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

  • 多彩活动迎接教师节

  • 最大直径高铁盾构机“领航号”完成二次始发

独家策划

推荐阅读
一般来说,人力资源社会保障部每年会征集一批新职业信息,对征集到的新职业建议,按照相关工作要求和程序进行筛选确定。”谷俊明说,兼具古法制香功底、香文化讲解与体验教学能力的复合型香艺人才不断成长,将推动古老香文化焕发生机。
2026-09-10 09:52
当今地球正处于冰室气候背景下,大气二氧化碳(CO2)浓度不断上升,全球气候变暖加剧。这意味着初始火山升温之后,天文轨道的胁迫作用增加了高纬度太阳辐射,进而加速了冰盖的融化和冻土层的解冻。
2026-09-10 09:47
灶台、吊柜、换鞋凳、智能床、坐式淋浴器……这个展区被布置成一个家一般的样板间。护理床边,一台人形照护机器人伸出机械臂,托起人体模型的腿,模拟辅助卧床老人活动肢体。
2026-09-10 09:39
实验结果显示,嫦娥五号月壤中不同矿物的弹性模量分布范围较广,不同矿物间的弹性模量差异显著,呈橄榄石>辉石>钛铁矿>尖晶石>斜长石的次序,其中斜长石的弹性模量明显偏低。进一步分析发现,无论矿物来自地球、月球还是陨石,不同来源的矿物在微观变形过程中的响应机制可能遵循某种共性的内在规律,相关机理仍有待进一步深入研究。
2026-09-10 09:35
再过10多天就是农历秋分,第九个中国农民丰收节也将如约而至。联欢活动庆丰收板块,将举办城乡群众庆祝丰收的联欢活动,打造农民唱主角、百姓共联欢的丰收文艺盛宴,呈现荆楚农民唱响赞歌、分享喜悦的丰收景象。
2026-09-10 09:30
费马大定理是过去半个世纪最负盛名的数学成果之一。
2026-09-09 09:04
当前,世界百年变局加速演进,新一轮科技革命和产业变革深入发展,人工智能作为引领时代变革的关键技术,正在重塑生产方式、生活方式和国际竞争格局,蕴藏着造福全人类的巨大潜能。
2026-09-09 08:56
文物科研工作长期建立在小范围观察、小样本归纳、小视角判断的认知链条上,高度依赖研究者的个人禀赋与经验积累。
2026-09-09 08:55
最近一个月,郭守敬望远镜再次令世界瞩目:为4万余颗贫金属红巨星精确测距,找到9个超高速星候选体,构建了近10万颗恒星的AI标注数据集。
2026-09-09 08:51
磷是植物生长必需的大量营养元素,可土壤里的磷大多“锁”在难溶的矿物和有机质里。土壤并不缺磷,植物却常常“够不着”。
2026-09-09 08:48
9月7日,工业和信息化部印发《信息通信行业发展“十五五”规划》,其中提到,“探索太空算力技术前瞻研究”。
2026-09-09 09:21
手机为什么突然集体涨价?答案不在手机行业
2026-09-09 09:13
慕思以“焕活芯生,越睡越懂你”为主题发布年度新品。
2026-09-08 21:10
金星没有卫星。但预印本平台arXiv近日公布的一项模拟研究显示,它在近20亿年的时间里可能拥有过一颗卫星,直到最后将其吞噬。厘清这一过程,有助于了解金星过去的宜居性。
2026-09-08 10:19
近日,生态环境部、科技部、中国人民银行、国务院国资委、金融监管总局等五部门联合印发《关于推动生态环境领域科技创新多元化投入的指导意见》。
2026-09-08 10:13
近日,由中国科学院紫金山天文台、国家天文台、清华大学等组成的研究团队,利用“中国天眼”(FAST)、南非MeerKAT射电望远镜和加拿大—法国—夏威夷光学望远镜,首次在银河系一个古老疏散星团的潮汐尾中直接识别出一颗脉冲星。
2026-09-08 10:04
日前,在国家科技传播中心举办的“新天工开物”科技成就发布会上,曹新有带来了三粒麦种——“济麦22”“济南17”“济麦44”,它们种出的麦子,可不止香在嘴里。
2026-09-08 10:03
北京大学城市与环境学院彭书时、物理学院沈路路研究团队联手国内外合作者首次阐明了甲烷“平台期”的维持机制:排放在涨,只是大气里清甲烷的“清洁队”恰好扩编了。
2026-09-08 10:02
从丝绸、茶叶、瓷器、中药,到酿造、工艺美术、文房四宝,这些文化底蕴深厚的中华传统特色产业均属于历史经典产业。
2026-09-07 17:14
延续已久的“手工科研”模式正在被一种全新的力量改写。
2026-09-07 16:44
加载更多