科研界流行一句话:做研究要“顶天立地”。所谓“顶天”,就是要面向国际科学前沿,“立地”则是面向国家战略需求。而中科院大连化学物理研究所所长张涛研究员无疑就是这样一位“顶天立地”的研究者科学家。
不久之前,张涛所领导的研究组成功制备出世界首例具有实用意义的“单原子”铂催化剂。这是催化基础研究领域一个重要的进展,论文发表在国际著名期刊《Nature Chemistry》之后,引起国际学术界广泛关注。我国铂金储量并不充足,因此,如何提高贵金属的利用效率一直是催化剂制备科学的核心问题之一,也是解决不断增长的铂需求与现实储备矛盾的重要途径。
“科学解决这一问题的关键在于如何让喜欢大群大群地团聚在一起的原子们乖乖地一个个排开,进而每个原子在催化中发挥自己的作用。”张涛所长说。这一直让全世界的化学家都伤透了脑筋。经过多年研究,张涛所长领导的研究组解决了这个世界性难题。铂的“单原子催化剂”威力无穷:催化活性比传统纳米催化剂提高了两倍以上,贵金属的用量却比原先下降了50%~90%,只有原来的五分之一甚至十分之一,这将大量节省铂的使用。张涛所长说:“我们的生活离不开催化,但它就像幕后英雄,人们时常注意不到它。”
比如从“神一”到“神九”的成功发射,都离不开大连化物所张涛所长和他所带领的科研团队的研究成果。肼催化剂一直是张涛所长的研究重点,该团队所研制的长寿命肼分解催化剂广泛应用于卫星、飞船的姿态控制。就在不久之前,他又在该领域的研究中取得重大突破,他所带领的研究团队,在肼分解制氢反应中又取得重要进展。他们首次采用廉价的镍催化剂,在室温条件下实现了水合肼高效分解制氢。张涛所长和他的研究团队首次实现了非贵金属催化剂在室温条件下高效分解水合肼制氢的过程,为开发高效氢源提供了新的思路。
不仅如此,张涛所长和他领导的科研团队对我国航天事业跨越“猴子阶段”也做出了重要贡献。从美国到前苏联,在发展到载人航天阶段之前,都要经过一系列的动物飞行实验——所谓的“猴子阶段”。而中国航天人却跨过了这一阶段,直接从无人发展到载人飞行。进行动物实验,主要是为了测试飞船中的氧气供应、气温控制等环控生保设备的性能和可靠性,而中国航天人则决定使用新的思路,用化学手段在无人飞船上模拟出一个人,用它来模拟人类的呼吸、产热体温等。“这其实也是一个催化的问题。”张涛所长说,“需要寻找一种能缓慢稳定反应的催化材料剂,让化学反应跟人的呼吸一样,吸收氧气,放出二氧化碳,并释放出热量温度。”为了解决这一问题,张涛所长和他的研究团队进行了艰苦研究,最终他们独创提出的“固体耗氧材料模拟人体耗氧和产热”技术及装置方案,成功真实地在神舟飞船上模拟了人体代谢的耗氧指标和产热指标。这项技术,在国内外载人航天领域属于首次应用。
如今,在张涛所长的带领下,大连化物所的科学家们在新能源研究方面已取得了大量的研究成果,比如新一代甲醇制取低碳烯烃工业化技术,已使我国的以煤代油技术和产业化水平均居世界领先地位。
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