領域應用的巨大潛力。正像美國科學家估計的「這種人們肉眼看不見的極微小的物質很可能給予各個領域帶來一場革命」。納米材料和納米結構的應用將對如何調整國民經濟支柱產業的布局、設計新產品、形成新的產業及改造傳統產業注入高科技含量提供新的機遇。 研究納米材料和納米結構的重要科學意義在於它開辟了人們認識自然的新層次，是知識創新的源泉。由於納米結構單元的尺度（1～100urn）與物質中的許多特徵長度，如電子的德布洛意波長、超導相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當，從而導致納米材料和納米結構的物理、化學特性既不同於微觀的原子、分子，也不同於宏觀物體，從而把人們探索自然、創造知識的能力延伸到介於宏觀和微觀物體之間的中間領域。在納米領域發現新現象，認識新規律，提出新概念，建立新理論，為構築納米材料科學體系新框架奠定基礎，也將極大豐富納米物理和納米化學等新領域的研究內涵。世紀之交高韌性納米陶瓷、超強納米金屬等仍然是納米材料領域重要的研究課題；納米結構設計，異質、異相和不同性質的納米基元（零維納米微粒、一維納米管、納米棒和納米絲）的組合。納米尺度基元的表面修飾改性等形成了當今納米材料研究新熱點，人們可以有更多的自由度按自己的意願合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設計納米結構原理性器件以及納米復合傳統材料改性正孕育著新的突破。 1研究形狀和趨勢 納米材料制備和應用研究中所產生的納米技術很可能成為下一世紀前20年的主導技術，帶動納米產業的發展。世紀之交世界先進國家都從未來發展戰略高度重新布局納米材料研究，在千年交替的關鍵時刻，迎接新的挑戰，抓緊納米材料和柏米結構的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標進行研究是十分重要的。 納米材料誕生州多年來所取得的成就及對各個領域的影響和滲透一直引人注目。進入90年代，納米材料研究的內涵不斷擴大，領域逐漸拓寬。一個突出的特點是基礎研究和應用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉化速度之快出乎人們預料，基礎研究和應用研究都取得了重要的進展。美國已成功地制備了晶粒為50urn的納米cu材料，硬度比粗晶cu提高5倍；晶粒為7urn的pd，屈服應力比粗晶pd高5倍；具有高強度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關注，晶粒的納米化為解決這一問題帶來了希望， 根據納米材料發展趨勢以及它在對世紀高技術發展所佔有的重要地位，世界發達國家的政府都在部署本來10～15年有關納米科技研究規劃。美國國家基金委員會（nsf）1998年把納米功能材料的合成加工和應用作為重要基礎研究項目向全國科技界招標；美國darpa（國家先進技術研究部）的幾個計劃里也把納米科技作為重要研究對象；日本近年來制定了各種計劃用於納米科技的研究，例如 ogala計劃、erato計劃和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究計劃，1997年，納米科技投資1.28億美元；德國科研技術部幫助聯邦政府制定了1995年到2010年15年發展納米科技的計劃；英國政府出巨資資助納米科技的研究；1997年西歐投資1.2億美元。據1999年7月8日《自然》最新報道，納米材料應用潛力引起美國白宮的注意；美國總統柯林頓親自過問納米材料和納米技術的研究，決定加大投資，今後3年經費資助從2.5億美元增 加至5億美元。這說明納米材料和納米結構的研究熱潮在下一世紀相當長的一段時間內保持繼續發展的勢頭。 2國際動態和發展戰略 1999年7月8日《自然》（400卷）發布重要消息 題為「美國政府計劃加大投資支持納米技術的興 起」。在這篇文章里，報道了美國政府在3年內對納米技術研究經費投入加倍，從2.5億美元增加到5億美元。柯林頓總統明年2月將向國會提交支持納米技術研究的議案請國會批准。為了加速美國納米材料和技術的研究，白宮採取了臨時緊急措施，把原1.97億美元的資助強度提高到2.5億美元。《美國商業周刊》8月19日報道，美國政府決定把納米技術研究列人21世紀前10年前11個關鍵領域之一，《美國商業周刊》在掌握21世紀可能取得重要突破的3個領域中就包括了納米技術領域（其它兩個為生命科學和生物技術，從外星球獲得能源）。美國白宮之所以在20世紀即將結束的關鍵時刻突然對納米材料和技術如此重視，其原因有兩個方面：一是德科學技術部1996年對2010年納米技術的市場做了預測，估計能達到14400億美元，美國試圖在這樣一個誘人的市場中佔有相當大的份額。美國基礎研究的負責人威廉姆斯說：納米技術本來的應用遠遠超過計算機工業。美國白宮戰略規劃辦公室還認為納米材料是納米技術最為重要的組成部分。在《自然》的報道中還特別提到美國已在納米結構組裝體系和高比表面納米顆粒制備與合成方面領導世界的潮流，在納米功能塗層設計改性及納米材料在生物技術中的應用與歐共體並列世界第一，納米尺寸度的元器件和納米固體也要與日本分庭抗禮。1999年7月，美國加尼福尼亞大學洛杉礬分校與惠普公司合作研製成功100urn晶元，美國明尼蘇達大學和普林斯頓大學於1998年制備成功量子磁碟，這種磁碟是由磁性納米棒組成的納米陣列體系，10bit／s尺寸的密度已達109bit／s，美國商家已組織有關人員迅速轉化，預計2005年市場為400億美元。1988年法國人首先發現了巨磁電阻效應，到1997年巨磁電阻為原理的納米結構器件已在美國問世，在磁存儲、磁記憶和計算機讀寫磁頭將有重要的應用前景。 最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體，預計將給彩色印橡帶來革命性的變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷製品的改性等方面很可能給傳統產業和產品注入新的高科技含量，在未來市場上佔有重要的份額。納米材料在醫葯方面的應用研究也使人矚目，正是這些研究使美國白宮認識到納米材料和技術將佔有重要的戰略地位。原因之二是納米材料和技術領域是知識創新和技術創新的源泉，新的規律新原理的發現和新理論的建立給基礎科學提供了新的機遇，美國計劃在這個領域的基礎研究獨占「老大」的地位。 3國內研究進展 我國納米材料研究始於80年代末，「八五」期間，「納米材料科學」列入國家攀登項目。國家自然科學基金委員會、中國科學院、國家教委分別組織了8項重大、重點項目，組織相關的科技人員分別在納米材料各個分支領域開展工作，國家自然科學基金委員會還資助了20多項課題，國家「863」新材料主題也對納米材料有關高科技創新的課題進行立項研究。1996年以後，納米材料的應用研究出現了可喜的苗頭，地方政府和部分企業家的介入，使我國納米材料的研究進入了以基礎研究帶動應用研究的新局面。 目前，我國有60多個研究小組，有600多人從事納米材料的基礎和應用研究，其中，承擔國家重大基礎研究項目的和納米材料研究工作開展比較早的單位有：中國科學院上海硅酸鹽研究所、南京大學。中國科學院固體物理研究所、金屬研究所、物理研究所、中國科技大學、中國科學院化學研究所、清華大學，還有吉林大學、東北大學、西安交通大學、天津大學、青島化工學院、華東師范大學，華東理工大學、浙江大學、中科院大連化學物理研究所、長春應用化學 研究所、長春物理研究所、感光化學研究所等也相繼開展了納米材料的基礎研究和應用研究。我國納米材料基礎研究在過去10年取得了令人矚目的重要研究成果。已採用了多種物理、化學方法制備金屬與合金（晶態、非晶態及納米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物納米粉體，建立了相應的設備，做到納米微粒的尺寸可控，並製成了納米薄膜和塊材。在納米材料的表徵、團聚體的起因和消除、表面吸附和脫附、納米復合微粒和粉體的製取等各個方面都有所創新，取得了重大的進展，成功地研製出緻密度高、形狀復雜、性能優越的納米陶瓷；在世界上首次發現納米氧化鋁晶粒在拉伸疲勞中應力集中區出現超塑性形變；在顆粒膜的巨磁電阻效應、磁光效應和自旋波共振等方面做出了創新性的成果；在國際上首次發現納米類鈣鈦礦化合物微粒的磁嫡變超過金屬gd；設計和制備了納米復合氧化物新體系，它們的中紅外波段吸收率可達 92％，在紅外保暖纖維得到了應用；發展了非晶完全晶化制備納米合金的新方法；發現全緻密納米合金中的反常hall－petch效應。 近年來，我國在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國際上的關注。一是大面積定向碳管陣列合成：利用化學氣相法高效制備純凈碳納米管技術，用這種技術合成的納米管，孔徑基本一致，約20urn，長度約100pm，納米管陣列面積達到 3mm 3mm。其定向排列程度高，碳納米管之間間距為100pm。這種大面積定向納米碳管陣列，在平板顯示的場發射陰極等方面有著重要應用前景。這方面的文章發表在1996年的美國《科學》雜志上。二是超長納米碳管制備：首次大批量地制備出長度為2～3mm的超長定向碳納米管列陣。這種超長碳納米管比現有碳納米管的長度提高1～2個數量級。該項成果已發表於1998年8月出版的英國《自然》雜志上。英國《金融時報》以「碳納米管進入長的階段」為題介紹了有關長納米管的工作。三是氮化嫁納米棒制備：首次利用碳納米管作模板成功地制備出直徑為3～40urn、長度達微米量級的發藍光氮化像一維納米棒，並提出了碳納米管限制反應的概念。該項成果被評為1998年度中國十大科技新聞之一。四是硅襯底上碳納米管陣列研製成功，推進碳納米管在場發射平面和納米器件方面的應用。五是制備成功一維納米絲和納米電纜，該成果研究論文在瑞典召開的1998年第四屆國際納米會議宣讀後，許多外國科學家給予高度評價。六是用苯熱法制備納米氮化像微晶；發現了非水溶劑熱合成技術，首次在300℃左右製成粒度達30urn的氮化鋅微晶。還用苯合成制備氮化鉻（crn）、磷化鈷（cop）和硫化銻（sbs）納米微晶，論文發表在1997年的《科學》雜志上。七是用催化熱解法製成納米金剛石；在高壓釜中用中溫（70℃）催化熱解法使四氯化碳和鈉反應制備出金剛石納米粉，論文發表在1998年的《科學》雜志上。美國《化學與工程新聞》雜志還發表題為「稻草變黃金---從四氯化碳（cc14）製成金剛石」一文，予以高度評價。 我國納米材料和納米結構的研究已有10年的工作基礎和工作積累，在「八五」研究工作的基礎上初步形成了幾個納米材料研究基地，中科院上海硅酸鹽研究所、南京大學、中科院固體物理所、中科院金屬所、物理所、中國科技大學、清華大學和中科院化學所等已形成我國納米材料和納米結構基礎研究的重要單位。無論從研究對象的前瞻性、基礎性，還是成果的學術水平和適用性來分析，都為我國納米材料研究在國際上爭得一席之地，促進我國納米材料研究的發展，培養高水平的納米材料研究人才做出了貢獻。在納米材料基礎研究和應用研究的銜接，加快成果轉化也發揮了重要的作用。目前和今後一個時期內這些單位仍然是我國納米材料和納米結構研究的中堅力量。 在過去10年，我國已建立了多種物理和化學方法制備納米材料，研製了氣體蒸發、磁控濺射、激光誘導cvd、等離子加熱氣相合成等10多台制備納米材料的裝置，發展了化學共沉澱、溶膠一凝膠、微乳液水熱、非水溶劑合成和超臨界液相合成制備包括金屬、合金、氧化物、氮化物、碳化物、離子晶體和半導體等多種納米材料的方法，研製了性能優良的多種納米復合材料。近年來，根據國際納米材料研究的發展趨勢，建立和發展了制備納米結構（如納米有序陣列體系、介孔組裝體系、mcm－41等）組裝體系的多種方法，特別是自組裝與分子自組裝、模板合成、碳熱還原、液滴外延生長、介孔內延生長等也積累了豐富的經驗，已成功地制備出多種准一維納米材料和納米組裝體系。這些方法為進一步研究納米結構和准一納米材料的物性，推進它們在納米結構器件的應用奠定了良好的基礎。納米材料和納米結構的評價手段基本齊全，達到了國際90年代末的先進水平。 綜上所述，「八五」期間我國在納米材料研究上獲得了一批創新性的成果，形成了一支高水平的科研隊伍，基礎研究在國際上佔有一席之地，應用開發研究也出現了新局面，為我國納米材料研究的繼續發展奠定了基礎。10年來，我國科技工作者在國內外學術刊物上共發表納米材料和納米結構的論文2400多篇，在國際上排名第五位，其中納米碳管和納米團簇在1998年度歐洲文獻情報交流會上德國馬普學會固體所一篇研究報告中報道中國科技工作者發表論文已超過德國，在國際排名第三位，在國際歷次召開的有關納米材料和納米結構的國際會議上，我國納米材料科技工作者共做邀請報告24次。到目前為止，納米材料研究獲得國家自然科學三等獎1項，國家發明獎2項；院部級自然科學一、二等獎3項，發明一等獎3項，科技進步特等獎1項；申請專利 79項，其中發明專利佔50％，已正式授權的發明專利6項，已實現成果轉化的發明專利6項。 最近幾年，我國納米科技工作者在國際上發表了一些有影響的學術論文，引起了國際同行的關注和稱贊。在《自然》和《科學》雜志上發表有關納米材料和納米結構制備方面的論文6篇，影響因子在6以上的學術論文（phys．rev．lett，j．ain．chem．soc ．）近20篇，影響因子在3以上的31篇，被sci和ei收錄的文章占整個發表論文的 59％。 1998年 6月在瑞典斯特哥爾摩召開的國際第四屆納米材料會議上，對中國納米材料研究給予了很高評價，指出這幾年來中國在納米材料制備方面取得了激動人心的成果，在大會總結中選擇了8個納米材料研究式作取得了比較好的國家在閉幕式上進行介紹，中國是在美國、日本、德國、瑞典之後進行了大會發言。
4 納米產業發展趨勢
（1）信息產業中的納米技術：信息產業不僅在國外，在我國也佔有舉足輕重的地位。2000年，中國的信息產業創造了gdp5800億人民幣。納米技術在信息產業中應用主要表現在3個方面：①網路通訊、寬頻帶的網路通訊、納米結構器件、晶元技術以及高清晰度數字顯示技術。因為不管通訊、集成還是顯示器件，都要原器件，美國已經著手研製，現在有了單電子器件、隧穿電子器件、自旋電子器件，這種器件已經在實驗室研製成功，而且可能在2001年進入市場。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件，這方面我國還很落後，但是這些原器件轉為商品進入市場也還要10年時間，所以，中國要超前15年到20年對這些方面進行研究。③網路通訊的關鍵納米器件，如網路通訊中激光、過濾器、諧振器、微電容、微電極等方面，我國的研究水平不落後，在安徽省就有。④壓敏電阻、非線性電阻等，可添加氧化鋅納米材料改性。
（2）環境產業中的納米技術：納米技術對空氣中20納米以及水中的200納米污染物的降解是不可替代的技術。要凈化環境，必須用納米技術。我們現在已經制備成功了一種對甲醛、氮氧化物、一氧化碳能夠降解的設備，可使空氣中的大於10ppm的有害氣體降低到0.1ppm，該設備已進入實用化生產階段；利用多孔小球組合光催化納米材料，已成功用於污水中有機物的降解，對苯酚等其它傳統技術難以降解的有機污染物，有很好的降解效果。近年來，不少公司致力於把光催化等納米技術移植到水處理產業，用於提高水的質量，已初見成效；採用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術對汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯；治理淡水湖內藻類引起的污染，最近已在實驗室初步研究成功。
(3)能源環保中的納米技術：合理利用傳統能源和開發新能源是我國當前和今後的一項重要任務。在合理利用傳統能源方面，現在主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當中自循環，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。另外，利用納米改進汽油、柴油的添加劑已經有了，實際上它是一種液態小分子可燃燒的團簇物質，有助燃、凈化作用。在開發新能源方面國外進展較快，就是把非可燃氣體變成可燃氣體。現在國際上主要研發能量轉化材料，我國也在做，它包括將太陽能轉化成電能、熱能轉化為電能、化學能轉化為電能等。
(4)納米生物醫葯：這是我國進入wto以後一個最有潛力的領域。目前，國際醫葯行業面臨新的決策，那就是用納米尺度發展制葯業。納米生物醫葯就是從動植物中提取必要的物質，然後在納米尺度組合，最大限度發揮葯效，這恰恰是我國中醫的想法。在提取精華後，用一種很少的骨架，比如人體可吸收的糖、澱粉，使其高效緩釋和靶向葯物。對傳統葯物的改進，採用納米技術可以提高一個檔次。
(5)納米新材料：雖然納米新材料不是最終產品，但是很重要。據美國測算，到21世紀30年代，汽車上40％鋼鐵和金屬材料要被輕質高強材料所代替，這樣可以節省汽油40％，減少co2，排放40％，就這一項，每年就可給美國創造社會效益1000億美元。此外，還有各種功能材料，玻璃透明度好但份量重，用納米改進它，使它變輕，使這種材料不僅有力學性能，而且還具有其他功能，還有光的變色、貯光，反射各種紫外線、紅外線，光的吸收、貯藏等功能。
(6)納米技術對傳統產業改造：對於中國來說，當前是納米技術切入傳統產業、將納米技術和各個領域技術相結合的最好機遇。首先是家電、輕工、電子行業。合肥美菱集團從1996開始研製納米冰箱，可折疊的pvc磁性冰箱門封不發霉，用的是抗菌塗料，裡面的果盤都採用納米材料，發展輕工、電子和家用電器可以帶動塗料、材料、電子原器件等行業發展；其次是紡織。人造纖維是化纖和紡織行業發展的趨勢，中國紡織要在進入wto後能占據有利地位，現在就必須全方位應用納米技術、納米材料。去年關於保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術，特殊功能的有防靜電的、阻燃的等等，把納米的導電材料組裝到裡面，可以在11萬伏的高壓下，把人體屏蔽，在這一方面，紡織行業應用納米技術形勢看好；第三是電力工業。利用納米技術改造20萬伏和11萬伏的變壓輸電瓷瓶，可以全方位提高11萬伏的瓷瓶耐電沖擊的性能，而且釉不結霜，其它綜合性能都很好；第四是建材工業中的油漆和塗料，包括各種陶瓷的釉料、油墨，納米技術的介入，可以使產品性能升級。
1999年8月20日《美國商業周刊》在展望21世紀可能有突破性進展的領域時，對生命科學和生物技術、納米科學和納米技術及從外星球上索取能源進行了預測和評價，並指出這是人類跨入21世紀面臨的新的挑戰和機遇。諾貝爾獎獲得者羅雷爾也曾說過：70年代重視微米的國家如今都成為發達國家，現在重視納米技術的國家很可能成為下一世紀先進的國家。挑戰嚴峻，機遇難得，我們必須加倍重視納米科技的研究，注意納米技術與其它領域的交叉，加速知識創新和技術創新，為21世紀中國經濟的騰飛奠定雄厚的基礎。
編者按：激動人心的納米時代已經到來，人們的生活即刻將發生巨大的變化，然而，我們也要清醒地看到，市場上真正成熟的納米材料並不是很多。中科院院士白春禮院士認為，「真正意義的納米時代還沒有到來，我們正在充滿信心地迎接納米時代的到來。」
白春禮說，「人類進入納米科技時代的重要標志是納米器件的研製水平和應用程度。」納米科技發展到今天，距離納米時代的到來還有多遠呢，白春禮說，「納米研究目前還有許多基礎研究在進行中，在納米尺度上還有大量原理性問題尚待研究，納米科技現在的發展水平大概相當於計算機技術在20世紀50年代的發展水平，人類最終進入納米時代還需要30到50年的時間，50年後納米科技有可能像今天計算機技術一樣普及。」
對於納米科技，科學的態度是積極參與，腳踏實地地推動這一前沿科技的健康發展，既不需要商業炒作，也不需要科學炒作。
『貳』 哪些大學的王牌專業是材料類的
目前我國材料學科也存在一些問題，比如盡管在高校，新材料的科研都做得比較好，但企業中很少有搞材料研發的，以至於很多材料類專業的畢業生只能通過提升學歷，從事科研獲得就業保障。不過話又說回來，很多報考材料的同學都應該不是沖著「就業」去的吧，而是沖著科研去吧。
材料類學科專業非常多，主要包括材料科學與工程、高分子材料與工程、材料化學以及金屬、無機非金屬材料等專業，其中冶金工程也屬於材料領域。從材料類專業的畢業生規模上看，材料科學與工程和高分子材料與工程顯然是人數最多的專業；從薪資水平上看，焊接技術與工程更加貼切生產，薪資待遇也就更好一些；而從文理生比重上看，材料類專業基本上都是理科專業，需要有物理、化學基礎，因此，除了寶石及材料工藝學外，都只要理科生。當然，寶石及材料工藝學是一個小眾的冷門專業，真正做科研的不多，畢業生大多做了銷售。
就以材料科學與工程的大學實力排名上看，清華大學、北京航空航天大學和武漢理工大學在這次學科評估中獲得了A+的評估結果。
清華大學材料在世界也是一流的水平，北京航空航天大學金屬材料實力雄厚。值得一提的是武漢理工大學作為一所211大學，材料學科的發展時間比較短，但在這幾年發展迅速，在這次學科評估中，已然超越了上一次學科評估中排名第二的北京 科技 大學。
在材料科學與工程被評為A-及以上的大學中，大部分高校的材料學科都是世界一流建設學科，只有北京化工大學和東北大學不是。另外，在「四非」大學中，燕山大學和南京工業大學的材料學獨占鰲頭，超過了南開、東南大學、中山大學等老牌的名校。
從地域上看，江西省唯一的一個世界一流建設學科，即南昌大學的材料科學與工程盡管在一些方面取得了很大的突破，例如硅基LED工程技術領域，但因整理實力略遜一籌，在教育部學科評估中只被評為了B-級，離世界一流還有很遠的路。
新材料是未來科學技術的突破口，每一次新材料的誕生，都將意味著 科技 的變革，未來的發展上，自修復材料、航空方面的材料、新能源方面的材料都將是重要的發展方向。因此，對於材料學科這樣就業不冷不熱不溫不火的專業來說，只要有興趣、有創新、有想法，都可以來報考，而且材料實力好的大學很多。
王牌專業一定是這個學校的優勢學科，材料類的一級學科是工學下面的 0805材料科學與工程 ，下設三個二級學科，分別是 080501材料物理與化學 、 080502材料學 、 080503材料加工工程 。
首先，我們從雙一流學科入手進行篩選，看看哪些學校的材料科學與工程入選世界一流學科
根據2017年「 雙一流 」評定，我們可以看到 [ 材料科學與工程 ] 入選 世界一流學科 的高校有30所，其中世界一流大學建設高校有22所，包括北京大學、清華大學在內的21所大學為世界一流大學建設高校A類；只有鄭州大學1所為世界一流大學建設高校B類，材料科學與工程專業為這些學校的世界一流學科。另外還有中國科學院大學、武漢理工大學、北京 科技 大學等8所大學為世界一流學科建設高校。
其次，我們從國家重點學科入手，看看材料科學與工程中一級學科和二級學科中入選的大學1、一級學科：0805材料科學與工程
清華大學、北京協和醫學院—清華大學醫學部、北京航空航天大學、北京 科技 大學、天津大學、東北大學、哈爾濱工業大學、上海交通大學、浙江大學、山東大學、華中 科技 大學、 武漢理工大學 、中南大學、華南理工大學、四川大學、西安交通大學、西北工業大學
2、二級學科：080501材料物理與化學
河北工業大學、南京大學、 南昌大學
3、二級學科：080502材料學
北京工業大學、北京化工大學、燕山大學、同濟大學、東華大學、南京理工大學、重慶大學
4、二級學科：080503材料加工工程
太原理工大學、吉林大學、鄭州大學
教育部學位中心-2012年全國學科排名
根據教育部學位中心2012年全國學科排名。本次排名選取了全國具有「博士一級」授權的高校共77所中的61所；另外還有部分「博士二級」授權和碩士授權的高校參加了評估；共計98所。
最後，我們再參考下上海軟科2019年的最好學科排名
哪些大學的王牌專業是材料類的？在我國的高等院校中，材料類專業非常強大的院校有不少。但是，考生們在選擇這些院校的材料類專業時，一定要冷靜理性科學，千萬不能頭腦發熱，盲目跟風，要認真研究這些不同特色院校的材料專業的內涵，專業的實質，專業的課程設置，專業的就業領域，專業的發展前景。因為不同類型大學的材料類專業，是不同的研究方向，也存在著不同的就業前景，不能僅僅停留在對專業認識的表象上。
建築類大學的材料類專業就是研究硅酸鹽水泥的；紡織工程類大學的材料類專業就是研究紡織材料和服裝材料的；航空航天類大學的材料類專業則是研究航空航天材料的；冶金類，地礦類大學的材料類專業，則是研究礦業材料冶金材料的；輕工，食品類特色院校的材料類專業，則是研究輕工食品類材料的。化工類院校則研究的是化工材料；軍工類院校則研究的是軍工類材料；還有的大學研究的是新能源材料。因此，我們在選擇材料類專業時一定要提高警惕。要冷靜，科學的進行選擇。你所謂的材料類專業是哪個大學的王牌專業，這個問題就不重要了，因為從這個角度如果研究，就會容易對考生選擇材料對專業產生誤導誤判，且意義還不大。所以，要區分院校的特色，選擇不同專業的方向，才是最根本的研究和分析的角度，也是比較科學和合理的。
在我的高等院校中，材料類專業比較好的大學有；
材料專業，說來可是一個新鮮話題，也是一個傷心的話題，因為材料專業是目前各個高校基本上錄取本科生最多的專業，也是碩士博士錄取最多的專業之一。
但是材料專業，現在最大的問題就是畢業不好找工作，即使找到了待遇也非常感人，都是讓你講奉獻，談理想，用愛發電。
這個材料專業可以說是目前最龐大的一個專業群體，甚至可以說萬物都材料，所有的專業都有研究材料的人，所有的理工科專業裡面總有材料人的齷齪身影，而且把所有行業都帶壞了。
因為材料太龐大，所有單純的學科評估是不完整的，不科學的。只是有一定參考價值而已。工科院校，材料都是非常的牛。否則根本當不上工科強校。
上面的就當個參考吧。除了上面，任何一個211，甚至一本院校，材料專業都是最牛的或者差不多是最牛的專業。
清華大學
清華大學材料第一名，這個不奇怪，清華大學作為國內工科老大，要是材料拿不了第一那才是怪事呢。
清華大學作為綜合性工科院校，基本上沒有專業傾向性，就是啥人們就研究啥，什麼納米材料，鈣鈦礦，石墨烯都有涉獵，屬於比較中庸的工科材料院校，特色不明顯。清華大學不說自己第一，默認自己所有工科都是第一。
北京航空航天大學
北航，哈工大，西工大，北理等幾個軍工院校基本上材料都是軍工領域，北航、哈工大、西工大材料都是偏正航天材料，航空材料，焊接等，屬於高精尖。不過就業也是讓你欲哭無淚。
這三所高校都自稱自己材料國內第一。當然這些學校的材料專業基本是最大的院系之一，尤其哈工大的材料，更是非常的多。
就業嘛，一個字：不堪回首。
武漢理工大學
武漢理工大學屬於比較專業的材料院校了，因為武漢理工大學的前身是 武漢建築材料工業學院， 當年可是屬於建材總局的 全國重點大學，目前在建材領域國內第一。
武漢理工大學的第一牛專業，最多的專業肯定是材料了，那麼什麼是建築材料呢？就是 水泥了，玻璃了，陶瓷了 等，你見過你家房子用的所有建築材料，都是武漢理工大學額研究對象。
就業嘛。你應該懂的。
北京 科技 大學
北京 科技 大學的材料那也是牛的很，上北京 科技 大學的人都知道，上課老師肯定說過：咱鋼院材料國內第一。
北京 科技 大學的材料是不是第一咱不說，不過在鋼鐵材料方面的確是全國第一，因為北京 科技 大學前身叫北京鋼鐵學院，是冶金部直屬的全國重點大學，冶金部的其他幾個高校是東北大學，中南工業大學，材料都是非常不錯。
不過中南大學和北京鋼鐵學院的材料分材料和冶金，所以要兩條腿走路。
就業嘛，各大鋼鐵公司，保證讓你爽歪歪。
東華大學
東華大學，原來叫中國紡織大學，中國紡織大學也是一個典型的材料大學，不過他的學科評估去搞紡織工程了。他的材料集中在紡織行業，這個衣服了，服裝了等方面。
在這方面，中國紡織大學那也是國內第一，這個是絕對的。
其他高校
當然各類的高校材料太多了，實在介紹不過來，具體的看下面吧。
顯然是萬物材料，目前搞材料的主力，已經不是材料學院了，而是物理學院，化學學院，機械學院，微電子學院，反正所有學院都有搞材料的。
比如南京大學的物理全國第一，其實不是物理第一，而是他的凝聚態物理第一，說白了還是材料，不是是物理方面的材料。
中科大的物理第一，其實他的材料也是牛，集中在量子方面。
電子 科技 大學牛不牛，其實一大群人在搞電子材料，本質還是材料。學微電子的不少同學微電子沒學會，打磨材料級別達到了高級鉗工水平。
最後一句話：學材料要謹慎，發論文爽，就是沒有安身立命的本事。
老鐵們，你們怎麼看呢？
材料類專業
材料類專業屬於工科，是研究材料組成、結構、工藝、性質和使用性能之間相互關系的學科。
材料科學與工程
冶金工程
紡織科學與工程
第四次學科評估
材料科學與工程
A+：清華大學、北京航空航天大學、武漢理工大學。
冶金工程
A+：北京 科技 大學、中南大學。
紡織科學與工程
A+：天津工業大學、東華大學。
材料類專業及學科評估結果，請參考。
『叄』 尋找陳駿的資料
【姓名】：陳駿
【年代】：現代
【家鄉】：江蘇·宜興
【類別】：紫砂壺藝人、陶瓷藝人、工藝師
【人物簡介】：
1963年生於宜興陶都，1983年開始從事紫砂陶藝創作，現為宜興陶瓷協會會員、宜興陶瓷工業協會會員。在紫砂仿竹壺、仿竹筆筒、文房四寶等雜件方面得到了工藝師陸文霞的精心指導，擅長全手工製作，功底扎實。並且為全國很多書畫家、篆刻家製作坯件和作品，得到了他們的喜愛和收藏。部分作品被加拿大、美國、日本等收藏家所收藏。長期潛心作陶，作品風格更加融合了書、畫、陶藝、雕塑相結合的創作思路，充滿了生命力。
『肆』 時鈞的主要成就
時鈞一生從教，60多年來，他在化工高等教育辛勤耕耘，1980年起，他開始招收研究生（1945年在重慶曾招過2名研究生），到現在已有5人獲得博士學位。他的學生有不少是蜚聲中外的科學家，兩院院士就有16位，獲得高級職稱的數以百計,在化工、煉油、冶金、建材、機械、醫葯等領域作出了卓越的貢獻 。半個多世紀的辛勞熬白了他的鬢發，而他的青春活力卻在一代代弟子身上得到煥發，他的事業正由眾多的學生去弘揚光大。
在他的從教生涯中，所帶過的學生中先後產生了16名院士。名單如下 ： 姓名院士主要成果備注陳家鏞中國科學院院士中國濕法冶金開拓者1943年畢業於國立中央大學（現為南京工業大學）化學系梁曉天中國科學院院士葯物化學和有機化學1942年考入中央大學化學工程系（現南京工業大學化工系）閔恩澤中科院、工程院院士石油化工催化劑專家1946年夏從國立中央大學化學工程系（今南京工業大學）畢業，閔恩澤和陸婉珍（女）為同班同學，也是夫妻 陸婉珍中國科學院院士分析、石油化學家胡宏紋中國科學院院士有機合成化學專家1946年畢業於原中央大學化學系（今南京工業大學）張存浩中國科學院院士物理化學家1947年畢業於南京中央大學化學工程系（現南京工業大學）朱起鶴中國科學院院士分子反應動力學家1947年畢業於南京中央大學化工系（現南京工業大學）陸鍾武中國工程院院士熱能工程專家1950年畢業於大同大學（前三年在中央大學）時銘顯中國工程院院士石油化工機械專家1952年7月畢業於南京大學化工系（現南京工業大學）陳懿中國科學院院士物理化學家1955年畢業於南京大學化學系（現南京工業大學）唐明述中國工程院院士無機非金屬材料專家1956年南京工學院（現東南大學）化工系研究生畢業曹湘洪中國工程院院士石油化工專家1967年畢業於南京化工學院（現南京工業大學）江東亮中國工程院院士材料科學1960年畢業於南京化工學院（現南京工業大學）徐德龍中國工程院院士無機非金屬材料專家1983年南京化工大學（現南京工業大學）碩士畢業歐陽平凱中國工程院院士生物化工1981年來到南京化工學院（南京工業大學的前身）工作徐南平中國工程院院士化學工程領域1989年南京化工學院化學工程專業博士畢業根據全國圖書參考資料聯盟，時均共培養碩士2名，博士52名，具體情況如下 ： 年度論文名稱作者授予單位學位2005《苯氯化三相催化精餾過程研究》崔咪芬南京工業大學博士2007《里氏木霉分泌蛋白降解木質纖維素的研究》歐陽嘉南京工業大學博士2003《陶瓷膜處理含油乳化廢水的技術開發及傳遞模型研究》谷和平南京工業大學博士2002《溶液結晶動力學實驗與模型研究》伍川南京工業大學博士2002《有機羧酸稀溶液的絡合萃取過程研究》管國鋒南京工業大學博士2002《吸附製冷工質對及其製冷過程研究》崔群南京工業大學博士2004《陶瓷膜分離對氨基苯酚生產中鎳催化劑的研究》金珊南京工業大學博士2004《一體式陶瓷膜乳化裝置的研究和應用》景文珩南京工業大學博士2004《面向中葯水提液體系的陶瓷膜設計與應用》李衛星南京工業大學博士2004《料倉內散體流動的數值模擬研究》肖國先南京工業大學博士2003《綜合建模方法和先進控制技術在兩個化工過程中的應用》張湜南京工業大學博士2003《分光光度分析專家系統》陳國松南京工業大學博士2003《鈣鈦礦型透氧材料的制備與研究》譚亮南京工業大學博士2003《新型鋯基鈣鈦礦型緻密透氧膜的研究》楊麗南京工業大學博士2002《面向鈦白工業廢水處理的陶瓷膜材料設計與應用》趙宜江南京工業大學博士2002《乙烯/乙烷絡合分離吸附劑的制備及表徵》梅華南京工業大學博士2002《陶瓷膜成套裝備與工程應用技術的研究》邢衛紅南京工業大學博士2002《納濾濃縮和脫鹽的傳質過程研究》楊剛南京工業大學博士2002《陶瓷膜生物反應器的研究》徐農南京工業大學博士2002《混合導體緻密透氧膜反應器進行甲烷催化氧化反應的研究》顧學紅南京工業大學博士2002《D-氨基酸的制備研究》韋萍南京工業大學博士2001《三相流態化光催化過程的研究》崔鵬南京工業大學博士2001《NaA型沸石分子篩膜的合成及滲透性能研究》董強南京工業大學博士2000《氧化鋯陶瓷超濾膜制備及相關基礎技術研究》琚行松南京化工大學博士2000《強化傳遞的多相催化內循環氣升反應器研究》 呂效平南京化工大學博士2000《高質量低成本鈦酸鉀晶須的制備及其在復合材料中的應用》 馮新南京化工大學博士1999《硫酸鉀生產工藝模擬及其溶解動力學研究》陳棟梁南京化工大學碩士1999《混合傳導型緻密透氧陶瓷膜》李世光南京化工大學博士1999《TiO2起濾膜和超薄Pd/TiO2復合膜的研究》吳立群南京化工大學博士1999《甲縮醛合成流化催化精餾過程研究》喬旭南京化工大學博士2001《單分散二氧化鈦納米微粒合成及在光解水制氫反應中的應用》陳洪齡南京工業大學碩士1999《光催化陶瓷膜反應器的實驗研究與數學模擬》 史載鋒南京化工大學博士1999《液體混合物的吸附平衡及動力學研究》 劉曉勤南京化工大學博士1999《面向過程模擬的電解質溶液化學和相平衡研究》 吉曉燕南京化工大學博士1999《擔載鈣鈦礦型透氧膜的制備及甲烷部分氧化制合成氣管式緻密膜反應器的研究》 金萬勤南京化工大學博士1999《處理含油乳化液廢水的研究》 王春梅南京化工大學碩士1998《新型干法回轉窯內煤粉燃燒、高溫傳熱、煅燒熟料熱工過程的應用基礎研究》 葉旭初南京化工大學1998《流體微觀結構及擴散性質的分子動力學模擬研究》 周健南京化工大學博士1998《陶瓷微濾膜過濾微米、亞微米級顆粒體系的基礎研究和應用開發》 鍾璟南京化工大學博士1998《甲烷部分氧化膜催化反應的數學模擬和實驗研究》 楊超南京化工大學博士1997《絡合吸附凈化含氮氣體中微量一氧化碳的研究》居沈貴南京化工大學博士1997《氣固吸附平衡與吸附動力學研究》馬正飛南京化工大學博士1997《液體粘度的關聯推算及醇烴體系混合物粘度的測定》沈式泉南京化工大學博士1997《超臨界流體沉積技術的研究與應用》汪朝暉南京化工大學博士1997《氧化鋁微濾膜的制備和工業化研究》王沛南京化工大學博士1996《氧化鋁陶瓷膜的制備、表徵及應用研究》黃培南京化工大學博士1996《高壓相平衡與狀態方程研究》 雲志南京化工大學博士1995《液相擴散系數的測定與研究》 范益群南京化工大學博士1995《高壓流體相平衡及狀態方程的若干研究和應用》董軍航南京化工學院博士1994《電解質溶液相平衡的熱力學研究》張呂正南京化工學院博士1992《統計熱力學的相對性及其應用》王仁遠南京化工學院博士1992《臨界區域相平衡測定及狀態方程的研究》 卞白桂南京化工學院博士1989《高壓流體相平衡的實驗測定和狀態方程研究》 徐南平南京化工學院博士1988《強電解質混合溶劑體系的熱力學研究》陸小華南京化工學院博士1988《非電解質溶液過量熱力學性質的研究》沈樹寶南京化工學院博士 時鈞治學嚴謹，一絲不苟。他在擔任《中國大網路全書．化工卷》常務副主編時，為編纂這部巨著傾注了大量心血，不僅肩負著繁重的組織領導工作，還親自撰寫修改了若乾重要條目，有的甚至五易其稿。他親手撰寫了《綜論》中的若干篇章。他還撰寫了《化學工程手冊》中的「傳質」和「吸收」兩篇，並主持翻譯了《傳質學》以及《流態化工程》和《翅管換熱器設計計算》等書。
時鈞非常注重科學研究。早在清華大學讀書的時候，便在《清華大學學報》和《中國化學會雜志》上發表過有關探討制備有色煙幕的規律和有關有機定性分析的3篇論文（英文稿）。他在緬因大學的碩士論文《關於機械木漿的篩分和性能的關系》，由導師分成兩篇論文發表在美國造紙專業雜志上。1957年，由他指導的楊南如作的研究生論文《關於高鋁水泥原料粒度與燒成溫度的關系》發表在《硅酸鹽學報》創刊號上。在逆境中，時鈞於1965年做過湍流塔的試驗；1972年起進行了膜分離的研究，都取得了可喜的成果，但由於當時試驗條件的限制，無法深入下去。自1974年起，時鈞參加了國產填料（以拉西環為主）的性能評定試驗，曾發表了4篇論文（均未署名）。對於幾種填料的試驗全過程，如試驗方案的確定，裝置的設計安裝，數據的測定、整理和關聯，計算公式的應用，以及試驗報告的撰寫等，都是在他親自主持下進行的。有關試驗方法的一些內容，如試驗體系的選擇原則、數據的處理及表達方法等，後來一直被國內有關方面所引用。1979年後，時鈞帶領助手們開始了系統的研究工作。研究的內容主要包括3個方面：流體熱力學性質的實驗測定、色譜法研究溶液熱力學和膜分離技術 。 時鈞認為工程科學迄今仍是一門實驗科學。化學工程研究、設計和開發所用的基礎物性則更需精密的實驗測量。自80年代初起，他就有計劃地著手組建一個熱力學基礎物性的測定中心，對廣泛范圍的相平衡、容積性質和過量性質進行了研究，並培養了一批從事這方面研究的專門人才，在國內外重要期刊上發表論文30餘篇。在流體相平衡方面，高壓下流體的熱力學性質測定的投資費用較高，並且費工費時，因而迄今有用的實測數據極為缺乏，影響了這一領域的理論進展。有鑒於此，時鈞、王延儒等籌建了精度較高的高壓相平衡裝置，對含氯氟烴替代物體系和高壓二氧化碳氣田氣體系的相平衡，以及多元體系近臨界區域和混合物臨界軌跡等方面進行了廣泛測定。有關的論文在國內外重要期刊上發表後，已有10多個國家和地區的專家和資料庫來函索取單印本。有些實測結果糾正了前人所測數據的偏差，擴充了測量范圍。最近，在原有的靜態法基礎上，結合Bumett 膨脹法成功地建立了在一台裝置上同時測量高壓流體相平衡組成和平衡相密度的簡便方法，為快速而有效地獲取高壓下的流體基礎物性提供了新的手段。此外，他和助手們一起建立了一套流體壓縮因子的Bumett 法精密測量裝置，用以求取高壓下混合氣體的P-V-T 基礎數據。當論文在國外重要期刊上發表時，美國熱力研究中心（TRC）的評閱者認為文中所測的混合物壓縮因子精度「已達同類裝置的最好水準」。在建立高壓裝置的同時，時鈞與合作者還對常壓下的相平衡，包括汽－液、液－液以及液—固相平衡進行了廣泛而實用的測量研究。這方面發表的10多篇論文，為C5 烴的溶劑萃取、甲乙苯—甲基苯乙烯分離、重要溶劑4－甲基－戊酮的分離提純，以及氯甲烷在偏三甲苯中溶解性能等化工工藝的開發設計，提供了必不可少的基礎物性數據。
溶液的混合熱（過量焓）是一類既具有重要理論意義，又有工程設計用途的基礎物性。時鈞與合作者經過多年的努力，改進並逐步完善了一套精密測量微量熱效應的裝置。這套裝置可用以測得各種純物質或生物物質在混合、反應或其他物理化學變化中產生或吸收的微量熱效應（可靈敏反映出1焦耳）。在這一領域中，已經接連測量了多種有機物的二元三元體系混合熱和強電解質混合溶劑體系的過量焓、稀釋熱、溶解熱等基礎物性數據，並在國際化學熱力學期刊上發表近10篇論文。
含有有機物的電解質水溶液是一類在工業實際過程中經常會遇到的復雜體系。有關的相平衡數據比較缺乏，且其熱力學特性目前尚很難用一般電解質溶液理論或半經驗模型來預測和推算。時鈞與合作者利用不同濃度溶液電導率的差異與電導滴定相結合，以及採用離子選擇性電極的連續測定方法，方便而准確地測量了多種強電解質有機物水溶液的相平衡組成，並且測量精度顯著提高。有關研究在國際學術會議上發表，得到眾多專家好評。
從統計力學理論建立流體狀態方程的關鍵，在於包括徑向分布函數和勢能函數乘積的積分難以計算。國內外學者一般均採用數值積分進行處理，或對徑向分布函數g(r) 作簡化。時鈞與合作者則將這一積分作為整體量處理，引用統計力學壓縮性方程，通過簡化勢能函數形式而得到這一積分的解析計算公式，從而能夠直接得到形式簡單、計算精度高的狀態方程，並將這一思想用於流體局部組成研究，將局部組成這一微觀量首次與壓縮系數這一宏觀量聯系起來，為局部組成研究提供了新方法。新的局部組成模型已在強非理想體系的汽液平衡計算中獲得了成功。
溶液熱力學是化學熱力學的重要組成部分，也是化學工程學科的基礎。作為熱力學研究工作者，時鈞從80年代起即根據國內外當時最新的研究動態和學院具有的條件，領導科研人員用僅有的一台氣相色譜儀開展色譜法測定熱力學性質的研究。經過10多年的努力，時鈞和汪紹昆等在這一方向上培養了多名研究生，先後發表論文20餘篇。除用色譜測定了眾多體系的無限稀釋活度系數外，他們還改進了國外學者70年代中期提出的r與(dr/dx)x=0 預測全濃度范圍活度系數的模型與方法，建立了自己的經驗關聯式，用於預測汽液平衡，取得了比國際上現有的UNIFAC基團貢獻法還要好的預測精度。他們還利用色譜儀測定了揮發性溶質在混合不揮發溶劑中無限稀釋活度系數，在實驗基礎上研究了Wilcon 方程的參數多解，對稱與多元系汽液平衡的預測，研究了台階脈沖法測汽液平衡，使色譜法擴大用於含極性組分和聚合物組分的多種體系，用於吸附研究，以推算氣固平衡；研究了測定有加合物生成體系的加合常數，進而預測這種體系的固液平衡。在測定無限稀釋活度系數的基礎上，還對80 年代國外提出的預測無限稀釋活度系數的修正分離凝聚能密度模型進行了改進，提高了預測精度。
在膜分離方面，時鈞和他的合作者主要做了有關氣體膜分離的研究，還做了一些滲透汽化過程和液膜分離設備性能的研究。前後已經發表論文30餘篇（包括國際會議大會報告）。80年代初期，時鈞和陳鳴德等用改性含氟樹脂膜對氨、氫、氮混合氣體進行滲透分離，為從混合氣體中分離氨提供了一個新方法，在國內外是一項首創工作。1986年在東京國際膜及膜過程大會報告後，引起了各方注意，至今還被國外學者在有關論文中引用。
1985年後，時鈞和庄震萬等在氣體膜分離方面做了較為系統的研究工作。用各種不同的國產膜，組成單膜和雙膜滲透器以及連續膜塔，以He-N2-CH4，CH4-CO2-N2 等混合氣體為對象，進行分離試驗，並從理論上闡述氣體在膜中的溶解與滲透機理，還探索了各種膜滲透器及其系統的氣體分離計算方法，從而建立了一個新的數學模型。這個新模型對任意組分數的混合氣體在不同類型的膜滲透器及其系統中的分離計算都是適用的。此外，他們還建立了氣體在膜中溶解和滲透機理的通用熱力學模型，以及存在有增塑化作用時的滲透機理模型等。目前時鈞又和楊南如等在研究無機膜及膜反應器的國家重點課題。
在液膜分離方面，時鈞和裘元燾等主要進行了油一乳一水體系在多孔轉盤塔中的流體力學性能、液滴直徑分布以及傳質效果等的研究，從而探討在液膜分離中採用多孔轉盤塔的可能性。
為了表彰時鈞的卓著成就，化學工業部特授予他「全國化工有重大貢獻的優秀專家」的光榮稱號，成為我國首批享受政府特殊津貼的專家。時鈞是第六屆、第七屆全國政協委員、中國科學院學部委員、化學工程一級教授，南京化工學院化學工程系名譽系主任。同時，他還兼任國家自然科學基金委員會化學學科評議組成員、化工組組長，中國石化總公司技術經濟顧問委員會委員，化學工程國家重點實驗室學術委員會主任，煤轉化國家重點實驗室學術委員會委員，中國化工學會常務理事，江蘇省化學化工學會理事長，《化工網路全書》編委會副主任委員，《化學工程手冊》編委會主任，《化工學報》副主編，《中國化學工程學報》（英文）編委會委員等職。
年逾八旬、童顏鶴發的時鈞，依然精神矍鑠，思路敏捷，繼續培育一批又一批年輕人脫穎而出，有的榮獲「洪堡研究獎學金」、「霍英東教育基金獎」，有的獲得「優秀青年科技工作者」的光榮稱號，普遍在各自的研究領域里卓有建樹。這表明，時鈞的事業後繼有人。
1934年畢業於清華大學化學系。1936年獲美國梅因大學化學工程碩士學位。1936年至1938年在美國馬薩諸塞理工學院研究院學習。回國後，曾任重慶大學、中央大學教授、化工系主任。建國後，歷任南京大學、南京工學院、南京化工學院教授、化工系主任，中國科學院化學部委員，國務院學位委員會第一屆學科評議組成員，《中國大網路全書化工卷》副主編，中國化工學會第四屆常務理事，江蘇省化學化工學會第五屆理事長。九三學社社員。是第六屆全國政協委員。專於化學工程。1952年創設我國硅酸鹽工藝學專業。合編《化學工程手冊·氣體吸收》，合譯《水泥和混凝土化學》。 1ShiJ，ChenM．PermeabilityofAmmonia，Hydrogen，．okyo，Japan，1987：502
2ShiJun，ZhuangZhenwan．．rocesses．MainLecture，Torun，Poland，1989：33
3陸小華，王延儒，時鈞．含鹽溶液汽液平衡的預測（I）Pitzer模型的擴展及其在多元體系中的應用．化工學報，1989，40（3）：293
4陸小華，王延儒，時鈞．含鹽溶液汽液平衡的預測（Ⅱ）參數的物理意義及估算．化工學報，1989，40（3）：301
5LiJianminwangShaokun，shiJun．．ChromatographicScience．1989，27（10）：596
6LiJianmin，WangShaokun，ShiJun．Flexibility，－liquid－．ChemicalEngineeringScience，1990，45（1）：199
7FengX，WangSK，ShiJ．－LiquidChromatography．Chromatographia．1990，30（3/4）：211
8ZhuangZhenwan，ShiJun．．sChicago，U．S．A1990，V01－Ⅱ：1361．
9XuNanping，YaoJianmin，WangYanru，ShiJun．－22．FluidPhaseEquilibria，1991，69：261—270
『伍』 鄒志剛院士團隊ACS Catalysis: 高效可見光催化C-N偶聯反應新思路
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第一作者：鈕峰
通訊作者：塗文廣教授，周勇教授，鄒志剛教授
通訊單位：香港中文大學（深圳）理工學院
論文DOI：10.1021/acscatal.2c00433
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通過醇和胺的C-N偶聯是工業中合成不同有機胺的重要反應路徑，而這一過程往往需要在高溫高壓等較苛刻的條件下進行。因此，本工作中，我們設計了一種基於CdS-Pd單原子體系催化劑用於實現高效可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶聯反應獲得二級胺。通過實驗研究發現，Pd與CdS表面的懸掛S原子原位配位形成單一Pd-Sx物種。該催化劑的可見光催化C-N偶聯的二級胺產率接近100%，同時釋放出可觀的綠色能源氫氣（11.8 mmol gcat-1h-1）。機理研究與分析表明，苯甲醇上脫去的H+較容易吸附到長壽命的•Pd-Sx中間態物種而形成H-Pd-Sx中間體。最後，吸附的H又容易脫附，加成到苄烯苯胺的N上，實現氫轉移，完成亞胺的加氫過程，得到最後所需要的二級胺產物苄基苯胺。整個過程中，H的吸脫附可以循環進行，因此Pd-Sx配位物種可以作為有效的氫轉移的橋梁實現加氫過程。此外，該光催化劑體系具有較好的底物適應性和循環能力。這一工作將為溫和條件下實現高效C-N偶聯反應提供一種新的思路。
背景介紹
隨著工業的發展與進步，有機胺廣泛應用於農業、醫葯、家居、軍工等領域，其合成在工業生產中有著越來越明顯的重要性。基於「借氫機制（氫轉移）」，通過胺與醇的C-N偶聯被認為是一種較為綠色的合成有機胺的理想路徑。這一過程主要包含醇的脫氫、亞胺的生成以及亞胺的加氫這三個主要步驟。其中醇的脫氫是整個反應的決速步驟。然而，基於這一機制，在熱催化合成有機胺的過程中存在一些缺點：（1）醇的脫氫決速步驟需要較苛刻的條件（高溫高壓）；（2）易發生過度偶聯，使得產物分布廣，不利於分離；（3）反應中使用的催化劑多為高負載量的負載型貴金屬催化劑（如Ru/Al2O3、Pd/Al2O3、Rh/Al2O3等），成本較高。因此，開發出高效低成本的催化劑具有一定的挑戰性。近年來，利用光氧化還原技術實現常溫常壓條件下有機胺的合成引起了廣泛的關注。研究者們通常採用一些貴金屬有機配合物分子進行均相催化反應，但反應後催化劑難以進行分離，在實際工業生產中難以大規模應用。而採用傳統的半導體光催化劑進行多相催化反應，則可以有效解決這一難題。然而僅僅依靠半導體本身的催化能力，很難達到較高的催化活性，實際應用過程中往往需要通過負載一些助催化劑或表面修飾來提高催化性能。近些年，單原子催化被認為是較有前景的領域。單原子催化劑由於其獨特的電子結構和較高的原子利用效率而表現出優異的催化活性，被廣泛應用於光催化水分解制氫、二氧化碳還原、固氮和有機物降解等領域。因此，我們課題組設計開發了一種單原子光催化劑CdS-Pd，該催化劑可以有效地用於可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶聯反應，獲得具有工業應用價值的二級胺。同時反應過程中釋放出清潔能源氫氣。這一工作將為溫和條件下實現C-N偶聯反應提供一種新的途徑。
本文亮點
1. 本工作通過Pd原子與CdS表面的懸掛S原子原位配位制備了一種CdS-Pd的單原子光催化劑，該催化劑可以實現高效可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶聯反應獲得近100%產率的二級胺N-苄基苯胺以及較高的產氫活性。
2. 實驗和理論計算結果證實了，相比於Pd納米顆粒助催化劑負載的CdS，單一Pd-Sx物種能夠有效捕獲光生電子，使其具有較長的壽命，而且氫在Pd-Sx物種上的吸脫附能力較強，從而可以作為有效的氫轉移載體實現亞胺的加氫，得到目標產物二級胺。
3. 此外，在優化的反應條件下，該催化劑具有較好的穩定性，以及對不同醇類和取代胺的C-N偶聯反應具有良好的底物適應性。
圖文解析
本工作中，首先我們採用水熱法制備了六方晶系結構，顆粒尺寸約為50 nm的納米球形CdS，其帶寬約為2.2eV（ 圖1 a ）。隨後，在可見光催化C-N偶聯反應過程中加入PdCl2溶液原位合成單原子催化劑CdS-Pd SAs。作為對比，我們採用浸漬法制備了Pd納米顆粒負載的CdS催化劑CdS-Pd NPs。從圖1b的XPS圖譜可以看出，光催化反應後的CdS中事實上存在Pd元素。結合能336.7 eV和342 eV分別對應Pd 3d5/2和Pd 3d3/2，表明Pd以2+價態形式存在，而非單質態。因此，我們可以初步推測反應後，Pd與CdS進行了一定的配位。
圖1 CdS和CdS-Pd SAs單原子催化劑的結構表徵
為了進一步確定反應後Pd的狀態以及與CdS的配位環境，我們對樣品分別進行了X射線精細結構譜（XAFS）和球差電鏡的表徵。從圖3d可以明顯看出反應後的CdS表面上的Pd物種既不是二價態也不是單質態，而是以一定配位的形式存在。通過對樣品CdS-Pd SAs中Pd的K-edge EXAFS圖譜進行擬合，可以得出Pd-S的配位數約為3（ 表1 ）。通過進一步的HAADF-STEM和 EDS mapping圖可以清晰地看到Pd以單原子形式均勻地分散在CdS上（ 圖1 e-j ）。因此，綜合上述表徵方法，我們可以初步證實在光催化反應過程中，PdCl2以Pd-S配位鍵的形式將Pd原子錨定在了CdS載體上，為光催化反應過程提供一定的反應活性中心。
表1 樣品CdS-PdSAs中Pd的EXAFS擬合數據
CN , coordination number; R , bonding distance; σ 2, Debye-Waller factor; Δ E0 , inner potential shift.
為了進一步研究CdS表面的S對催化反應的影響，我們首先對CdS進行了不同程度的表面修飾（400 oC高溫煅燒：CdS-400；雙氧水表面腐蝕：CdS-H2O2）。從圖2 a可以看出，採用不同的手段修飾後，CdS的結構並未發生明顯變化，仍然是結晶度較好的六方晶系結構。CdS、CdS-400和CdS-H2O2的能帶分別為2.21、2.12和2.2 eV，即能帶結構也未發生明顯變化（ 圖2 b ）。從圖2 c和d可以明顯看出， CdS通過表面修飾之後，Cd 3d和S 2p均向高結合能偏移，而且偏移程度隨著修飾強度增強而增大。這主要是由於CdS修飾後產生了一定的S空位，使得表面部分Cd暴露，從而改變了Cd和S的周邊電子雲密度分布。
圖2 修飾前後的CdS結構表徵
在常溫常壓氮氣氣氛下，我們採用苯甲醇和苯胺的C-N偶聯作為模型反應對所制備的催化劑進行可見光催化活性評價（ 圖3 ）。首先我們確定了暗反應、無光催化劑以及只有PdCl2的情況下該模型反應沒有任何催化活性。在添加PdCl2的條件下，我們對不同的半導體光催化劑進行了活性篩選，發現只有CdS能有效地進行光催化C-N偶聯生成二級胺（N-苄基苯胺），產率高達1.48 mmolgcat-1h-1。而其他半導體催化劑在反應過程中只能催化生成亞胺（N-苄烯苯胺），且普遍產率較低（< 0.12 mmolgcat-1h-1）。
圖3 可見光催化C-N偶聯反應的催化劑活性篩選
基於CdS對該反應的催化特異性，我們測試了其苯胺的轉化率及產物的選擇性隨時間的變化曲線。從圖4b可以看出，隨著反應的進行，苯胺的轉化率不斷提高，當反應達到16 h後，底物苯胺幾乎完全轉化。隨著反應的進行，亞胺（N-苄烯苯胺）的選擇性不斷降低，而二級胺（N-苄基苯胺）的選擇性不斷提高，表明反應過程中逐步完成了亞胺的加氫過程。
為了進行對比，我們採用浸漬法提前將Pd納米顆粒沉積到CdS表面上並進行光催化活性評價。從圖4c我們發現，沉積Pd納米顆粒的CdS催化活性是單一CdS活性的4倍。這主要是由於Pd納米顆粒作為助催化劑可以有效地提高光生載流子的分離效率。而當我們將Pd以PdCl2的形式加入到反應體系中時，催化活性是單一CdS活性的約6.4倍。而且產物中出現了二級胺（N-苄基苯胺）。也就是說反應體系中原位加入PdCl2能夠促使該反應完成加氫過程，有效實現氫轉移。因此，我們可以初步推斷，光催化反應過程中Pd和CdS表面懸掛的S作用產生的Pd-S物種對實現C-N偶聯起到至關重要的作用。此外，在反應過程中我們可以檢測到氫氣的生成。從圖4d可以看出，單一的CdS在反應過程中幾乎不產生氫氣。而CdS-Pd SAs產氫速率達到11.8 mmolgcat-1h-1，是CdS-Pd NPs的約2.7倍，CdS的近10倍。這一結果也與苯胺轉化率的差異相吻合。
為了驗證CdS表面的S與Pd作用形成了Pd-S物種，從而提高了C-N偶聯反應性能，我們對CdS進行了不同程度的表面修飾。從圖4e可以明顯看出，隨著表面修飾的增強，反應的活性逐漸下降，而且產物苄基苯胺的選擇性也隨之下降。這也就意味著，當我們遮蓋或者去除部分S位點，反應底物在催化劑表面的吸附性能下降，從而導致反應活性降低。另一方面，由於S空位的增多，使得Pd原子很難與S進行配位產生Pd-S物種，從而無法完成C-N偶聯反應過程中的氫轉移，也就不能得到飽和的目標產物二級胺N-苄基苯胺。
圖4 可見光催化活性評價
為了研究在光催化反應過程中不同自由基的作用，我們進行了捕獲實驗。從圖5a可以看出，當體系中加入叔丁醇和苯醌來分別捕獲•OH和•O2-，反應的活性基本沒有發生變化，說明體系中的這兩種自由基對反應基本沒有貢獻。而當體系中加入草酸銨捕獲光生空穴後，產率降為原來的1/3，加入過硫酸鉀捕獲光生電子後，產率降為0。這一結果表明，光生電子和空穴在光催化C-N偶聯反應中有著重要作用。
接著，我們採用超快光譜（TAS）來揭示光照下不同催化劑的載流子衰減動力學。圖5b為不同催化劑的瞬態吸收圖譜以及擬合曲線。採用雙指數模型擬合可獲得兩個弛豫時間τ1和τ2。Τ1代表導帶電子到過渡態的捕獲時間，τ2代表電子與過渡態或者價帶空穴復合的時間。通過對比，CdS-Pd Sas的弛豫時間明顯要長，也就是說，在反應過程中CdS表面單原子態的Pd配位物種Pd-Sx可以作為電子陷阱來捕獲光生電子，提高載流子的分離效率，從而加速光催化C-N偶聯。另外，從CdS導帶轉移到過渡態Pd-Sx中間體的弛豫時間更長，更利於氫原子的吸附。
為了研究不同催化劑對於H的吸附以及轉移能力，我們做了一個N-苄烯苯胺加氫的模型反應。從圖5c可以明顯看出，對於單原子態的CdS-Pd SAs催化劑，N-苄烯苯胺較容易實現光催化加氫到苄基苯胺產物，而單質態的Pd（CdS-Pd NPs）催化劑無法實現加氫過程。這也證明了單原子態的CdS-Pd SAs可以很好地吸附H並完成氫轉移，從而實現加氫過程得到二級胺N-苄基苯胺。
基於以上的機理表徵分析，我們可以給出一個可能的反應機理和路徑（ 圖5d ）。光催化反應前，當體系中同時加入CdS催化劑和PdCl2時，PdCl2很快吸附到CdS表面上與表面懸掛的S原子形成Pd-Sx的配位物種。當CdS被光激發後，表面的Pd-Sx配位物種可以有效捕獲光生電子，形成•Pd-Sx中間態物種，同時光生空穴能夠脫去苯甲醇上的質子，將其氧化成苯甲醛。然後生成的苯甲醛與苯胺進行親核加成反應，產生醇胺中間體。由於醇胺非常不穩定，很快脫水生成亞胺。苯甲醇上脫去的H+較容易吸附到長壽命的•Pd-Sx中間態物種形成H-Pd-Sx。最後，吸附的H又容易脫附，加成到N-苄烯苯胺的N上，實現氫轉移，完成亞胺的加氫過程，得到最後的目標產物N-苄基苯胺。整個過程中，H的吸脫附可以循環進行，因此Pd-Sx物種可以作為有效的氫轉移的橋梁實現加氫過程。此外，過多的吸附H可以從H-Pd-Sx上脫附產生H2。
圖5 反應機理表徵及推測
我們通過DFT模擬計算進一步驗證了為什麼單原子態的CdS催化劑CdS-Pd SAs可以很好地實現光催化C-N偶聯生成N-苄基苯胺（ 圖6 ）。結合EXAFS擬合結果，我們以Pd-S三配位的形式作為計算模型來研究H吸附和反應過程。對於催化劑CdS-Pd NPs來說，在位點1和2的H吸附能分別為-2.801 eV和-2.936eV，而催化劑CdS-Pd SAs的H吸附能為-1.954 eV。通過過渡態能量搜索，可以得出，Pd納米顆粒負載的CdS-Pd NPs的加氫能壘為0.38 eV，而對於單原子態的CdS-Pd SAs來說，由於形成的Pd-Sx配位物種能夠有效地吸附和脫附H，因此脫附的H直接加成到亞胺的不飽和C上，完成加氫過程。
圖6 DFT模擬計算
總結與展望
總的來說，我們設計開發了一種CdS-Pd單原子光催化劑，該催化劑可以有效地用於可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶聯反應，獲得具有工業應用價值的二級胺。同時反應過程中釋放出清潔能源氫氣。結合實驗以及模擬計算，我們推測Pd在光催化反應過程中與CdS表面的S原位配位形成Pd-Sx中間物種，而這一中間體可以提高載流子分離效率以及有效地進行H的吸脫附，構成Pd-Sx •Pd-Sx H-Pd-Sx Pd-Sx的循環過程，實現氫轉移，完成亞胺的加氫過程，得到目標產物N-苄基苯胺。整個過程中，Pd-Sx中間體可以作為有效氫轉移的橋梁實現加氫過程。此外，該催化劑體系具有較好循環能力和底物適應性。這一工作將為溫和條件下實現C-N偶聯反應提供一種新的思路。
作者介紹
鈕峰 ，博士畢業於法國里爾大學（法國國家科學研究中心）（導師Andrei Khodakov教授和Vitaly Ordomsky研究員）。2020年8月加入香港中文大學（深圳）鄒志剛院士團隊從事博士後研究。以第一作者在ACS Catalysis，Green Chemistry，Solar Energy Materials & Solar Cells等期刊上發表SCI論文12篇。目前主要研究方向為多相熱催化、光催化能源轉化。
塗文廣 ，2015年獲南京大學物理學院博士學位。2015至2020年在新加坡南洋理工大學從事研究博士後研究工作。2020年6月起任職於香港中文大學（深圳）理工學院。主要從事於低維光電材料表界面結構的精準設計與構建，實現太陽能驅動下的小分子轉換，取得了一系列重要成果，迄今為止已在Nature Communications, Advanced Material, Advanced functional Material, ACS Catalysis, ACS Energy Letters等期刊上發表論文70餘篇, SCI被引超過8000次，H指數為44。
周勇 ，香港中文大學（深圳）兼職教授。2009 年9月被南京大學物理學院按海外人才引進回國工作，加入南京大學環境材料與再生能源研究中心，聘為教授。主要從事：1、人工光合成二氧化碳轉化為可再生碳氫燃料；2、光電材料的設計和構建；3、高效、低成本鈣鈦礦太陽能電池產業化應用研究。近五年來，以第一作者或通訊作者在 國際重要期刊上發表論文超過 60 篇，其中包括 J. Am. Chem. Soc. (1 篇)、Adv. Mater. (2 篇)、Adv. Funct. Mater. (1 篇)和 Nano Lett. (1 篇)，受邀以第一作者或通訊作者撰寫 2 篇綜述論文。近五年論文他引超過 1600 次，5 篇論文入選 Web of Science 統計的「過去十年高被引論文」, H 指數 46。光催化還原 CO2 研究成果作為主要研究內容，榮獲 2014 年國家自然科學二等獎(排名第四)。主編三本英文專著（Springer 等出版社出版）。多次受邀在國內外相關學術會議上做邀請報告或主持會議。擔任 Current Nanoscience 中國地區編輯和 Mater. Res. Bull.編委。主持承擔國家基金委、 科技 部 973 項目等項目。入選教育部新世紀人才（2010 年）、江蘇省首屆傑出青年基金(2012年)。
鄒志剛 ，2003年憑為教育部「長江學者獎勵計劃」特聘教授，國家重點基礎研究發展計劃「973」項目首席科學家，教育部創新團隊帶頭人，2015 年當選中國科學院院士，2018 年當選發展中國家科學院院士。主要從事新型可再生能源與環境材料方面的研究，鄒院士在光催化領域做出了卓越的貢獻，被媒體稱為「光催化領域的前行者」。鄒志剛院士已在 Nature等國際一流期刊上發表論文 602 多篇，H指數 74，連續 5年入選愛思唯爾材料科學高被引學者，是材料領域有國際影響力的學術帶頭人。申請中國發明專利 200 多項，其中 83 項已獲授權；承擔兩屆國家重大基礎研究計劃 973 項目、國家自然科學基金中日合作項目、 科技 部國際合作重大項目等多項科研項目；獲國家自然科學二等獎 1 項、江蘇省科學技術一等獎 2 項，作為第一完成人獲第 46 屆日內瓦國際發明展金獎及阿卜杜拉國王大學特別獎各 1項。