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兰州6月9日电 (刘玉桃)“氨是重要的化工原料和能源载体,而目前合成氨方法存在合成效率低或高碳排放等问题,与国家‘双碳’目标政策相悖。针对此问题,我们另辟蹊径,以空气与水为原料,将等离子体与电催化技术交叉融合,构建了绿氨合成新路径,为解决当前合成氨效率低或高碳排放问题提供了创新方案。”兰州交通大学材料科学与工程学院教授、博士生导师褚克说。
图为褚克(右一)和学生一起观察薄膜材料的沉积效果。兰州交通大学供图
近日,褚克入选“全球前0.05%顶尖科学家”国际学术影响力排名榜单,成为甘肃省9名入选者之一,他在新能源材料领域的最新研究成果连续登上《先进材料》《自然·通讯》等国际著名学术期刊,引发学界瞩目。
氨是现代农业和工业的关键基础化学品,广泛应用于化肥生产、能源载体及环保脱硝等领域,然而传统工业上主要依赖Haber-Bosch法合成,这一过程存在高能耗、高碳排放等问题。在国家“双碳”目标与可持续发展需求驱动下,亟需开发高效、低碳、低能耗的绿氨合成新途径。
褚克团队长期从事金属基催化材料的设计开发与应用基础研究,在新型催化材料的制备与表征、电催化反应过程的原位光谱分析、催化机制解析的计算模拟等方面开展了大量的研究工作,具备扎实的研究基础和丰富的研究经验。
图为师生一起调配测试试剂。兰州交通大学供图
自2024年起,褚克开启了等离子体-电催化技术用于高值化学品绿色合成的全新策略。“基于长期积累,扎实研究基础,我们不断在交叉学科领域寻找突破口,最终开辟等离子体与电催化技术融合的绿氨合成新路径。”褚克介绍说。
该研究将等离子体与电催化技术深度交叉融合,兼具氮源绿色化、反应高效化和工艺节能化三重优势,契合国家“双碳”目标与可持续发展需求,为解决当前氨电合成效率低或间接碳排放问题提供了创新方案。同时,该路径可为其它电催化反应提供借鉴,并有望发展成为含氮高值化学品绿色合成的普适性工艺。
谈及取得的成果,褚克说:“我们团队成员来自多学科领域,这样的多学科背景不仅丰富了我们的研究视角,也容易碰撞出更多的创新思路,这是我们在科学研究过程中能够持续取得创新突破的关键所在。”
目前,褚克教授组建的“先进纳米材料与能源催化”团队现有8名青年教师和30余名博士、硕士研究生,团队研究骨干拥有材料科学、物理化学、环境科学等多学科研究背景,充分体现了学科交叉融合的团队特色。团队首创“模块化”科研体系,通过“任务模块分解-模块自主创新-成果集成验证”的创新科研模式,集中力量攻坚克难,取得了显著成效。
兰州交通大学材料科学与工程学院党委书记吴刊选表示,学院始终践行“人才强院”的发展理念,积极支持优秀青年人才脱颖而出。褚克教授与材料学院的“双向奔赴”,是“学院护航人才成长,人才反哺学院发展”模式缩影。
多年来,该院聚焦“轨道交通”行业特色和“西部地域与环境”特点开展人才培养和科学研究,形成显著优势和特色。在交通装备新材料及先进加工技术、新型光电材料与器件、功能界面材料及表面防护技术、新能源材料与器件等方面具有较强研究实力,取得了在国内外有重要影响力的研究成果,推动国内外相关领域科技进步。
“科研没有终点,只有不断地挑战与超越,未来我们将继续攻坚克难,并与相关企业深化合作,力争将这项绿氨合成新技术推向市场应用。我们有信心,也有责任,为实现国家‘双碳’目标贡献更多智慧和力量。”褚克说。(完)
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