夜色濃重的金秋十月，指標已然過了十二點，但是南昌一間賓館房間內，燈光依然明亮。“我們專案的特點與優勢主要在於……”蘭州大學“介孔矽奈米膠囊負載貴金屬催化劑”專案團隊成員馬科星在室內依舊精神飽滿地進行著答辯準備的模擬，為了適應第二天正式答辯的手麥操作，他手中握著一個礦水瓶來演練。
他目視前方，聲音洪亮，宛若站在了答辯的賽場上，一旁的團隊負責人任炫光掐表計時，安靜地聆聽著“戰友”的發言，答辯稿的一字一句，都是團隊一路走來的心血。“當時還開玩笑說，沒準是金獎呢。”任炫光後來這樣回憶。
在第七屆中國國際“網際網路+”大學生創新創業大賽全國總決賽高教主賽道中，由我校萃英學院任炫光同學擔任負責人、董正平教授擔任指導教師的“介孔矽奈米膠囊負載貴金屬催化劑”專案以出色的表現摘得全國金獎。
該團隊研發的這款產品具有耐強酸、抗活性組分流失、高穩定性等優點，可以大大降低傳統方法中對於助劑、有機廢物、貴金屬等對於水體的汙染程度。產品已於 2020 年 12 月在中國原子能科學研究院的專案中得到應用驗證，催化劑可穩定執行 2000 小時。
在“黑暗”中摸索科研的本質
“實驗過程大多是枯燥的，實驗結果也是失敗居多。有時候你可能做了一個月什麼都沒有。”團隊成員馬科星笑著“抱怨”。
介孔矽奈米膠囊負載貴金屬催化劑是一款新型的催化劑。團隊透過特殊的工藝，使得催化劑中貴金屬活性位點奈米顆粒的高度分散，不僅減少了貴金屬的消耗，也大大降低了生產成本。同時，該催化劑在迴圈次數較多的情況下仍舊可以保持著較高活性，在催化反應過程中，可有效減少環境汙染。
回首團隊走過的路，從一個稚嫩的想法到一個成熟的專案計劃，最後落實到產業生產與市場運用，其中的辛苦不必言說。馬科星說：“很多實驗要從早上八點持續到晚上九點，並且要全天站立、一刻不停地觀察記錄。”為了資料的全面準確，團隊成員們會一天待在實驗室，連一日三餐都顧不上。
“失敗最多的應該就是我們在焙燒的時候，實驗中用到的貴金屬顆粒非常容易發生團促，這給我們造成了很大的困擾。我們研究了大量的文獻，嘗試了不同的實驗條件，經過數百次的重複嘗試，終於解決了這個問題。”任炫光說，面對實驗中的各種失敗，團隊成員已經習慣了從中吸取經驗，並繼續前進。
相比重複的實驗和枯燥的測算，討論演講內容也是比賽的重中之重。“從PPT的細節，到答辯稿的措辭，甚至演講的語調語速，我們都要反覆商榷。直到決賽前一天的晚上十二點，我們還在敲定細節。”負責答辯的馬科星說，決賽地點的江西飲食給他帶來了不小的挑戰，“決賽的時候我嘴裡都是腫的！”回憶起這段經歷，讓他忍俊不禁。
“從省級比賽到國家級比賽，比賽分量越來越重，專案計劃書也越來越厚。”任炫光說，校賽的時候，專案書大概只有二萬字左右；到省賽的時候，團隊補充了產品的應用範圍，用各種專業手段估算了產品的經濟效益；到國賽的時候，從生產管理到市場營銷，再到投資風險，整個生產線都有了清楚的體現。最終專案書內容達四萬字，是最初的兩倍多。
“科研的過程其實就是在黑暗中不斷摸索的過程。無論成功失敗，每次的努力和嘗試都有意義。因為失敗意味著離正確答案更近了。”任炫光感慨，只要創新必遇難關，而團隊要做的，就是一次次地堅持探索，在失敗中“逢凶化吉”。
既有良師，亦獲益友
“是機緣巧合，也是命中註定。”回首專案的初始，團隊成員劉雲帆說：“認識董正平教授，是在大一的‘三走進’活動中，董老師特別歡迎同學們去他的實驗室，並且對同學們學習中的困惑，都會盡心盡力地給予指導。”
任炫光觀察到，市場上的傳統催化劑需要新增一些有毒的助劑來支援它的活性，在化學生產中負載表面很容易流失。這就激發了他要做一種穩定性更好的新型催化劑的興趣，他希望新型催化劑還可以減少甚至避免使用額外新增的助劑。
“我一直想做一款效能比市場現有的催化劑更好、效率更高的產品，董老師正好也是工業催化、奈米催化劑的製備及效能研究領域的大拿，透過萃英學院李澄學姐的介紹，我們聯絡到了他。”任炫光迅速聯絡了幾位同學組成團隊，積極和董正平溝通，確立了專案的選題與方向。
“大家很清楚，專案涉及的催化劑一定要走向市場，如果只是停留在實驗室，那麼這項研究可以說是毫無意義的。”任炫光說，產品從實驗室走到流水線，不僅需要技術向工業化生產標準完善，還需要和一些公司達成合作，借用工廠的生產環境對產品進行批次的中試放大研究，最終進行規模化的生產應用。
多虧了董正平教授的鼎力相助，專案才得以順利進展下去。任炫光說：“董老師的實驗室有一些合作客戶，主要是當地的化工企業。他幫助我們與甘肅隆泰科技股份有限公司達成合作，目前，該催化劑已投入生產運用。”
董正平平時喜歡去實驗室看同學們做實驗，如果碰上哪位同學在實驗中有疑惑的地方，就會親自指導。這時的董正平既是同學們的老師，也是同學們科研路上親密無間的夥伴。
“他們很聰明，也很努力。就拿答辯來說，現場評委也有化學領域之外的，但是他們的專案介紹能讓每個評委都能聽懂。毋庸置疑，這個專案的成功是每一位隊員厚積薄發的結果。”對於這一批勤奮、有衝勁的學生，董正平也從不吝自己的誇獎。
“我覺得我們團隊能獲得成功，最大因素的是老師們。在專案技術方面，有董正平老師的辛勤付出，在計劃書和程式性工作方面，有校團委老師們的批評指正。如果說我們做了10%的事情，老師們就是做了90%的事情。”任炫光謙虛地說。
“這只是一個開始”
“當知道我們獲得金獎的那一刻，學校老師、全程觀看答辯的家長們都很激動，第一時間祝賀我們。”任炫光激動地說。他的眼角眉梢裡，有著少年人的意氣風發。
但回到學校後，團隊成員們瞬間摘掉了金獎的光環，轉身埋頭科研，努力學習。“我們外出比賽期間落下不少課程，現在要把落下的課全部補回來。”任炫光一邊說著一邊露出科研人的沉穩樸實。
談及催化劑的效能和未來的使用，任炫光說：“在技術不斷更新迭代的今天，今年的龍頭催化劑，明年可能就被新的產品替代了。”因此，團隊成員們接下來的目標是在這款催化劑的基礎上開發一款能應用於水裡的催化劑產品。目前，董正平教授正在與相關企業簽訂意向書，準備後期投入工廠生產使用。
由於水容易覆蓋在貴金屬表面阻擋反應物接近催化位點，造成催化效率大大降低，因此，催化劑如何在水中發揮穩定的效能一直是一項技術難題。董正平教授說：“因為一些企業在生產過程中有這方面的需求。所以我們下一步將致力於疏水型催化劑的研究。”
團隊成員們既立足於技術突破，又放眼於實際應用需求，他們打算在多孔材料負載型催化劑及催化加氫方向已有的研究基礎上，進一步設計一系列的中空介孔矽膠囊載體負載貴金屬催化劑，繼續最佳化這一反應步驟。
實驗中團隊成員們發現，透過中空介孔矽膠囊載體對貴金屬的限域、分散作用，能有效阻止貴金屬活性組分的流失；同時，能實現有效的反應傳質及炔醇高選擇性催化半加氫。目前他們已經投入到文獻查詢和前期準備中。
“這次獲獎只是一個開始，算是我們學習路上的一個成績吧。人還是要不斷往前走的，你需要不斷地更新。”馬科星認為，“化學是一門實驗性的學科，要想有所突破，必須要不斷地實驗，實踐出真知。”
“我們人生中無限可能的化學旅程才剛剛開始。新的專案我們會留給學弟學妹們來做，相當於薪火相傳吧。”任炫光說，關於未來，他們探索的道路還很漫長。
來源：蘭州大學黨委宣傳部（新聞中心）
文:許天琦,孫苡芝,程鑫嬈,張萍
編輯:劉烜均
責任編輯:彭倩
