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常鑫:“发现”的美好,拓展了生命的宽度,激发出前行的力量

2024-06-08 17:25:16 来源: 科技日报 作者: 王延斌

科技日报记者 王延斌

多年以来,天津大学化工-(首页)bwin网页注册版博士生常鑫脑中有很多问号:如何确立直接有效的研究策略?如何在大量的物理化学参数中阐明关键因素?如何定量描述电子和几何效应?如何把定量化结果重新耦合起来?如何把不同变量的竞争凝练为单个描述符的变化……

一边解开问号,一边成长,曲曲折折中,斩获了国际学术期刊《自然·纳米技术》上的首篇文章。媒体以《烷烃脱氢催化剂设计有了新途径》为题报道这项发现,“这篇文章创新性地提出基于单一位点的合金催化剂结构和电子效应的设计方法,打破了传统‘试错法’的大量筛选流程,让‘一键筛选’成为可能。”

“四年磨一剑,出道即巅峰”,同事们这样概括常鑫的成果。但常鑫心里清楚:磨这把剑,并不容易。


打破垄断,烷烃脱氢催化剂设计有了新途径

丙烯是全球产量最高、应用最广的基础化工原料之一,是制造塑料、合成橡胶和合成纤维“三大合成材料”的基本原料。丙烷脱氢法是目前市场占有率增长最快、极具前景的丙烯生产技术之一。然而,我国现有的丙烷脱氢工艺主要依赖高价进口的成熟工艺包,作为工艺核心的催化剂被发达国家把持,缺乏自主知识产权的丙烷脱氢催化剂成为国内化工业的短板弱项。

据介绍,传统丙烯生产工艺采用实验“试错法”研发催化剂,往往需要数月甚至数年时间,消耗大量人力物力财力。通常,采用“试错法”得到的催化剂结构、组成较为复杂,导致催化剂—反应性能的构效关系难以明确。这也成为催化剂研发创新的“屏障”。近年来,“单位点”催化剂概念的出现,为催化剂电子、几何结构的可控调控与制备提供了新思路。

天津大学新能源化工团队提出了“催化微环境预测催化性能”的方法。他们创新算法,借助计算机程序发现了烷烃脱氢“单位点”合金催化剂的设计新途径,只需获得催化剂的电子、几何结构参数“孤立度”,就能描述烯烃选择性,从而加速遴选性能优异的催化剂材料。基于该方法,该团队研发的新型铂基催化剂贵金属用量降低超60%,进一步的实验证明,新型催化剂的丙烯选择性优于国际同类产品,在长程稳定性和再生循环测试中也保持稳定。

作为文章第一作者,常鑫说,“我们正在与行业领军企业合作开展催化剂工程制备与工艺放大研究,实现新型丙烷脱氢成型催化剂的工程制备,加速突破国外催化剂技术垄断。”


“硬刚”化工的女博士,用诗歌表达人生态度

从2017年作为直博生入学,到2019年开展首份个人研究工作,再到2023年发表博士期间首篇第一作者论文,六年来,常鑫不断尝试,不断修正。这期间,经历数千个日夜反复凝神细思,砥砺数不清的困难失败,她说:科研之路虽漫漫,吾仍往。在博士毕业论文致谢中,她写道:“尤以父母家人之爱意,师者朋友之情谊,予向前之力量,赋无畏之精神。”一句话,道尽了过往岁月。

常鑫外表柔弱,却选择了“硬刚”化工,典型的理科领域;但她的内心深处,安放着一片诗歌的原野。

“小时候,家中每周订阅报纸和杂志,让我在阅读中感受到文字的力量。另有一些书籍,例如小时候读到英国诗人兰德《生与死》的各类中文译本,我发现不同的译法,各有意趣,这让我感受到文字,特别是诗词充满魅力。”常鑫回忆,小学的教室里,讲台上面挂着两幅画像,是毛主席和周总理。毛主席曾有一首诗,写的是“孩儿立志出乡关,学不成名誓不还。埋骨何须桑梓地,人生无处不青山。”诗词简洁,直抒胸臆,又充满力量,这直击心灵的诗,给她植下了热爱诗词的种子。

“后来的时光里,或喜或悲,我用诗词表达自己,也开解自己;我用诗词祝福别人,也劝慰别人。”写诗词,成了常鑫表达人生态度的独特方式。

在成长的道路上,不乏坎坷艰难的岁月,大多时候要自我消化,自我规劝。”她借着诗歌的力量让自己更加坚定,“从旖旎风光到玉树银花,在诗歌里我不仅体会到了大漠孤烟的壮丽,也看到了九百六十万公里土地的豪迈;在诗歌里我不仅回味了云卷云舒的恬淡安然,也让我在艰难时光里感知春意盎然。”

如今,拿到了2023年度京博科技奖-化学化工与材料京博优秀博士奖银奖,谈及未来规划,常鑫已经做好打算,她说:“何堪孤影立,为解国之忧。愿以所学为祖国科研事业的进步尽一份绵薄之力。”

责任编辑: 冷媚
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