专访绿色化学领域青年学者——孙振宇教授

《物理化学学报》编辑部

北京大学化学与分子工程学院，北京 100871

在传统化学、化工过程伴随着严重的资源浪费，并且对环境造成污染的大背景下，上世纪90年代初美国学者提出了绿色化学的概念，随后提出绿色化学十二条原则，迄今已被绿色化学界普遍接受。绿色化学可简单定义为减少或消除危险物质的使用和有害物质、废弃物的产生的过程设计。它的理想是从源头上消除污染，使整个合成过程和生产过程对环境友好，不再使用有毒、有害的物质，不再产生和处理废弃物。本期我们有幸采访了国内绿色化学领域的青年科学家，《物理化学学报》青年编委孙振宇教授，为我们分享他的研究经历及对国内外绿色化学行业的分析。

问题1：孙老师，在您的科研生涯中从事过哪些方面的研究？您从什么时候开始从事绿色化学方面的研究？

回答：主要围绕着多相催化材料的合成和改性展开研究。2003年师从韩布兴研究员读博期间已经开始接触绿色化学方面的课题，当时主要采用超临界CO2和超临界H2O作为反应介质制备纳米催化材料，用于一些模型反应的催化性能研究。之后在德国和英国做博士后期间，针对氧还原和CO2还原电催化反应，开展了一些研究工作。

问题2：请您简要介绍一下绿色化学的发展现状，以及绿色化学目前存在哪些交叉研究。

回答：绿色化学正围绕着原料、催化剂、溶剂、合成方法的绿色化而开展。绿色化学包括多种化学领域，如有机合成、催化、生物化学、分析化学等，并且它与生物学、物理学、计算机科学、材料科学和地球科学等学科有密切的联系。

问题3：中国绿色化学的研究在国际上处于什么位置？我们的优势和劣势有哪些？

回答：中国绿色化学的研究与国际绿色化学的研究处于同一水平，在煤炭地下气化工艺、煤炭废弃物的综合利用技术等应用方面还处于领先水平。

优势：我国在绿色化学研究方面起步较早，在绿色化学概念提出后不久就开始了相关研究。中国学术界、企业界和政府均对绿色化学领域高度重视，国家自然科学基金委、科技部、中科院等部门资助了很多相关项目，中国科学家在基础研究、技术开发等方面取得了众多重要成果，例如，新型生物型农药与化学农药的研制、乙醇汽油和零排放污水技术的发展。

劣势：我国是一个拥有14亿多人口、且仍在不断发展的大国，所需的化工产品大都需要在本土生产，此外，日常生活中制造的大量垃圾也会破坏生态环境，因此经济、资源、环境三者之间的矛盾较突出。另一方面，与欧美发达国家相比，我国传统产业的技术相对落后，化工生产中的资源浪费和环境污染更加严重。

问题4：目前绿色化学领域的发展存在的最大的挑战有哪些？未来有哪些发展趋势？

回答：主要存在三个方面的挑战：1) 研发可重复使用的替代原料；2) 研发替代溶剂；3) 研发高选择性新型催化剂。

针对如上挑战，绿色化学未来发展趋势可能集中在1) 合成新型、无毒害、高选择性的高效催化剂；2) 以可再生生物质为原料，合成生物燃料；3) 发展可同时防止和解决污染问题的化学技术(洁净煤技术、绿色生物化工技术、精细化学品的绿色合成技术和生态农业的绿色技术等)；4) 发展绿色化学品的设计和开发。

问题5：您能列举一些您的课题组正在进行的最重要的几个项目吗？

回答：主要针对空气中组分N2和CO2的化学转化开展研究。采用电催化还原、光催化还原方式，将CO2转化为C2及以上化学品和燃料，将N2转化为NH3。通过设计和控制合成多活性位点催化材料，提高转化效率和目标产物的选择性，同时，基于密度泛函理论和原位光谱，对反应路径和机制进行研究。

问题6：您认为绿色化学发展和应用对我们的社会、环境和经济会有哪些影响？能否举几个通俗的例子?

回答：绿色化学的主要特点是“原子经济性”，即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子，实现“零排放”，既可充分利用资源，又不产生污染。绿色化学可以变废为宝，合理利用资源和能源，降低生产成本，大幅度提高经济效益。绿色化学也可改善人们的生活环境，实现生态平衡，满足可持续发展的基本需求。例如，利用生物降解塑料，防止白色污染；新能源汽车正在逐步代替燃油汽车；为保护大气臭氧层，使用氟氯烃代用品。

问题7：在您的科研道路中是否遇到过挫折或困难？

回答：2015年回国组建自己的研究团队，开始时仅有一间空屋子，家徒四壁，只有学校提供的有限的科研启动经费，因为学生对你不了解，故招不到学生，这段时间是最困难的时候，经过不懈的努力和博士导师的支持，科研道路慢慢走上正轨，现在组里拥有5位博士生、17位硕士生和2位老师。

问题8：《物理化学学报》的读者中有很多学生，他们很想了解您是怎么选拔和培养学生的。

回答：选拔学生首先要确定对我们的课题研究方向感兴趣，且愿意为之努力付出；同时有主动学习的能力。培养学生主要是培养学生的创新思维、严谨的研究方法和“打破沙锅问到底”的科学态度。

问题9：工作之余，您有什么兴趣爱好？

回答：工作之余，喜欢运动，原来常打排球和羽毛球，现在主要是跑步，每隔一天会在学校操场跑10公里，既锻炼身体、放松身心，还可锤炼意志品质，也可在跑步时思考一些科学问题和工作计划。

问题10：请您对国内的中文学术期刊的建设和发展提出建议。

回答：国内的中文学术期刊对从事科研的高校学生和教师帮助很大，为了进一步扩大其影响力，建议加强宣传，邀请物理化学各个研究领域的知名专家投稿，同时定期组织学术会议(包括视频会议)等交流活动。