【科技日报】她让二氧化碳 变身可用能源 2017-04-19

本报记者 吴长锋

 
4月12日,龙冉在中国科技大学理化实验室做实验

 

   3月23日,法国巴黎。29岁的龙冉,站在第19届“世界杰出女科学家奖”颁奖典礼的领奖台上,一袭黑色礼服,低调而端庄。每年,全世界只有5位杰出的女性科学家和15位入选该计划的年轻女性科研工作者可以站上这个领奖台。龙冉此刻站在世界瞩目的台上,入选“最具潜力女科学家计划”。

  

荣膺“女性诺贝尔奖”

   “世界杰出女科学家成就奖”由联合国教科文组织和欧莱雅基金会1998年联合设立,每年授予从各大洲遴选出的5名为科学进步作出卓越贡献的女性,被誉为“女性诺贝尔奖”。2015年起,联合国教科文组织和欧莱雅基金会“为投身于科学的女性”又增加了“世界最具潜力女科学家计划”,每年从全球遴选15名年轻女性研究人员。

   从巴黎返回中国科技大学,和记者如约见面,龙冉穿上粉色蝴蝶领连衣裙,端庄大方。她办公桌上整齐地摆满了专业书籍,零星点缀着小黄人玩偶和卡通书包,显示出这个年龄的兴趣和活泼。现实中的龙冉智慧而低调,甚至有些拘谨。谈起此次获奖,龙冉谦称“获奖只是因为自己幸运”。在同学和老师眼里,龙冉是个热爱生活、开朗活泼的“研霸学姐”。“她在科研当中的想法很多,总是想得很远。”龙冉的同事如是评价她。

   龙冉的学科专业是无机功能材料的设计、可控合成、同步辐射表征以及催化应用的研究。她的研究成果在国际权威刊物上发表论文33篇,曾获中国科学院院长特别奖、中国科学院优秀博士论文奖,入选2016年度中国科协青年女科学家计划。

   龙冉科研生涯的起航,正是在中科大读大三时。2008年,她进入中科院院士谢毅教授的课题组。受谢教授科研热情感染,她下定决心继续读研深造。

   2015年,从安徽阜阳走出去的谢毅,凭借在纳米固体化学方面的卓越成就,荣获 “世界杰出女科学家成就奖”。2017年,同样从安徽阜阳走出来的29岁姑娘、中科大博士后龙冉延续了这一荣誉。

  

让二氧化碳变身可用能源

   龙冉读博阶段师从熊宇杰。博士毕业后,她进入中科大同步辐射国家实验室,在熊教授的指导下与宋礼教授合作,开展博士后工作。

   龙冉所做的主要工作,就是利用同步辐射光源,进行以太阳能为能源的二氧化碳转化过程中高效催化剂的精细设计。其中一部分工作,是催化二氧化碳转化成为气体、液体燃料,例如甲烷、甲醇等。

   为何选择能源方向?“我们生活的地球正在变得越来越热。造成全球气温上升的其中一个原因是人类使用了大量的化石燃料,导致聚集在大气中的二氧化碳浓度增高。如果能将大气中的二氧化碳直接转化为可供使用的液体或气体燃料,这样既解决了能源问题,又解决了环保难题吗?”龙冉说她为此努力的目标,就是要找到一种自然界可以循环利用能源的方式。

   在研究将二氧化碳转化为燃料的过程中,龙冉选择了将二氧化碳转化为甲烷。她说如今在中国农村,自建沼气池作为生活燃料的来源已经相当普遍,沼气的主要成分就是甲烷。“生物发酵制甲烷就是生物圈内碳的循环再利用。人类的生产生活也会以二氧化碳气体的形式释放出大量的碳,大气中的二氧化碳浓度如果增长过快,将给生态圈带来超负荷影响。”龙冉说她的工作就是利用太阳能,将大气中的碳转化为甲烷等燃料,加入到生物圈的碳循环中。

  

科学发现就隐藏在细节背后

   “天道酬勤”——这是龙冉中学班主任送她的座右铭。龙冉一直坚信,付出就会有收获。对龙冉来说,科学上的失败和挫折每天都会遇到;失败率远高于成功率,令人惊叹的科学发现可能就躲在一次次失败之后,其中的关键是要一直追寻“为什么”。

   一次,在做“钯纳米晶体催化氧化的晶面依赖性”这一课题的过程中,龙冉把钯纳米晶体放入到相关反应分子的溶液中,还没有来得及加入氧化剂,相关反应分子就被氧化了。龙冉很疑惑,难道实验过程中有什么失误?她又重复了一次实验过程,结果还是不变,反复多次的实验结果还是一样。

   龙冉开始思考,问题出在哪儿?经过几天的观察和检验,终于找到了关键:原来,空气中的氧气溶解到了溶液中,在钯纳米晶体的作用下成为活性氧,驱动了氧化反应的发生,从而在没有额外添加氧化剂的情况下催化了化学反应。搞清了原理,设计一种新型催化剂的想法就在这个细节的突破上诞生了。

   这不过是龙冉重复过的成千上万个实验场景中的一个。“科学就是不断提出不同的问号,消除这个问号的过程是非常自然愉悦的。”龙冉很清楚,“化学是实验科学,需要不同的实验验证,而科学发现可能就隐藏在某一个实验细节背后,关键就在勤奋和坚持。”

   龙冉认为,还有太多科学问题有待进一步探索,自己对于科学来讲只不过做了微小的工作,而“幸运”是她对自己所取得成绩用到的高频词汇。

 

科技日报2017年4月17日http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2017-04/17/content_367365.htm?div=-1


     
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