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

  • 乌旦塔拉 美如童话

  • “良渚之光”中美交响乐团专场音乐会举行

独家策划

推荐阅读
世界气象组织(WMO)近日报告称,2024年的大气二氧化碳浓度创下历史最大增幅,达到有记录以来的最高水平。” 
2025-10-17 09:51
10月17日,《科学》发表了庾强团队的一项重要成果。
2025-10-17 09:46
据国家粮食和物资储备局最新发布的消息,今年夏粮旺季收购已于9月底结束,累计收购小麦10795万吨。
2025-10-17 09:42
监测显示,15日新疆、西藏、青海、甘肃、内蒙古等地出现7至8级大风,局地阵风10级;新疆、内蒙古中东部、黑龙江、吉林、辽宁等地最高气温下降6℃至10℃,局地12℃以上。
2025-10-17 09:41
10月14日,随着满深502-H3井钻头穿透8380米地层,这口历经岩层卡阻、垮塌风险与高含硫考验的超深井成功完钻,成为塔里木油田“十四五”期间第223口8000米级超深井。
2025-10-17 09:38
高分辨光谱成像芯片“玉衡”,实现了亚埃米级光谱分辨率、千万像素级空间分辨率的快照光谱成像。
2025-10-16 09:50
10月13日至15日,第十四届中国国际专利技术与产品交易会在大连举行。近日,天津市河东区大王庄街社区卫生服务中心完成了天津市国产九价HPV疫苗的首针接种,而这背后,离不开专利技术的支撑。
2025-10-16 10:06
10月的上海淀山湖波光粼粼,岸边的东方绿舟国防园已万事俱备,只待“2025年全国青少年智能无人系统应用大赛(IUSAC2025)”拉开帷幕。
2025-10-16 09:48
到2027年底,在全国范围内建成2800万个充电设施,提供超3亿千瓦的公共充电容量,满足超过8000万辆电动汽车充电需求,实现充电服务能力的翻倍增长。
2025-10-16 09:48
我国自主研发的新一代超高速实时示波器正式发布,其带宽突破90GHz、达到国际先进水平,这标志着全球电子通信产业迎来超高速信号“中国标尺”。
2025-10-16 09:44
在15日举行的中国环境与发展国际合作委员会2025年年会开幕式上,生态环境部部长、国合会中方执行副主席黄润秋表示,要以美丽中国先行区建设为牵引,深化美丽中国建设推进落实机制,分级分类推进美丽中国地方实践。
2025-10-16 10:02
“经过不懈努力,中国以占世界9%的耕地、6%的淡水资源,养育了世界近1/5的人口,这本身就是对世界粮食安全的巨大贡献。钱毅介绍,目前,我国已经建成粮食储运等5个国家级科技创新平台基地,26个部级粮食技术创新中心和重点实验室,以及百余个地方研发创新平台。
2025-10-15 10:49
外交部发言人林剑14日表示,中国机器人正展现出广阔应用前景,逐步从实验室走进工厂生产线和各国百姓家。林剑介绍,国际机器人联合会此前发布的《2025年世界机器人报告》显示,2024年中国在役工业机器人存量突破200万台,居全球首位。
2025-10-15 10:45
约两年前,谷歌旗下深度思维公司宣布,借深度学习技术发现220万种新型晶体材料。科学家期待借助AI,设计出可规模化生产、真正影响日常生活的先进材料,让AI在材料科学领域的价值真正落地。
2025-10-15 10:44
盼望北极熊出现,是中国第15次北冰洋科学考察队队员进入北极圈后的心愿。午后,按照防熊预案部署,考察队决定使用直升机对其驱离,以保证冰面作业人员安全,快速完成冰上作业任务。
2025-10-15 10:40
数据显示,截至去年底,已有超6000台无人配送车投入规模化应用,为100多个细分场景用户交付上亿件订单。随着智能技术与现代物流深度融合,在城乡经济循环中,无人配送车有了更多打开方式。
2025-10-15 10:20
不久前的国庆中秋假期,人形机器人俨然成为多地商场、工厂、医院甚至众多家庭的“明星”。这款名为Galbot的人形机器人来自银河通用,已正式“入职”该智慧工厂,承担自动质检、零部件分拣与搬运等复杂任务。
2025-10-14 09:57
近日,工业和信息化部、国家标准化管理委员会印发了《云计算综合标准化体系建设指南(2025版)》(以下简称《指南》)。
2025-10-14 09:56
最长主跨跨径、最高主塔塔高、最大锚碇基础、最大主缆规模、最多车道数量……狮子洋大桥集齐了双层悬索桥的多个世界第一。
2025-10-14 09:55
加载更多