用“科研巧思”催化更多可能

狸狸狸狸狸与承 · 发表于 2026-5-18 21:19:42

原标题：用“科研巧思”催化更多可能
点开北京大学先进催化团队的主页，一张张团队“全家福”照片弹出来。画面里，大家笑意盈盈。
除了大合影，主页还收录了很多团队成员的生活记录。“你看这张，这是2022年，我们去云南大理，正好碰上采茶时节，大家便一同去茶田里采茶，还向茶农请教怎样制茶。这样轻松愉快的学习研究氛围深受大家喜爱，也增强了团队的凝聚力。这个时代，搞科学需要‘巧思’，唯有张弛有度，方能有所突破。”北京大学化学与分子工程学院教授马丁笑着告诉记者。
在这位2025年新当选的中国科学院院士带领下，团队接连取得突破：破解“铁基费托合成世纪难题”，实现零碳制氢，连续两天在《自然》和《科学》上发表重大成果……如今，他们正向能源绿色化领域的更深处进发。
要敢想，只有敢想才敢做
马丁的办公室外挂着一幅海报，图中，骑行者正沿着夕阳染红的崎岖山路前行。“这寓意我们要敢想，只有敢想才敢做。”他说。马丁很喜欢骑行，也常常带着团队成员一起骑行。团队成员都知道，“要是马老师约你谈事情，很可能变成一场西山放风骑行”。
马丁甚至以骑行比喻做科研的过程：“就好比要骑行翻过北京市海淀区的西山，前往山另一侧的温泉镇，一路有很多的爬坡路段，骑起来很累。可一旦成功，便收获感满满。”
团队的科研领域是多相催化，这是现代化学和能源工业的核心支柱。催化研究像在黑盒子里摸彩球，千百次尝试中“摸”到一次成功反应，便能设计出新的催化剂。
“做科研要敢啃硬骨头，要解决时代赋予你需要解决的重要科学问题。”马丁说。近年来，团队凝练出三个核心方向——破解氢能制备难题、重塑碳循环路径、推动废塑料资源化。
废塑料化学升级解聚是新兴领域。经过几年原创研究，2022年团队在《化学》期刊上发表前瞻性文章，提出塑料废弃物转化为高附加值化学品的催化策略。
“这个领域挑战重重，但大家的信念从未动摇。”团队青年科学家王蒙说：“日常生活中的废塑料常常成分复杂，性质差异显著，想让化学转化可通用、过程可控，需要平衡兼顾各种因素，攻关难度很大。我们坚持啃这块‘硬骨头’，因为我们想做到成果不仅在实验室成立，而且能转化应用。”
2025年6月，团队在《自然》期刊上发表研究成果，成功将8种常见废塑料的混合物转化为原始化学成分或其他有用原料，破解传统回收中混合物处理的难题。
费托合成一直是我国煤化工和合成气化工的关键技术，但这一技术始终存在二氧化碳排放高的问题。过去数十年，全球研究者为此倾注大量努力。
团队在此领域坚持探索十多年，最终在一次意外的实验结果中，敏锐地捕捉到异常现象——通常让人“谈卤色变”的卤素可能显著提升某些反应性能！
团队果断决定，围绕此路线设计实验，验证优化，最终发现：在反应气体中加入百万分之一浓度的卤素化合物，能像拨动“电子开关”一样，精准调控催化剂的表面状态，成功将二氧化碳副产物从传统工艺的30%左右大幅降至1%以下，逼近“零碳排放”，同时将高附加值烯烃产率提升至85%以上。
共同欣赏最美的科研风景
北京大学化学与分子工程学院A座五层，马丁常常穿着休闲衫和牛仔裤出入于此。在学生们眼里，他非常“接地气”，“虽然是师长，但更像一位可以无话不谈的大朋友”。
办公室内、楼道里，无论组内组外的学生，马丁随时都可能聊上几句。一次，他在珠海参加化学年会，晚饭后又拉着合作老师和学生们去喝咖啡，喝着喝着，突然灵感来了，就和大家聊起了电子显微学表征。
“聊到关键处，我们几个下意识地就想记笔记，结果发现都没带笔记本。大家便拿起身边的餐巾纸记下关键词，后来凭借纸上记录的思路，一篇漂亮的综述性文章应运而生。”现已入职南方科技大学的团队成员高子睿笑着回忆。
“每一位团队成员，我都将他看作是科研伙伴。我愿意以坦诚相待的交流，将科研合作打造成‘学术朋友圈’。”马丁说。
正是在“学术朋友圈”支持下，团队博士生王茂林在完成多相催化课题后，奔赴世界各地的先进光源大科学装置，开展X射线谱学表征合作实验，最终创新融合多种方法，成功实现了实验目标。
“团队始终保持一种高度活跃交流的氛围，这让我形成了融合的科研视野和思维习惯。了解不同领域的人如何思考问题，或许对解决自己的问题有事半功倍的效果。”王茂林说。
每周两次的组会上，不同的想法常常神奇地互相“催化”。马丁就坐在大家中间，每当捕捉到值得深入的想法，他便兴奋地站起来，大步流星走上讲台，和学生们互动探讨。这样的模式，凝聚出了团队向心力。
“大家一起搞科研，其实也像组队去骑行、爬山，有人慢一些，有人快一些。谁要是累了，就停下歇一歇，其他人也不要着急，要耐心鼓励他。最后大家一起到达旅途的终点，共同欣赏最美的风景。”马丁说。
年轻人要做“吃鱼头的人”
“一声惊雷过后，空气里的氮气和氧气经过一系列的反应，最终变成硝酸。硝酸随雨水落下，和土壤中的物质结合，化作植物可吸收的氮肥。一百多年前，德国化学家哈伯发现氮气可以和氢气合成氨气，开创了人工合成氮肥的全新历程……”
在北大化学与分子工程学院为大一新生开设的“今日化学”系列讲座课上，马丁正以“合成氮肥”为题，讲解催化科学的历史与前沿。在他风趣幽默、旁征博引的讲述中，科学史事件串联成一张条理清晰的网络。
“虽然只是一节课内容，但我一直认真准备，每次都会更新一些有意思的问题，激发年轻人对科学的兴趣。”马丁说。
教学对马丁而言，是另一种形式的催化反应。他发现，本科一年级学生的想法常常与顶级期刊论文的思路不谋而合。在他的实验室里，某个偶然的异常数据，就可能开启全新的研究路径，学生们常由此发现新问题。所以，即便是学生天马行空、不甚成熟的想法，他也相当珍视。
马丁常常鼓励年轻科研者做“吃鱼头的人”——敢于探索无人区，聚焦原始创新，而不是一味跟风。他也引导大家保持乐观的心态与谦逊的态度，正确对待科研道路上的成功与挫折。
2025年2月13日、14日，团队论文连续两天登上《自然》与《科学》。前者利用稀土改性催化剂延长其使用寿命，后者聚焦“零碳”制氢，实现二氧化碳零排放。
这篇刊登在《自然》上论文的第一作者高子睿，自2018年跟随马丁读博起便专注甲醇—水重整产氢课题，最初进展并不顺利。“马老师常教导我们，做多相催化，第一等是发展新反应，第二等才是优化现有路径。而做有价值的创新，道路常是曲折的。”高子睿说，跟随马丁做科研，让他与同门深切体会到不断向科学深处掘进的过程，艰辛与甘甜相伴相生。
“我始终相信，这些年轻人都有机会做出非凡的成绩。我愿意当好他们的‘催化剂’，用每一次实验，每一次讨论，每一次翻越山峰的远行，帮他们催生新的可能。”马丁说。
（记者晋浩天通讯员王钰琳）

(责编：李昉、李依环)

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