谢有昌的技术成果。
20世纪70年代初,我国进口了大量先进的石油化工装置,急需开发适合这些进口装置的催化剂。在唐有祺教授的指导下,1974年,谢有昌和一群“工农兵”到北京化工学院,共同开发适用于进口大型流化床装置的乙烯氧氯化催化剂。在工作中,几十个人轮流进行流化床的中试,但对于这个中试能否解决问题存在很大的争论。当时国内已经研制出一种催化剂,其活性远高于进口催化剂。但是中试之后大家还是觉得不确定这种催化剂能不能用在进口设备上。因为进口的大型工业流化床高12米,直径2.8米,里面有很多冷却管,而中试床只是一根高1.5米,直径只有10厘米的空管。在中试中,温度、压力和原料气组成可以模拟生产装置,但不可能同时用线速度和空速模拟生产装置。生产设备中的流化状态甚至更不可能在直径小得多的短得多的中试设备中模拟。所以好的催化剂用在流化床中试的大型工业装置上不一定好。因此,谢幼昌建议减少甚至取消流化床中试,重点开展催化剂动力学性能的中试研究和催化剂制备的中试放大。他认为,与进口催化剂相比,开发的催化剂的活性不能太高或太低。因为过高会产生过多的反应热使床层温度过高而使副反应增加;如果太低,原料转化率不够。他通过小规模试验证明,最初研制的催化剂活性过高,在进口装置低空速下工作时,乙烯燃烧产生的CO2副反应非常严重。他指出,只要所研制的催化剂的动力学性能(活性和选择性)与进口催化剂相似,并且影响流化状态的关键物理性质如机械强度、比重和粒度分布也相似,就可以在进口装置中代替进口催化剂使用。后来的实践证明,这条路线是正确的,成功制备了适用于进口装置的氧氯化催化剂。在带领“工农兵学员”完成氧氯化催化剂研制后,又被派去1976带领工农兵学员在西藏“开馆”,在一个小型硫酸厂研究当地贫硫矿的二氧化硫流化床焙烧技术。
20世纪90年代,国际上掀起了研究纳米材料的热潮。针对一般纳米氧化物粉体制造成本高,纳米氧化物粉体烧结成纳米陶瓷易团聚产生孔洞的缺点,谢幼昌提出以价格低廉、易挥发的金属氧化物如SiCl4 _ 4、TiCl4 _ 4、ZrCl4 _ 4、SnCl4 _ 4、AlCl3 _ 3、FeCl3 _ 3为原料,通过气相水解法制备纳米氧化物颗粒。这种纳米氧化物颗粒很少团聚,纯度高,粒度分布窄,尺寸容易调节。我们还发现,通过使用分散在单层中的Y2O3,可以控制ZrO2 _ 2纳米颗粒全部稳定在四方相。这种纳米氧化物粉体可在1150℃烧结至理论密度98.5%以上,比文献报道的烧结温度低100℃以上,有可能成为塑料陶瓷的重要原料。该纳米氧化锆粉体制备技术已获专利。
氧气在工业上应用广泛,变压吸附空分是70年代发展起来的技术。国外开发了一种新型空分制氧吸附剂——低硅铝比锂离子交换X型分子筛(LiLSX ),大大提高了变压吸附空分制氧效率,降低了制氧成本。而国外公司垄断了这种吸附剂,只和变压吸附设备一起卖给中国,价格非常昂贵。这种吸附剂的制备非常困难。首先合成了低Si/Al比的分子筛(Na,K)LSX,其中含有大量的钠、钾离子,需要与锂离子交换成为LiLSX。锂离子是碱金属离子中最难在分子筛上交换的离子。根据国外专利文献,要获得交换度超过99%的LiLSX分子筛,需要进行5次离子交换,每次过量6.3倍。锂离子利用率很低,分离回收损失很大,生产成本很高。为了解决这一问题,谢有昌课题组发明了悬浮床高效离子交换新工艺,大大提高了锂的利用率,大大降低了生产成本。因此,北大资源集团投资成立北大先锋公司,将这一技术产业化。现在生产设备已经建成,产品高效空分制氧吸附剂达到国际先进水平。已成功应用于大型变压吸附空分制氧设备,性能不逊于进口设备,性价比远高于国外同类产品。具有较强的国际竞争力,并已开始出口。
谢幼昌从事教学和科研工作40余年。他认为大学教师应该把教学和科研结合起来。在教学中掌握扎实的基础知识和理论,对科学研究大有裨益,科学研究又可以不断更新教学内容。因此,在做大量科研的同时,他从未停止过教学,先后教过物理化学和结构化学两门基础课,以及表面结构化学研究生课程。他与邵美成同志合作,受教育部委托编写了《结构化学基础课教材》,1979出版,供文革后恢复高考的大学生使用。这本书的特点是少而精,基本概念表达准确,难点讲解简单,理论与实践紧密结合,深受读者欢迎。
除了教学和科研,谢幼昌还做了很多社会工作。历任大学化学教材编委,《化学通报》常务编委,《中国催化学报》《分子催化》《石油学报》《燃料化学与天然气化工学报》等杂志编委,大连化学物理研究所催化国家重点实验室科学委员会委员、副主任。
他一生中最崇拜的人物是诸葛亮。小学时读过《三国演义》,对《草船借箭》《华容道》《空城计》等故事印象深刻,激励他日后在科研上出奇制胜,把智慧用在别人不易想到的地方。诸葛亮的座右铭“淡泊你的野心,宁静致远”也成为他的座右铭。工作生活中淡泊名利,严于律己,宽以待人,与同事、同学关系非常融洽。良好的团结合作精神使他的研究小组不断取得成果。
少年时期的国难经历,让谢幼昌立志为中华复兴做贡献。20世纪80年代初,他和妻子杨去美国深造。他们长期定居美国的公公婆婆劝他们留在美国工作。他们向父母说明了国家建设的需要,如期回国。后来多次出国进行专利技术转让和合作研究。一家外企曾要求他留下工作,并承诺会为孩子安排出国留学的机会,但他也婉言谢绝了。他决心把自己的一生献给祖国的科学教育事业,鞠躬尽瘁,死而后已。