点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:他把“闷闷”的硼原子变成良性催化剂
首页> 科普频道> 科学之子 > 正文

他把“闷闷”的硼原子变成良性催化剂

来源:科技日报2019-11-04 09:27

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  陈 曦

  红格衬衫搭配牛仔裤、休闲鞋,王晓晨的装扮就像个在校大学生。这位南开大学化学学院研究员的作息也如大学生一般,每天都是实验室、课堂和家三点一线。

  日前,王晓晨荣获腾讯基金会首届“科学探索奖”,他的获奖领域是“化学新材料”。他主要从事有机硼催化化学研究,最近4年多来在该研究领域完成了多项创新工作。

  在王晓晨团队的最新研究成果——手性双环双硼催化剂的化学结构里,双环结构如同“翅膀”,让原本不活跃、甚至有点“闷闷”的硼原子振翅高飞、放飞自我,变成了性能优良的催化剂,而这离不开该团队历时数年的反复实验。

  因喜欢做实验与化学结缘

  翻开王晓晨的履历,本科4年,他都是在南开大学化学学院度过的。说起学化学的初衷,王晓晨坦言:“我觉得,化学与日常生活密切相关,而且我喜欢做实验。”

  本科毕业后,王晓晨赴美国马里兰大学攻读博士学位,又去美国斯克里普斯研究所完成博士后研究工作。在结束美国8年的求学、工作生涯后,王晓晨选择回到母校南开大学化学学院元素有机化学国家重点实验室,从事教学和科研工作。

  在美国时,王晓晨的研究领域是金属催化剂。他介绍道,催化剂在现代化学工业中具有极其重要的地位,约90%以上的工业生产领域需要用到催化剂,如化工、石化、生化、环保等。

  “金属催化剂是目前比较常用的催化剂之一。”王晓晨指着一张化学元素周期表说,铑、铱、铂等都是常用的金属催化剂,不过这些金属比较稀有、不易被获取,所以价格昂贵,甚至比金子还要贵很多。因此王晓晨回国后,把研究的方向定为,价格便宜且易被获取的非金属硼催化剂。

  虽然硼作为催化剂具有种种优势,但当时世界上关于硼催化剂的研究还较少。在查阅大量资料后,王晓晨想做实验看看,硼元素作为催化剂的表现到底如何。

  “一上手才知道,这些文献太有‘欺骗性’了。我们最初设立的美好愿景,一上来就被实验结果打得稀碎。”王晓晨笑着说,我们一开始模仿文献中的步骤重复实验,可实验结果与文献相差甚远。期刊上标明产率能达到70%到80%,而我们只做到10%到20%。

  “经过研究发现,有差距是因为我们的实验方法出了问题,硼化合物的稳定性很差,吸水后易变质,因此需要在操作上更精准,避免杂质并隔绝空气。”王晓晨说。

  自从确定了有机硼催化这一研究方向,王晓晨便和团队一头扎进了实验室。每天从早晨8点多到晚上10点多,除了给学生上课、参加学术活动外,王晓晨几乎都泡在实验室里。“其实,我们这个专业的科研人员几乎都这样,一有时间就往实验室钻。”王晓晨说。

  反复试错终制成优质催化剂

  “其实对我们来说,最难的不是反复做实验,而是面对一次次实验失败,还要鼓起勇气继续下去。”王晓晨感慨道,“就像走迷宫,一开始很有信心,但走着走着突然发现,前面写着‘此路不通’。这样的情况,我们在试验中出现过无数次。”

  为了搭好硼原子的骨架,需要对碳、氢元素进行构架。“就像盖房子,先要确定是盖别墅、还是盖公寓,这就涉及到碳和氢的位置;然后再把硼原子放进去,是放在屋顶上,还是放在地板上,只有把它放在合适的位置,才能使其活跃起来。如果房子盖得不合适,硼原子根本都放不进去。”王晓晨说,起初我们对这个过程一无所知,所以要设计各种组合去实验。设计一个骨架结构并付诸实践,至少需要2到3周的时间;得出的实验结果,如果没有活性,那做出来的东西就是“一堆土”。

  “4年中,我们团队整整做了上百堆‘土’。不过失败有时也是难得的经验,至少我们排除了那些走不通的路。”王晓晨笑着说。

  有时候,成功需要点运气,但幸运也会眷顾勤奋的人。王晓晨团队基于前期研究经验,选择了并环和螺环结构,并进行了新尝试。这次他们终于成功了,由此研制出的手性双环双硼催化剂,在不对称氢化反应中表现出优异的活性和选择性,催化转化数达到世界领先水平。

  未来,王晓晨团队将进一步研究硼催化剂的特性,促进该领域的深度发展。

[ 责编:宋雅娟 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平出席APEC第三十二次领导人非正式会议

  • 习近平会见日本首相高市早苗

独家策划

推荐阅读
HPV疫苗自2025年11月10日正式纳入国家免疫规划,2011年11月10日后出生的满13周岁女孩可以免费接种双价HPV疫苗。
2025-10-31 10:16
近日,飓风“梅利莎”横扫加勒比地区,成为近年来影响该地区最猛烈的飓风之一。
2025-10-31 10:14
10月30日下午,在中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所),得知同事张洪章即将到“太空”出差的好消息,科研人员纷纷送上祝福:“好好照顾自己,好好完成任务。
2025-10-31 10:02
据新一期《天体物理学快报》报道,LIGO-Virgo-KAGRA国际合作组织宣布,他们在去年10月和11月探测到两起极为特殊的、由黑洞并合产生的引力波事件,分别命名为GW241011和GW241110。
2025-10-31 09:59
记者从生态环境部获悉:今年前三季度,我国环境空气质量和地表水环境质量总体持续改善。从重点区域来看,京津冀及周边地区“2+36”城市PM2.5平均浓度为33.0微克/立方米,同比下降15.6%;平均优良天数比例为73.5%,同比上升8.5个百分点。
2025-10-31 09:57
执行神舟二十一号载人飞行任务的航天员乘组由张陆、武飞、张洪章3名航天员组成。张陆担任指令长。
2025-10-30 13:03
记者10月29日从国家统计局获悉,根据国家统计局社科文司《中国创新指数研究》课题组测算,2024年中国创新指数为174.2(以2015年为100),比上年增长5.3%。
2025-10-30 10:15
绿氨作为绿氢核心载体与低碳原料,正成为钢铁、化工等高耗能行业实现深度脱碳的关键路径。
2025-10-30 10:12
记者10月29日从水利部获悉,由水利部制定的国家标准《幸福河湖评价导则第1部分:流域面积3000km2以下(含)河流》经国家标准化管理委员会批准正式发布,将于2026年5月1日起全面实施。
2025-10-30 10:06
截至2025年3月,全国已建成66处国家级智能化示范煤矿、200余处省级示范煤矿,拥有1806个智能化采掘工作面,智能开采产能占比超过50%,1.6万余个固定岗位实现无人值守。
2025-10-30 10:04
为全面反映我国在应对气候变化领域的政策行动和工作情况,29日,生态环境部发布《中国应对气候变化的政策与行动2025年度报告》并举行新闻发布会。
2025-10-30 10:00
亚太经合组织(APEC)第三十二次领导人非正式会议将于10月31日至11月1日在韩国庆州举行。
2025-10-29 10:12
近日,中国科学院金属研究所戎利建研究员团队利用自主研发的纯净化制备技术,成功实现了高纯净吨级哈氏合金C276的工业化生产。
2025-10-29 09:36
截至今年6月,我国生成式人工智能用户规模达5.15亿人,普及率为36.5%,仅上半年,用户规模就增长了2.66亿人。
2025-10-29 09:35
当掌勺者从有体温的师傅变成由代码驱动的机器,以人和环境为核心的传统监管模式也面临着新情况。
2025-10-29 09:35
今年年产量首次突破150万吨,创历史同期最高水平,这标志着我国页岩油开发从技术探索迈向规模化、稳定产出的新阶段。
2025-10-29 09:33
相信很多人都曾有过这样的体验:临睡时刻,总觉得口干舌燥,害怕会频繁起夜,但又忍不住想大口喝水。每当此时,一些人不免会担心,是不是身体出什么问题了?
2025-10-29 09:32
10月28日,《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》全文发布。
2025-10-29 09:31
资料图片  深秋,去往宁夏吴忠市盐池县马儿庄村的乡道上,簌簌黄叶生出几分萧瑟。张文攀摄/光明图片  如今,马儿庄村有滩羊养殖专业合作社8家,全村滩羊年饲养量5万只,远高于封山禁牧前。
2025-10-28 08:57
培养什么人、怎样培养人、为谁培养人,是教育的根本问题,也是摆在新时代医学教育面前的重要课题。“卓越”与“有温度”相辅相成,互相支撑,共同构筑新时代医学人才的素养基石。
2025-10-28 08:55
加载更多