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皇冠官网地址:她让二氧化碳变身可用能源,世

(原载于《科技日报》 2017-04-17 05版)

记女科学家龙冉:科学就是不断提出不同的问号

龙冉告诉《中国科学报》记者:“我的主要工作是从基础科学的角度出发研究催化材料,期望它能加速化学反应,目标是将二氧化碳高效地转换成燃料分子。”龙冉在攻读博士阶段就已经取得了一些阶段性的成果,并获得了中国科学院院长特别奖和优秀博士学位论文奖。

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。”

世界最具潜力女科学家龙冉:将兴趣沉淀为事业

我们该如何替换化石燃料这种数量有限且污染环境的资源呢?答案可能是二氧化碳转化——将人类生产、生活中大量释放的二氧化碳分子转化为气体、液体燃料分子。

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。

催化剂需要经过研究者的“精细调控”,才能实现效率的最优化。而龙冉觉得自己走上科研的道路,却要感谢父母和导师给予的充分自由——是他们让她能够跟随自己的兴趣,追求真正想要的东西。

最近,龙冉与合作者还发现,“钯-铜”原子对是可以催化二氧化碳转化反应的一个非常重要的结构。二氧化碳的催化转化可以看作一种人造的光合作用,该反应的产物甲烷、甲醇等能继续作为能源利用。

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。

由于在诸多关键行业的应用,加氢反应的工业产值非常高。龙冉指出:“过渡金属钯与氢具有强烈的相互作用,曾经作为潜在的优质储氢材料。而以其为基础的钯基纳米晶体催化剂,也具有优异的加氢反应催化潜能。”

如今,龙冉就职于中国科大同步辐射国家实验室,师从熊宇杰教授,她的工作内容就是对催化剂的表面结构进行原子级别的优化,然后使用同步辐射光源——一种极强光源,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。

荣膺“女性诺贝尔奖”

龙冉取得的科研成果,靠的不只意外发现和运气。她和团队基于前期对于钯基纳米晶体的催化表面结构效应的认识,主动出击,设计了以太阳能为反应动力的新型钯纳米晶体催化剂,精准控制合成了一类尺寸为50 纳米、且具有内凹型结构的钯纳米晶体。

龙冉取得的科研成果,靠的不只意外发现和运气。她和团队基于前期对于钯基纳米晶体的催化表面结构效应的认识,主动出击,设计了以太阳能为反应动力的新型钯纳米晶体催化剂,精准控制合成了一类尺寸为50 纳米、且具有内凹型结构的钯纳米晶体。

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。

在阐明机制的基础上,龙冉将复合结构调控的表面电子态引入到分子氧活化反应体系中,使研究者得以通过简单的手段优化催化剂在氧分子活化和有机氧化反应中的活性。

(原载于《中国科学报》 2017-05-08 第6版 院所)

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。

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龙冉的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,获奖是表彰她在纳米化学及节能研究领域的突出成就。虽然龙冉踏入科研岗位的时间不长,但年轻的龙冉认为在科研工作中,最大的困难来自科学问题,如何去挑战、解决这些科学问题是科学工作者们最大的阻力。

4月12日,龙冉在中国科技大学理化实验室做实验

龙冉告诉《中国科学报》记者:“我的主要工作是从基础科学的角度出发研究催化材料,期望它能加速化学反应,目标是将二氧化碳高效地转换成燃料分子。”龙冉在攻读博士阶段就已经取得了一些阶段性的成果,并获得了中国科学院院长特别奖和优秀博士学位论文奖。

“我小时候好奇心就十分旺盛,属于那种什么都要问的孩子。”她说,“大三时进入实验室,原本也是出于好奇。”龙冉本科导师谢毅院士、博士导师熊宇杰对科研的热情,在潜移默化中成为了她的榜样。

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。

“我小时候好奇心就十分旺盛,属于那种什么都要问的孩子。”她说,“大三时进入实验室,原本也是出于好奇。”龙冉本科导师谢毅院士、博士导师熊宇杰对科研的热情,在潜移默化中成为了她的榜样。

“结构对称性的降低、颗粒尺寸的增大,使该催化剂能够在可见光的宽谱范围内吸光。”龙冉说,“由于催化剂表面同时具有吸光单元与催化位点,其表面的光热效应足以为有机加氢反应提供热源。”

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。

《中国科学报》 (2017-05-08 第6版 院所)

龙冉

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