更新時(shí)間：2025-07-14 15:37:02作者：佚名
在福州大學(xué)光催化研究所的辦公室內(nèi)，中國(guó)工程院院士付賢智凝視著窗外，心中涌起對(duì)1997年那個(gè)寒冬夜晚的回憶。當(dāng)時(shí)，窗外正飄灑著紛紛揚(yáng)揚(yáng)的大雪，而他正身處美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的實(shí)驗(yàn)室，在反復(fù)閱讀過(guò)一封信件之后，他堅(jiān)定地做出了決定，放棄了美國(guó)學(xué)校提供的“杰出科學(xué)家”職位及其優(yōu)厚的待遇，毅然決然地選擇返回自己的家鄉(xiāng)——福建。
光催化技術(shù)在改善環(huán)境質(zhì)量和能源轉(zhuǎn)換方面扮演著關(guān)鍵角色。然而，在那個(gè)時(shí)期，我國(guó)光催化科學(xué)研究尚處于初級(jí)階段，我下定決心要在這一新興領(lǐng)域開(kāi)拓新的天地。付賢智如此表述。
近三十年來(lái)，付賢智率領(lǐng)福州大學(xué)光催化研究所的科研團(tuán)隊(duì)，歷經(jīng)艱辛，攻克了一系列技術(shù)難關(guān)，致力于光催化技術(shù)的研究，成功研發(fā)出多項(xiàng)光催化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，同時(shí)促進(jìn)了全球110多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的6000多家科研機(jī)構(gòu)投身于氮化碳光催化領(lǐng)域的研究。在這支隊(duì)伍中，既有學(xué)成歸國(guó)的愛(ài)國(guó)者，也有初涉學(xué)術(shù)領(lǐng)域的博士新生，他們懷揣著共同的科學(xué)追求，在探索光明的征途上，接力前行。
全神貫注的身影，是他們攻堅(jiān)克難的寫照
開(kāi)拓新領(lǐng)域，意味著團(tuán)隊(duì)面臨缺乏現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可供借鑒的挑戰(zhàn)，他們必須逐步摸索前行，而成果的產(chǎn)出時(shí)間更是難以準(zhǔn)確預(yù)知。
光催化技術(shù)，一種借助陽(yáng)光力量分解有害物質(zhì)、消滅病毒的方法，不僅對(duì)改善環(huán)境污染、維護(hù)公眾健康安全具有顯著效果，而且能夠充分利用源源不斷的太陽(yáng)能，對(duì)國(guó)家清潔能源發(fā)展戰(zhàn)略以及實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)給予重要的技術(shù)支持。
然而，這一技術(shù)大規(guī)模推廣的關(guān)鍵障礙之一，在于如何高效完成“光生電荷分離”這一關(guān)鍵步驟。盡管團(tuán)隊(duì)已嘗試了眾多策略，但性能的進(jìn)步卻如同蝸牛般緩慢。
我經(jīng)常鼓勵(lì)他們，科學(xué)研究是在未知領(lǐng)域開(kāi)拓新途徑的過(guò)程，這一過(guò)程要求我們具備勇氣、智慧，并且需要持之以恒。付賢智如此說(shuō)道。
在福州大學(xué)能源與環(huán)境光催化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，一個(gè)普通的午后，主任王心晨緊鎖眉頭，目光緊緊鎖定在高倍透射電鏡的屏幕上。屏幕上，一種新型的氮化碳聚合物材料正以蜂巢狀的獨(dú)特結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)。他的腦海中突然閃過(guò)一個(gè)念頭：“若是能夠在這種有序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的內(nèi)建電場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)載流子的定向移動(dòng)，那么電荷的分離與遷移效率豈不是能顯著提高？”他立刻召集團(tuán)隊(duì)成員開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。
張金水當(dāng)時(shí)身為博士生，他謹(jǐn)慎地將氮化碳粉末樣本放入特制的石英比色皿中，他的指尖甚至輕微顫抖。王心晨親自操作飛秒激光器，一束束超短脈沖激光準(zhǔn)確無(wú)誤地照射在樣本上。
時(shí)光似乎停滯。在屏幕上，展示載流子壽命的數(shù)據(jù)曲線呈現(xiàn)出一種前所未有的態(tài)勢(shì)。“快看！電荷的存活時(shí)間增加了三個(gè)數(shù)量級(jí)！”當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的博士生歐鴻輝興奮地喊道。那些原本轉(zhuǎn)瞬即逝、難以捕捉的微弱信號(hào)，此刻卻記錄下了電荷從被光激發(fā)產(chǎn)生，到穩(wěn)定遷移，直至存活至納秒級(jí)別的整個(gè)過(guò)程，形成了完整的“生命軌跡”。
“就是這個(gè)！”王心晨興奮地一拳敲擊在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，“我們成功發(fā)現(xiàn)了二維聚合物，在柔和的可見(jiàn)光照射下，它竟然能夠輕松地催化水分解，氫氣這種具有巨大潛力的未來(lái)能源源源不斷地產(chǎn)生。”這一發(fā)現(xiàn)瞬間顛覆了國(guó)際學(xué)界關(guān)于“有機(jī)半導(dǎo)體不適合作為光催化劑”的傳統(tǒng)觀念。
這一系列在新型光催化研究領(lǐng)域的重大進(jìn)展，為團(tuán)隊(duì)贏得了包括國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)和國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)在內(nèi)的多項(xiàng)重要獎(jiǎng)項(xiàng)。2021年5月，該團(tuán)隊(duì)將光催化技術(shù)成功應(yīng)用于上海中共一大紀(jì)念館外墻的修復(fù)工程，使該外墻具備了抗污、自潔以及防老化的特性。我國(guó)團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了首臺(tái)（套）針對(duì)冷鏈產(chǎn)品外包裝表面病毒的原位在線光催化/紫外消殺系統(tǒng)與裝備，該創(chuàng)新成果已順利通過(guò)國(guó)家級(jí)專家的嚴(yán)格驗(yàn)收，并在福建省內(nèi)多個(gè)監(jiān)管倉(cāng)庫(kù)得到了廣泛應(yīng)用。
在團(tuán)隊(duì)成員的實(shí)驗(yàn)室中，墻上靜靜掛著一幅舊照片。這照片記錄了付賢智早年調(diào)試首臺(tái)空氣凈化器原型機(jī)的情景。他那時(shí)微微彎腰，全神貫注地調(diào)試著設(shè)備，那身影在實(shí)驗(yàn)室昏黃的燈光中定格。
王心晨感嘆道：“付老師的專注精神激勵(lì)我們攻克難關(guān)，探尋真理。”這種在汗水浸潤(rùn)下的執(zhí)著，以及在燈光照耀下磨礪出的堅(jiān)強(qiáng)意志，正是付老師通過(guò)實(shí)際行動(dòng)所鑄就的‘鑰匙’。如今，這把‘鑰匙’已握在我們手中，我們將用它去開(kāi)啟更多微觀世界奧秘的‘鎖’。在科研的道路上，我們將持續(xù)堅(jiān)定地前行福州大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，不斷探索。
不斷向前的腳步，拓寬著成果轉(zhuǎn)化的道路
只有加快科研成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)，才能推動(dòng)我國(guó)自主創(chuàng)新進(jìn)程。近年來(lái)，該團(tuán)隊(duì)不僅在基礎(chǔ)研究上深耕細(xì)作，更是將關(guān)注點(diǎn)投向了新產(chǎn)品和新技術(shù)的研發(fā)市場(chǎng)。然而，每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員都清楚，將實(shí)驗(yàn)室成果推向市場(chǎng)并非易事。
2023年10月4日，福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院張子重教授的電腦屏幕上顯現(xiàn)了《自然·通訊》的發(fā)表通知，這一消息宣告了他們團(tuán)隊(duì)歷時(shí)5年多的研究終于取得了顯著成果。他們成功解析了二氧化碳在金屬硫化物表面不同吸附形態(tài)下，如何引發(fā)不同的光還原產(chǎn)物網(wǎng)校頭條，這一發(fā)現(xiàn)旨在攻克傳統(tǒng)催化劑效能不足的難題。
汪穎，福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院的副研究員，她回憶道，早在2016年，她的團(tuán)隊(duì)就將二硫化鉬均勻地鋪設(shè)在了碳化硅的表面，這層材料的效果就像是一層嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)的遮蓋物，導(dǎo)致甲烷的生成量極低。此外，這兩種材料之間的反應(yīng)速度不協(xié)調(diào)，能量轉(zhuǎn)換的效率也因此大大降低。
面對(duì)挑戰(zhàn)，張子重調(diào)整了策略：“這兩種材料的內(nèi)部特性并不兼容，直接拼接的方法不可取。”于是，團(tuán)隊(duì)將研究重點(diǎn)放在了對(duì)靜電效應(yīng)的精細(xì)控制上——他們?cè)O(shè)法使帶正電的碳化硅納米顆粒與帶負(fù)電的二硫化鉬納米薄片在溶液中產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸引力，如同磁極間的相互吸引，從而使二硫化鉬納米薄片能夠穩(wěn)固地站立在碳化硅納米顆粒的表面。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)安排極大地提升了界面電荷的轉(zhuǎn)移效率。
在張子重的激勵(lì)之下，汪穎在可見(jiàn)光的照射下，向該體系注入了帶正電的金離子以及帶負(fù)電的錳離子，成功克服了甲烷產(chǎn)量激增而氧氣供應(yīng)停滯的難題。最終，在常規(guī)的可見(jiàn)光照射和常壓條件下，成功達(dá)到了甲烷與氧氣產(chǎn)量接近理想的2比1比例，反應(yīng)過(guò)程既高效又無(wú)任何浪費(fèi)。
張子重興奮地指出，這項(xiàng)成果的能量利用效率達(dá)到了1.75%，較之以往記錄提升了近十倍。這為設(shè)計(jì)一種能將CO2高效轉(zhuǎn)化為高價(jià)值碳?xì)淙剂系墓獯呋瘎╅_(kāi)辟了新的途徑，而團(tuán)隊(duì)也將繼續(xù)致力于探尋更高效率的道路。
這份致力于將光之神奇力量轉(zhuǎn)化為切實(shí)應(yīng)用的探索精神，始終鼓舞著一代又一代的團(tuán)隊(duì)成員勇往直前。
杭州亞運(yùn)會(huì)體育館的現(xiàn)代建筑群中，一層名為“陽(yáng)光鎧甲”的設(shè)計(jì)光彩奪目。工人們驚喜地注意到，采用了一種新型涂料的建筑表面，不僅外觀更加鮮亮且耐久，同時(shí)其維護(hù)費(fèi)用也得到了顯著減少。
這款具有神奇功效的涂料——光催化自潔型外墻專用涂料的問(wèn)世，得益于基礎(chǔ)研究的重大進(jìn)展以及與產(chǎn)業(yè)需求的高度契合。研究團(tuán)隊(duì)巧妙地將高效納米級(jí)光催化劑，創(chuàng)新性地引入到涂料配方之中。陽(yáng)光照耀下，涂料內(nèi)的“光之精靈”蘇醒過(guò)來(lái)，它們不僅具備分解建筑表面油漬、塵埃等有機(jī)污染物的能力，而且能構(gòu)建超親水層，使得雨水能夠輕松洗去污漬，從而達(dá)成建筑外墻的“自潔”與“抗老化”效果。
團(tuán)隊(duì)在多元探索的道路上，創(chuàng)新精神持續(xù)拓展。福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院專注于光催化CO2還原研究的汪思波教授，正領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，深入研究氮化碳基復(fù)合半導(dǎo)體的表界面調(diào)控技術(shù)，以及其在CO2還原生成乙烯過(guò)程中的光催化機(jī)理，以期在光催化能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域取得創(chuàng)新成果。他表示：“我期望盡己所能，助力年輕一代更廣闊地開(kāi)拓創(chuàng)新。”
在“傳幫帶”精神的激勵(lì)下，眾多年輕的科研人員正逐漸在團(tuán)隊(duì)中展現(xiàn)出自己的才華。他們懷揣著用科技手段造福人類、塑造世界的美好愿景，這一夢(mèng)想正逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。付賢智如是說(shuō)。
“從0到1”的磨礪，助力他們加速成長(zhǎng)
我們的職責(zé)在于讓中國(guó)的光催化技術(shù)照亮更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，付賢智向記者透露，“技術(shù)革新與運(yùn)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，關(guān)鍵在于人才。為此，我們建立了一套‘實(shí)戰(zhàn)鍛煉、跨界融合、勇于擔(dān)當(dāng)’的人才培養(yǎng)體系，助力青年才俊迅速成長(zhǎng)。”
戴文新研究員對(duì)福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院有著深刻的感悟。在2022年北京冬奧會(huì)的“冰立方”場(chǎng)館，大型表面消殺設(shè)備成為了檢驗(yàn)團(tuán)隊(duì)“實(shí)戰(zhàn)育人”理念的實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)。他與年輕人們并肩作戰(zhàn)，不分晝夜，成功實(shí)現(xiàn)了在零下18攝氏度的環(huán)境下，所有指標(biāo)菌的去除率在5秒內(nèi)超過(guò)99.99%。那一刻，他心中充滿了成就感和責(zé)任感。
戴文新不禁感嘆，團(tuán)隊(duì)中有一個(gè)顯著的傳統(tǒng)——勇于在關(guān)鍵任務(wù)中為年輕一代賦予重任，使他們得以在實(shí)戰(zhàn)中磨礪、在挑戰(zhàn)中不斷成長(zhǎng)，最終成為能夠承擔(dān)重任的科研骨干。
如今，張金水擔(dān)任福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院副院長(zhǎng)一職，而歐鴻輝則已晉升為西安交通大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院的特聘研究員。
在光催化研究所的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，一群充滿活力的年輕人正經(jīng)歷著從無(wú)到有的鍛煉過(guò)程。面對(duì)高端醫(yī)療器械對(duì)安全、長(zhǎng)效殺菌涂料的強(qiáng)烈需求，碩士研究生汪昭亮毅然決然地自告奮勇，勇敢地接受挑戰(zhàn)，致力于研發(fā)一種在極端紫外光消毒后仍能保持活性的新型光催化涂層。然而，在初期模擬手術(shù)室高強(qiáng)度紫外消毒的過(guò)程中，該涂層的活性出現(xiàn)了劇烈波動(dòng)，性能衰減甚至超過(guò)了50%。盡管經(jīng)過(guò)30多次的配方調(diào)整，性能曲線仍然起伏不定。團(tuán)隊(duì)沒(méi)有指責(zé)，反而提供了專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，支持他大膽試錯(cuò)。
汪昭亮指出，團(tuán)隊(duì)內(nèi)部倡導(dǎo)創(chuàng)新精神，對(duì)失敗持寬容態(tài)度，每當(dāng)遭遇挫折福州大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，導(dǎo)師與團(tuán)隊(duì)會(huì)共同剖析數(shù)據(jù)，協(xié)助我理清思路。最終，憑借對(duì)無(wú)機(jī)與有機(jī)界面相互作用的精確調(diào)控，一種超穩(wěn)定的復(fù)合催化劑得以問(wèn)世。
不僅如此，該團(tuán)隊(duì)還將前沿科學(xué)知識(shí)融入本科教育，為本科生增設(shè)了“化學(xué)與生活”、“能源與環(huán)境光催化材料——研究前沿及工程應(yīng)用”等課程，極大地拓寬了學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域。而且，為了促進(jìn)國(guó)際間的學(xué)術(shù)交流，團(tuán)隊(duì)特邀了包括歐洲科學(xué)院院士安保正在內(nèi)的10多位海外知名學(xué)者擔(dān)任學(xué)術(shù)大師，為科研的國(guó)際拓展提供了堅(jiān)實(shí)的助力。目前，該團(tuán)隊(duì)已成功培育了大量具備獨(dú)立開(kāi)展科學(xué)研究能力、富有創(chuàng)新精神的優(yōu)秀專業(yè)人才，專注于光催化領(lǐng)域的深入研究。
站在研究所外，付賢智眼神凝重，深情地望向研究所：“最璀璨的光輝，源自人才眼中閃爍的創(chuàng)新火花。我們致力于實(shí)踐‘以人才推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以產(chǎn)業(yè)發(fā)展培育人才’的理念，讓眾多青年科技人才在此尋得人生方向，實(shí)現(xiàn)個(gè)人價(jià)值。我們將為建設(shè)美麗中國(guó)、科技強(qiáng)國(guó)貢獻(xiàn)源源不斷的‘福大精神’與力量。”
2025-07-14 11:57