想象一下，當(dāng)你打開家中空調(diào)，享受著涼爽的清風(fēng)時，背后是發(fā)電廠燃燒煤炭產(chǎn)生的滾滾濃煙；當(dāng)你駕車前往目的地，欣賞著沿途風(fēng)景時，車輪摩擦地面所產(chǎn)生的熱量與尾氣一同融入了空氣；當(dāng)你盡情購物，穿梭在各大商場時，隨手扔出的塑料袋逐漸分解污染著土壤、水源……

這些看似平常的舉動，都在無形中加劇了地球的“高碳”負(fù)擔(dān)。

IMG_256

圖源：中國能源報

在這樣的大背景下，國家審時度勢，高瞻遠(yuǎn)矚地提出了“碳達(dá)峰、碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)。與此同時，世界各國也逐漸意識到可持續(xù)發(fā)展的必要性，紛紛投身于綠色科技研究與創(chuàng)新之中，為實(shí)現(xiàn)人類與自然和諧共生而不懈努力。

而在這一領(lǐng)域，由西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院張健教授領(lǐng)銜的綠色催化團(tuán)隊(duì)?wèi){借深厚的學(xué)術(shù)積淀，先后取得了一系列顯著成果，不僅推動了綠色催化研究的發(fā)展，也為解決能源、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展等問題提供了新的思路和方法。

15bf5c92c8535f8cffb102d022efb2d

圖源：西北工業(yè)大學(xué)

探索未知，矢志創(chuàng)新發(fā)展

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中，基礎(chǔ)研究是整個科學(xué)體系的源頭，前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域的競爭異常激烈。2019年回國前，張健教授的研究方向一直聚焦于氫能領(lǐng)域，研究工作受到國際同行的廣泛關(guān)注。而在回國后，為響應(yīng)國家“加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，推動原始創(chuàng)新”的號召，他來到西北工業(yè)大學(xué)工作，瞄準(zhǔn)高能耗、高碳排放、高污染的化工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，將研究方向轉(zhuǎn)向新能源驅(qū)動的綠色化工技術(shù)研究，重點(diǎn)發(fā)展了“綠色炔烴催化轉(zhuǎn)化”特色方向，取得了多項(xiàng)重要成果——

創(chuàng)新性提出了室溫常壓下以水為氫源的電催化乙炔半氫化技術(shù)，為聚合級乙烯的綠色生產(chǎn)探索出了新路徑，開辟了電催化領(lǐng)域的新方向，后又針對該方向存在的科學(xué)問題，在催化機(jī)制、催化新材料和器件系統(tǒng)方面進(jìn)行了系統(tǒng)性研究，取得了一系列原創(chuàng)性研究成果；

針對傳統(tǒng)金屬基電催化劑的一些問題，創(chuàng)新性發(fā)展了基于咪唑的無金屬分子電催化劑，實(shí)現(xiàn)了媲美金屬基催化劑的電催化乙炔半氫化性能，為無金屬分子電催化劑的研究提供了新思路。

0f2827749113d47f1d722a1267b5402

圖源：西北工業(yè)大學(xué)

對于這些成績，張健教授表示：“能夠取得特色和創(chuàng)新性基礎(chǔ)研究成果，要特別感謝學(xué)校和學(xué)院提供的高水平科研平臺、啟動經(jīng)費(fèi)和相關(guān)政策扶持。我必將利用好學(xué)校和學(xué)院的優(yōu)勢平臺，瞄準(zhǔn)國家重大發(fā)展需求，勇闖基礎(chǔ)研究無人區(qū)，代表西工大在綠色化工的前沿領(lǐng)域占有一席之地?！彼沁@么說的，也是這么做的。

如今，張健教授所帶領(lǐng)的西工大綠色催化團(tuán)隊(duì)已構(gòu)建起了從教授、副教授，到博士后，在讀博士、碩士，科研助理的科研人才梯隊(duì)，同時也有不少本科生曾在此參與過科研項(xiàng)目。走進(jìn)這支團(tuán)隊(duì)，每個人都能感受到一種無形的力量，那是對科研的執(zhí)著追求，對知識的渴望，對未來的憧憬。他們相互鼓勵，相互支持，共同探索綠色催化領(lǐng)域的前沿技術(shù)，致力于解決能源、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域的重大問題。

51fb9ceb5ce206085404d5c56d7331b

圖源：西北工業(yè)大學(xué)

沉潛積淀，自會厚積薄發(fā)

提起“催化劑”，大部分人可能會想起高中課本上的知識點(diǎn)。然而，催化劑的應(yīng)用早已深入到了生活的方方面面，在清潔能源開發(fā)與利用、環(huán)境保護(hù)等多個新興領(lǐng)域也有著普遍應(yīng)用。比如汽車尾氣處理裝置是通過負(fù)載在陶瓷上的貴金屬催化劑將有害的一氧化碳、氮氧化物和碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為無害的二氧化碳、氮?dú)夂退魵?，有效減少車輛排放的污染物；而在目前被一些主要發(fā)達(dá)國家和經(jīng)濟(jì)體作為能源轉(zhuǎn)型重要戰(zhàn)略選擇的氫能產(chǎn)業(yè)中，電解水制氫電解槽和燃料電池大都是用鉑基催化劑實(shí)現(xiàn)制氫或者氫氣氧化……

當(dāng)前，現(xiàn)有電催化劑體系主要是以金屬基催化劑為主，然而金屬基催化劑不僅成本高昂，其催化性能還受到多種因素影響，例如表面重構(gòu)、應(yīng)力、空隙率、孔道大小等，使得金屬基催化劑結(jié)構(gòu)與性能構(gòu)效關(guān)系研究較為困難。于是長期以來，研究者們致力于開發(fā)各種無金屬氮摻雜碳基電催化劑，但關(guān)于高活性的無金屬小分子電催化劑的研究仍鮮有報道。

然而就在前不久，張健教授團(tuán)隊(duì)在無金屬分子電催化劑方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果登上國際著名期刊《自然?化學(xué)》（Nature Chemistry）。

1719370324692

相關(guān)成果發(fā)表在《自然?化學(xué)》  圖源：西北工業(yè)大學(xué)

張健教授團(tuán)隊(duì)以他們在國際上率先發(fā)展的電催化乙炔半氫化為模型反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了一類結(jié)構(gòu)簡單清晰，活性位點(diǎn)明確的有機(jī)小分子電催化劑，實(shí)現(xiàn)了能夠媲美金屬基電催化劑的性能，同時揭示了“有機(jī)小分子電催化劑結(jié)構(gòu)-活性位點(diǎn)-性能”之間的構(gòu)效關(guān)系，為電催化領(lǐng)域中發(fā)展有機(jī)分子電催化劑提供了新思路。

目前，同時兼具明確分子結(jié)構(gòu)和高催化性能的分子催化劑體系非常少。與同行業(yè)領(lǐng)域的其他成果相比，這一研究成果無疑頗具亮點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，張健教授團(tuán)隊(duì)相信未來分子電催化劑會逐漸獲得大家的認(rèn)可，在不同的電催化反應(yīng)中也將會有更多的高性能分子電催化劑被發(fā)現(xiàn)。

IMG_256

圖源：西北工業(yè)大學(xué)

不過，創(chuàng)新成果的取得并不能一蹴而就。哪怕在最初實(shí)驗(yàn)嘗試階段，張健教授團(tuán)隊(duì)就成功使用無金屬分子電催化劑實(shí)現(xiàn)了電催化乙炔半氫化反應(yīng)，并且性能十分優(yōu)異。但在后續(xù)對催化機(jī)制的研究中卻依然遭遇過“舉步維艱”的困境，團(tuán)隊(duì)花費(fèi)了2年多時間才確認(rèn)了分子的脫質(zhì)子化現(xiàn)象。在探索真理的過程中，難免會遇到種種困難，但只要堅(jiān)定信念，終會“厚積薄發(fā)”。

另外值得一提的是，這一項(xiàng)目也有西工大本科生的參與——來自西工大倫敦瑪麗女王大學(xué)工程學(xué)院的本科生就參與了該項(xiàng)課題，后來，學(xué)?；瘜W(xué)與化工學(xué)院的本科生也陸續(xù)參與進(jìn)來。用張健教授的話說，這個項(xiàng)目已經(jīng)“送走了3屆本科生”。在日常學(xué)習(xí)中，他會根據(jù)學(xué)生興趣和課題對本科生進(jìn)行培養(yǎng)。通過參與具體課題，指導(dǎo)本科生學(xué)會如何調(diào)研和閱讀文獻(xiàn)、如何使用科研儀器、如何分析數(shù)據(jù)等，最主要的是在這一過程中潛移默化地培養(yǎng)他們的科學(xué)思維方式，為以后的科研之路打好基礎(chǔ)。

a31d958fbd3f6594d5c32e3f598be21

圖源：西北工業(yè)大學(xué)

在三尺講臺上，誨人不倦

除了在科研上追求卓越，張健教授還將這份熱情和執(zhí)著帶到了教室中。三尺講臺上，他不僅是傳授學(xué)問的導(dǎo)師，更是學(xué)生們成長道路上的引路人。他用自己豐富的科研經(jīng)驗(yàn)和人生閱歷，為學(xué)生們打開了一扇扇通往知識殿堂的大門，讓他們在求學(xué)的道路上不斷前行。

自2019年入職西工大以來，張健教授始終堅(jiān)持將培養(yǎng)學(xué)生科研精神、提升學(xué)生創(chuàng)新能力作為關(guān)鍵工作之一。他根據(jù)學(xué)生興趣，與學(xué)生共同確定清晰的研究目標(biāo)和計(jì)劃；分配具體的科研任務(wù)，并提供必要的學(xué)術(shù)資源和實(shí)驗(yàn)支持；以傳幫帶模式安排高年級學(xué)生協(xié)助培訓(xùn)基礎(chǔ)能力；定期討論，了解學(xué)生的進(jìn)展并提供指導(dǎo)……一系列精心策劃的育人舉措，展現(xiàn)著他始終不渝的育人初心。

b925db9e3b2080113f6e6f0d6ebf059

圖源：西北工業(yè)大學(xué)

不僅如此，張健教授還積極參與了《材料與化工導(dǎo)論》《精細(xì)化工前沿技術(shù)》和《前沿化學(xué)導(dǎo)論》等本科生課程的教學(xué)工作，將科學(xué)故事和科學(xué)家故事融入課程建設(shè)，不斷增強(qiáng)學(xué)生文化自信，同時基于前沿研究熱點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，鼓勵本科生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，參與科研項(xiàng)目、比賽、學(xué)術(shù)討論和會議，切實(shí)提升科研育人成效。

桃李不言，下自成蹊。在張健教授的引領(lǐng)下，許多本科生都收獲了屬于自己精彩。

他們之中，有人在賽場之上表現(xiàn)優(yōu)異，屢獲大獎：2021級本科生牛和煦等獲第九屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銅獎；2022級本科生王添鑫等獲第九屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽金獎和多項(xiàng)比賽金獎；

他們之中，也有人堅(jiān)持奮斗，奔赴理想學(xué)府深造：劉暢、魏晨昱學(xué)生等以優(yōu)秀的成績前往新加坡或國內(nèi)知名高校深造；2020級優(yōu)秀畢業(yè)生劉明軒保研留在課題組繼續(xù)學(xué)習(xí)……

一位位優(yōu)秀學(xué)子茁壯成長，奔赴夢想的星辰大海。

3cae881991f346fa97e4e6cde67d130

圖源：西北工業(yè)大學(xué)

從探索未知的實(shí)驗(yàn)室到思維碰撞的課堂，張健教授不斷跨越邊界，將最新的科技知識融入教學(xué)實(shí)踐，點(diǎn)亮了無數(shù)學(xué)生心中的求知之火。在他看來，本科生參與科研最重要的有三點(diǎn)：導(dǎo)師、實(shí)踐訓(xùn)練以及廣博的知識儲備，而這些正好是西工大的優(yōu)勢所在。

“我覺得西工大是一所有‘魂’的學(xué)校，‘公誠勇毅’校訓(xùn)和‘三實(shí)一新’校風(fēng)就是我們西工大之‘魂’的最好詮釋。”

正如張健教授所言，西工大在航空航天航海、材料科學(xué)、機(jī)械工程、電子信息等領(lǐng)域具有深厚的科研基礎(chǔ)和優(yōu)勢，擁有多個國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國家級科研平臺，在推動科技創(chuàng)新和重大科研項(xiàng)目中發(fā)揮著重要作用。在人才培養(yǎng)方面，西工大更加聚焦于培養(yǎng)具有“低調(diào)務(wù)實(shí)、兼收并蓄、厚積薄發(fā)、為國鑄劍”特質(zhì)的“總師”型人才，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，能為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的教育資源和實(shí)踐機(jī)會。同時，具有高水平學(xué)術(shù)能力和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的資深教師團(tuán)隊(duì)，也能為學(xué)生提供專業(yè)化、個性化的教學(xué)指導(dǎo)。

執(zhí)筆未來，讓夢想一路生花。在西工大這片充滿智慧與創(chuàng)新的沃土上，像張健教授這樣的杰出教師還有很多。在科研的殿堂里，他們敢于挑戰(zhàn)未知，勇攀科學(xué)高峰，為我國的科技進(jìn)步貢獻(xiàn)著智慧和力量；在教育的舞臺上，他們播撒知識，啟迪夢想，讓無數(shù)棟梁之才奔赴祖國最需要的地方。放眼未來，讓我們共同見證更多優(yōu)秀的西工大學(xué)子從這里走向?qū)儆谧约旱拿篮妹魈欤?/p>

信息來源：西北工業(yè)大學(xué)。本文作者為西北工業(yè)大學(xué)教務(wù)部姚遠(yuǎn)，由西安市科技局科技成果科普化項(xiàng)目支持。