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作者：范杰

2011年中國(guó)化學(xué)會(huì)青年化學(xué)獎(jiǎng)獲得者

哈佛大學(xué)教授何毓琦博士對(duì)年輕學(xué)者有一句金言：“Go find a real world problem that a group of people is eager to solve, that happens to interest you for whatever reason, and that you don’t know much about. Make a commitment to solve it but not a commitment to use tools with which you happen to be familiar.”自從2007年底開(kāi)始在浙江大學(xué)工作，首先面臨的最重要的事情就是選擇研究課題。不免想起何毓琦先生的箴言，通過(guò)和催化領(lǐng)域的一些長(zhǎng)者的交流，結(jié)合自己的興趣，決定選擇甲烷和低碳烷烴的選擇氧化作為自己研究的長(zhǎng)期課題，開(kāi)始了“栽樹(shù)”的征程。

甲烷分子對(duì)稱性高，它的C—H鍵選擇性活化是催化領(lǐng)域甚至整個(gè)化學(xué)領(lǐng)域的“圣杯”，挑戰(zhàn)性不言而喻。工作開(kāi)始，并沒(méi)有馬上著手甲烷，而是選擇相對(duì)容易的醇類(lèi)分子開(kāi)展了研究。醇類(lèi)分子的β-C—H活化相對(duì)比較容易，但選擇性控制較難。一系列的貴金屬催化劑用于液相條件下醇類(lèi)分子選擇性氧化已經(jīng)見(jiàn)諸報(bào)道。而對(duì)于氣相反應(yīng)，由于反應(yīng)溫度高，選擇性較低，研究關(guān)注不多，針對(duì)氣相條件下的醇醛綠色轉(zhuǎn)化，先后開(kāi)發(fā)出具有穩(wěn)定低價(jià)氧化態(tài)的Cu（I）催化劑和高效的負(fù)載型金催化劑，實(shí)現(xiàn)了醇類(lèi)分子在接近沸點(diǎn)的反應(yīng)溫度下的低溫氣相反應(yīng)。兩個(gè)工作得以在J. Am. Chem. Soc.上發(fā)表，極大地增強(qiáng)了自己在這個(gè)方向走下去的信心。

2008年一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，我招收了一個(gè)催化背景為零的印刷專業(yè)博士后劉小鬧博士。面對(duì)一個(gè)連燒杯都不會(huì)洗的博士后，很多人都覺(jué)得我們的雙向選擇很“crazy”，但是就是這樣的一個(gè)契機(jī)，使我們一起開(kāi)始了組合催化的研究領(lǐng)域歷程。通過(guò)將高精印刷技術(shù)與納米組裝化學(xué)相結(jié)合，利用噴墨打印協(xié)同自組裝合成方法，我們首次實(shí)現(xiàn)了每小時(shí)1000000個(gè)八元復(fù)合金屬氧化物催化劑的快速合成。利用我們自行開(kāi)發(fā)的“八元色彩管理系統(tǒng)”完成對(duì)催化劑組成和結(jié)構(gòu)的數(shù)字化智能控制，從而滿足催化劑篩選的參數(shù)要求。無(wú)獨(dú)有偶，與浙大數(shù)學(xué)系合作，我們將噴墨打印協(xié)同自組裝催化劑制備方法與多維分組檢測(cè)算法相結(jié)合，在光催化制氫反應(yīng)中驗(yàn)證了這種新的催化劑篩選方法，快速開(kāi)發(fā)出一種廉價(jià)且高效的四元金屬氧化物催化劑。與傳統(tǒng)逐一合成測(cè)試法相比，可以減少25000倍實(shí)驗(yàn)量。該成果發(fā)表在國(guó)際著名刊物Nano Lett.上。Nature China也對(duì)我們的工作進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)。2009年申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利，嗣后獲得授權(quán)。伴隨而來(lái)，開(kāi)發(fā)了一套無(wú)機(jī)材料超高通量合成系統(tǒng)（C2FAST）。令人欣慰的是，該系統(tǒng)被國(guó)外應(yīng)用，Shell公司打算與我們合作開(kāi)發(fā)催化劑，第一個(gè)課題就是甲烷選擇性氧化。

一次選擇人才的“無(wú)心插柳”，成就了我和我的研究組向理想邁進(jìn)的第一步。但“插柳”并非真的“無(wú)心”，“插柳”不也是為了“栽樹(shù)”嗎？從中不妨悟出一個(gè)道理，學(xué)科的交叉與融合，推動(dòng)了我們工作的創(chuàng)新。

我知道在這條路上會(huì)有很多荊棘與坎坷等待著我和我的研究組，但至少我知道很重要的一點(diǎn)，自己仍在當(dāng)初選擇的道路上前行。