【创新引领“十四五” 实干成就“倍增+”】百炼方可成“金”——记我校“互联网+”创新创业大赛高教主赛道全国金奖团队

日期: 2021-11-10 阅读: 来源: 关键词:

夜色浓重的金秋十月,指针已然过了十二点,但是南昌一间宾馆房间内,灯光依然明亮。“我们项目的特点与优势主要在于……”兰州大学“介孔硅纳米胶囊负载贵金属催化剂”项目团队成员马科星在室内依旧精神饱满地进行着答辩准备的模拟,为了适应第二天正式答辩的手麦操作,他手中握着一个矿水瓶来演练。

他目视前方,声音洪亮,宛若站在了答辩的赛场上,一旁的团队负责人任炫光掐表计时,安静地聆听着“战友”的发言,答辩稿的一字一句,都是团队一路走来的心血。“当时还开玩笑说,没准是金奖呢。”任炫光后来这样回忆。

在第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛高教主赛道中,由我校萃英学院任炫光同学担任负责人、董正平教授担任指导教师的“介孔硅纳米胶囊负载贵金属催化剂”项目以出色的表现摘得全国金奖。

该团队研发的这款产品具有耐强酸、抗活性组分流失、高稳定性等优点,可以大大降低传统方法中对于助剂、有机废物、贵金属等对于水体的污染程度。产品已于 2020 年 12 月在中国原子能科学研究院的项目中得到应用验证,催化剂可稳定运行 2000 小时。

在“黑暗”中摸索科研的本质

“实验过程大多是枯燥的,实验结果也是失败居多。有时候你可能做了一个月什么都没有。”团队成员马科星笑着“抱怨”。

介孔硅纳米胶囊负载贵金属催化剂是一款新型的催化剂。团队通过特殊的工艺,使得催化剂中贵金属活性位点纳米颗粒的高度分散,不仅减少了贵金属的消耗,也大大降低了生产成本。同时,该催化剂在循环次数较多的情况下仍旧可以保持着较高活性,在催化反应过程中,可有效减少环境污染。

回首团队走过的路,从一个稚嫩的想法到一个成熟的项目计划,最后落实到产业生产与市场运用,其中的辛苦不必言说。马科星说:“很多实验要从早上八点持续到晚上九点,并且要全天站立、一刻不停地观察记录。”为了数据的全面准确,团队成员们会一天待在实验室,连一日三餐都顾不上。

“失败最多的应该就是我们在焙烧的时候,实验中用到的贵金属颗粒非常容易发生团促,这给我们造成了很大的困扰。我们研究了大量的文献,尝试了不同的实验条件,经过数百次的重复尝试,终于解决了这个问题。”任炫光说,面对实验中的各种失败,团队成员已经习惯了从中吸取经验,并继续前进。

相比重复的实验和枯燥的测算,讨论演讲内容也是比赛的重中之重。“从PPT的细节,到答辩稿的措辞,甚至演讲的语调语速,我们都要反复商榷。直到决赛前一天的晚上十二点,我们还在敲定细节。”负责答辩的马科星说,决赛地点的江西饮食给他带来了不小的挑战,“决赛时候我嘴里都是肿的!”回忆起这段经历,让他忍俊不禁。

“从省级比赛到国家级比赛,比赛分量越来越重,项目计划书也越来越厚。”任炫光说,校赛的时候,项目书大概只有二万字左右;到省赛的时候,团队补充了产品的应用范围,用各种专业手段估算了产品的经济效益;到国赛的时候,从生产管理到市场营销,再到投资风险,整个生产线都有了清楚的体现。最终项目书内容达四万字,是最初的两倍多。

“科研的过程其实就是在黑暗中不断摸索的过程。无论成功失败,每次的努力和尝试都有意义。因为失败意味着离正确答案更近了。”任炫光感慨,只要创新必遇难关,而团队要做的,就是一次次地坚持探索,在失败中“逢凶化吉”。

既有良师,亦获益友

“是机缘巧合,也是命中注定。”回首项目的初始,团队成员刘云帆说:“认识董正平教授,是在大一的‘三走进’活动中,董老师特别欢迎同学们去他的实验室,并且对同学们学习中的困惑,都会尽心尽力地给予指导。”

任炫光观察到,市场上的传统催化剂需要添加一些有毒的助剂来支持它的活性,在化学生产中负载表面很容易流失。这就激发了他要做一种稳定性更好的新型催化剂的兴趣,他希望新型催化剂还可以减少甚至避免使用额外添加的助剂。

“我一直想做一款性能比市场现有的催化剂更好、效率更高的产品,董老师正好也是工业催化、纳米催化剂的制备及性能研究领域的大拿,通过萃英学院李澄学姐的介绍,我们联系到了他。”任炫光迅速联系了几位同学组成团队,积极和董正平沟通,确立了项目的选题与方向。

“大家很清楚,项目涉及的催化剂一定要走向市场,如果只是停留在实验室,那么这项研究可以说是毫无意义的。”任炫光说,产品从实验室走到流水线,不仅需要技术向工业化生产标准完善,还需要和一些公司达成合作,借用工厂的生产环境对产品进行批量的中试放大研究,最终进行规模化的生产应用。

多亏了董正平教授的鼎力相助,项目才得以顺利进展下去。任炫光说:“董老师的实验室有一些合作客户,主要是当地的化工企业。他帮助我们与甘肃隆泰科技股份有限公司达成合作,目前,该催化剂已投入生产运用。”

董正平平时喜欢去实验室看同学们做实验,如果碰上哪位同学在实验中有疑惑的地方,就会亲自指导。这时的董正平既是同学们的老师,也是同学们科研路上亲密无间的伙伴。

“他们很聪明,也很努力。就拿答辩来说,现场评委也有化学领域之外的,但是他们的项目介绍能让每个评委都能听懂。毋庸置疑,这个项目的成功是每一位队员厚积薄发的结果。”对于这一批勤奋、有冲劲的学生,董正平也从不吝自己的夸奖。

“我觉得我们团队能获得成功,最大因素的是老师们。在项目技术方面,有董正平老师的辛勤付出,在计划书和程序性工作方面,有校团委老师们的批评指正。如果说我们做了10%的事情,老师们就是做了90%的事情。”任炫光谦虚地说。

“这只是一个开始”

“当知道我们获得金奖的那一刻,学校老师、全程观看答辩的家长们都很激动,第一时间祝贺我们。”任炫光激动地说。他的眼角眉梢里,有着少年人的意气风发。

但回到学校后,团队成员们瞬间摘掉了金奖的光环,转身埋头科研,努力学习。“我们外出比赛期间落下不少课程,现在要把落下的课全部补回来。”任炫光一边说着一边露出科研人的沉稳朴实。

谈及催化剂的性能和未来的使用,任炫光说:“在技术不断更新迭代的今天,今年的龙头催化剂,明年可能就被新的产品替代了。”因此,团队成员们接下来的目标是在这款催化剂的基础上开发一款能应用于水里的催化剂产品。目前,董正平教授正在与相关企业签订意向书,准备后期投入工厂生产使用。

由于水容易覆盖在贵金属表面阻挡反应物接近催化位点,造成催化效率大大降低,因此,催化剂如何在水中发挥稳定的性能一直是一项技术难题。董正平教授说:“因为一些企业在生产过程中有这方面的需求。所以我们下一步将致力于疏水型催化剂的研究。”

团队成员们既立足于技术突破,又放眼于实际应用需求,他们打算在多孔材料负载型催化剂及催化加氢方向已有的研究基础上,进一步设计一系列的中空介孔硅胶囊载体负载贵金属催化剂,继续优化这一反应步骤。

实验中团队成员们发现,通过中空介孔硅胶囊载体对贵金属的限域、分散作用,能有效阻止贵金属活性组分的流失;同时,能实现有效的反应传质及炔醇高选择性催化半加氢。目前他们已经投入到文献查找和前期准备中。

“这次获奖只是一个开始,算是我们学习路上的一个成绩吧。人还是要不断往前走的,你需要不断地更新。”马科星认为,“化学是一门实验性的学科,要想有所突破,必须要不断地实验,实践出真知。”

“我们人生中无限可能的化学旅程才刚刚开始。新的项目我们会留给学弟学妹们来做,相当于薪火相传吧。”任炫光说,关于未来,他们探索的道路还很漫长。

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文:许天琦,孙苡芝,程鑫娆,张萍
图:
视频:
编辑:刘烜均
责任编辑:彭倩

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