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从光催化到“除醛利器”

——访国家同步辐射实验室高琛教授

文/吴昊声

    不久前,《中国科学报》刊登出一则消息《材料基因组助推空气净化器》,而研制出这种新一代空气净化器的正是中国科大同步辐射实验室高琛教授与他的科研团队。许多人看到标题,难免心生疑问,同步辐射与空气净化器怎么会有关系?事实上,高老师和他的研究团队正是利用光催化材料去分解有机污染物,从而达到净化空气的目的。

“关窗不吸毒时势造英雄”

说起为何会有研制空气净化器的想法时,高老师说道“用十个字概括一下,就是关窗不吸毒,时势造英雄”。实际上,该课题组研究光催化材料已有十多年,研究光催化材料的终极目的是为了分解水,产生氢气,从而解决能源问题。但这一目标并不是短期内就能实现,分解空气中的有机物就是其中的一个阶段性目标。近年来,我国大气污染严重,在这种大环境下,高老师带领着他的研究团队,经过几个月的埋头苦干,用他们已获数项国家发明专利的光催化材料,研制出了新一代空气净化器。

“现在市面上的针对有机物污染物,如甲醛、甲苯等的空气净化器主要是利用活性炭吸附污染物。但活性炭吸附并没有真正的将污染物分解、降解,仅仅是通过吸附,将污染物转移。而我们研制的利用光催化材料却是将这些污染物真真正正的分解为二氧化碳和水。”高老师如此说道。

高老师的团队研发的光催化材料,能够响应较广谱的波段,从绿光到紫外光都能够充分吸收利用,因而分解污染物质的效率更高。他们做出的空调净化器样机,在同样的紫外光源照条件下,不仅能够滤除PM2.5,而且对室内装修材料释放出的甲醛、甲苯等挥发性有害气体的净化效果最高能达到市面上的10倍。考虑相同的成本因素在内,也能达到2-3倍的效果。

“十年磨一剑 风水轮流转”

虽然从有制造空气净化器的想法,到真正制造样机出样机只有短短几个月时间,但这背后却是十多年的积累与沉淀。高老师说:“我们做材料的,最大的困难就是寻找到一种合适的材料。但找到合适的材料背后是无数的尝试、失败、再尝试、再失败。最后一旦成功,‘找到了’三个字就概括了一切的努力与付出。”

11年6月美国总统奥巴马宣布启动“材料基因组计划”,组合材料学再次成为科研热点。而早在95年高老师赴Lawrence-Berkeley深造时,就一直在研究组合材料学。99年回国后,组合材料学陷入低潮,不再是科研界的热点,甚至是冷门。但是在这种情况下,高老师耐得住“寂寞”,从材料筛选,到优化,再到机理研究,十几年来一如既往的投入,终于磨得“一剑”。

不盲目追求热点,踏踏实实工作,正是高老师的写照。在寻找合适的光催化材料的过程中,需要成百上千的试验,正是利用组合材料学的方法,大大加快了实验进度,缩短了实验时间,对比爱迪生寻找合适的灯丝材料,材料基因组方法功不可没。

“坚持 坚持 再坚持”

十多年的积累与沉淀造就了高老师卓越的科研成果,特别在组合新材料和定量近场微波显微术领域开创性的工作,已成为国内外同行开展进一步工作的基础。谈到科研的经验,高老师说,“概括起来就两个字,坚持。”当今学术界的主要考核指标就是论文,在这种浮躁的大环境下,盲目追求论文,就会出现为了发文章而发文章。面对这种情况,高老师的解决办法就是坚持与认真。

没有经历过积累与沉淀,又怎能有突破。科研本来就是探索未知的世界,在这个过程中,有高潮有低谷,有各种不确定的因素。高老师说,“盲目地去改变,去追逐热点作为研究方向,虽然可能会做的轰轰烈烈,但实际回过头来看,做的多而杂,却没有一项做的深入。”在高老师的科研经历中,经历了组合材料学从兴起到衰落,再到再次成为热点,在这十几年的变化中,唯一不变的就是高老师自始至终的坚持。

【责任编辑李璐】