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邹志刚:光催化领域的前行者

2024-04-27刘成安路蒙

科学大众(中学) 2024年4期
关键词:南大南京大学光催化

刘成 安路蒙

中国科学院邹志刚院士,是我国光催化材料领域的领军人物之一。20 年前,邹志刚从日本回国,在南京大学建立起环境材料与再生能源研究中心。当时,可再生能源研究在国内尚属新领域,邹志刚从零开始,一步一步做起,不断产出重量级的科研成果。

“光分解水制氢”的新能源梦

“我相信总有一天可以用水来做燃料,组成水的氢和氧可以单独地或合在一起来使用,这将为热和光提供无限的来源,所供给光和热的强度是煤炭无法达到的,水将是未来的‘煤炭。”这是100 多年前的科幻小说《神秘岛》中的一个预言。

通过人工模拟大自然中的光合作用,能利用太阳可见光将水分解为氢和氧。邹志刚长期从事的正是光催化材料研究,致力于让这个预言从梦想走进现实。

氢素有“绿色燃料”之称。它取自水,燃烧之后又归于水,被公认是石油、煤炭等的最佳替代品。然而,目前人类获得氢的途径是电解法,即利用电将水分解为氢和氧,这不仅需要高昂的成本,而且分解过程本身还需要消耗大量的能源。用清洁的方法得到氢,成为全球科学家的一个梦。

1972 年,日本东京大学的两位科学家发现,在紫外光的照射下,二氧化钛单晶电极能使水在常温、常压下发生分解反应,产生氢气和氧气。从此,“光分解水制氢”成为科学研究热点。而后多年里,尽管各国科学家进行了不懈的尝试,光分解水制氢的转化率仍然低得可怜。

针对这一挑战,邹志刚带领的课题组研发出新一代可见光响应型光催化材料。在2014年的国家科学技术奖励大会上,邹志刚团队一举夺得自然科学二等奖。该项研究利用太阳可见光将水分解为氢和氧,在国际光催化领域产生了重要影响,成为我国该领域的标志性成果之一。

此外,邹志刚还在国内率先开展了光催化还原二氧化碳的研究,并率先实现了利用光催化材料将二氧化碳和水转化为氧气、甲烷等碳氢化合物。面对日趋严重的环境挑战及国防安全的特殊需求,邹志刚从分子水平上阐明了光催化降解有机有害物的机理,成功研制出日处理量20 吨以上的光催化污水净化设备,创造了良好的社会效益和经济效益。

“一见倾心”的南大缘

邹志刚曾在日本求学和工作长达10 多年,本以为自己会和家人一直在日本生活下去,没想到2002年一个秋日午后的一封邮件,开启了他与南京大学的缘分。

当时,邹志刚抱着试试看的想法给南京大学写了一封电子邮件,表示愿意应聘“长江学者奖励计划”特聘教授。没想到两天后,南京大学就向他抛出了橄榄枝。邹志刚想回国建立环境材料与再生能源研究中心的想法,得到南大的支持。2003 年5 月,研究中心成立,并得到550 万元启动资金。

面对南大的全力支持,一个大胆的决定在邹志刚的心头日渐明晰。2004 年4 月1 日,经过再三考虑,他决定辞去日本的工作,当一名南大的全职教授。面对家人对他“瞎折腾”的不理解,他的解释直白而坦诚:南大的决策层和南大物理学院的老师都是真心相邀、真诚相待,南大是个可以静心做科研、成就事业的地方。

在接下来的时间里,邹志刚全身心投入研究中心的学科建设、实验室建设和人才培养工作中。但是,在研究中心的初创阶段,他遇到了不少难题。比如,由于实验室是由行政楼的空房改造而成,电、气等设施不符合实验室的要求,邹志刚只好进行重新装修;大楼里没有大型货梯,大型实验设备难以搬到实验室内,邹志刚就把窗户拆掉,靠人力用绳子把沉重的设备慢慢拉上来;当初研究中心还没有名气和相应的实验条件,一度招不到学生,迟迟难以开展实验工作……在学校和院系领导的支持下,研究中心逐漸步入正轨,并培养了一支在国际上有影响的研究团队。

从细节入手培育学生

小时候曾把记者作为理想职业,可是上大学时,却因为父母相信“学好数理化,走遍天下都不怕”的信条,邹志刚被要求“靠技术吃饭”,学习理工科。邹志刚大学时期迷恋过诗歌文学,到今天,他的生活中还散发着丝丝的文艺气息。

邹志刚的业余爱好很少,繁忙之余,他会抽空读读书,看看小说。

谈到对自己的人生展望,邹志刚只想踏踏实实做好本职工作,继续深入研究光催化材料,把教师工作做好,把学生培养好。有感于自己的人生经历,邹志刚对学生的培养体现了两个特点:一是兴趣,二是细节。

邹志刚认为兴趣是最好的老师,职业伴随人的大半生,如果没有兴趣作为精神支撑,最终将会失去动力。邹志刚鼓励学生从兴趣出发,自主选择学科前沿问题进行探究。

邹志刚很重视学生的学习和生活细节问题。他认为学问做得好,首先要做好人。他要求学生在基本生活礼仪上做到位。比如说,他要求学生多说3 个词:对不起、谢谢、再见。“对不起”是要勇于承担责任,“谢谢”是要时刻保持一颗感恩的心,“再见”是要维护一个和谐融洽的团体氛围。他平时还要求学生注重个人的形象。个人形象好了,既能让自己打起精神,也是对他人的尊重。

邹志刚办公室的书柜里整齐地摆放着每一个学生的档案,档案夹里存放着学生所有的实验报告、个人汇报等资料。“我们的学生能做到把订书针钉在所有文件的同一位置。”邹志刚说,把细节做到位才是做大事的基础。

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