2024年，中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所（以下简称大连化物所）研究员张涛因提出“单原子催化”新概念荣获2024未来科学大奖“物质科学奖”。

张涛院士荣获2024未来科学大奖“物质科学奖”

　　这位15岁就上大学的少年的成长之路为更多的人知悉，从陕西安康大山深处到滨海名城大连，从所谓的“双非高校”到一流科研院所再到提出“单原子催化”这一原创性概念，这条路，可以“被参考、被学习”，也给了更多年轻人激励和勇气。近日，记者有幸采访到张涛院士，听他讲述“逆袭人生”。

　　意外起点：从数学梦想到化学之旅

　　1978年，郭沫若在全国科学大会闭幕式上发表了《科学的春天》讲话，激发了无数青年的科学热情，也包括年仅15岁的张涛。

　　“在那个激情燃烧的年代，‘学好数理化，走遍天下都不怕’是我们的奋斗口号。”张涛回忆道，“郭沫若先生的讲话让大家热血沸腾，也是那时候埋下了科学报国的梦想。”

　　在当时“早出人才、快出人才”的要求下，允许从高一挑选2%的优秀学生提前参加高考，安康中学挑选了11名成绩优异的高一学生，张涛位列其中。但因高二和高三课程还没学，他的高考成绩不算拔尖。最终，热爱数学的他被调剂到汉中师范学院（现陕西理工大学）化学系。

张涛院士接受记者采访

　　这次“意外”的调剂，却让张涛发现了化学的奥秘。在陕西理工大学的学习过程中，他逐渐被化学所吸引，那些物质的奥秘、合成新物质的乐趣，让他逐渐爱上了这门学科。

　　回忆起这段经历，张涛说：“一开始有点不情愿、不甘心，但随着时间的推移，我发现化学世界充满魅力，它让我看到了物质创造的无限可能。”

　　跨越山海：从陕南小镇到海滨名城

　　张涛出生在陕南的安康市，一个被大山环绕的小镇。他从小就对大山外面的世界充满好奇，常常爬到山顶眺望远方，想象着山那边的世界。

　　“一直好奇山的外面是什么，但爬到山顶，发现山外面还是山。”19岁大学毕业后，他回到母校陕西安康中学教了一年中学化学，同时准备报考研究生。他为自己定下了两个关键坐标：一个要在大海边，一个是要选中国最好的研究所。

　　“两个坐标交叉后，1983年，我如愿来到中国科学院大连化学物理研究所开始读研。”他说，在那里，导师林励吾院士和臧景龄研究员，将他引进了催化化学的研究领域，开始从事高分散金属催化剂的研究。

　　“选择到大连化物所读研究生，是我人生中最重要、最正确的选择之一。”张涛说，“这里一流的科学家、一流的科研设施、一流的科研氛围，都为我的成长提供了良好的条件和基础，使我一步步从学生成长为一位科学家。”

　　创新突破：单原子催化的诞生与挑战

　　在硕士和博士期间，张涛就开始研究高分散金属催化剂。那时的他，已经对催化剂的分散度和活性有了初步的认识。之后纳米催化的兴起使得纳米尺度效应广受关注，金属尺度的下降可以显著提高催化活性。这启发了张涛，他开始思考：如果将金属分散到更小的尺度，甚至达到单原子级别，催化活性会不会进一步提高？

张涛院士指导学生

　　这个想法听起来简单，但实现起来却困难重重。首先，如何制备出稳定的单原子催化剂就是一个巨大的挑战。金属原子在极小的尺度下极易团聚，难以保持单分散状态。此外，如何表征和鉴定单原子催化剂也是一个难题。当时的电镜技术还无法直接观察到单个原子。

　　面对这些挑战，张涛和团队经过无数次的尝试和失败，终于找到了制备稳定单原子催化剂的方法。他们利用化学手段将金属原子溶解在溶液中，然后通过特定的方法将其负载到载体上，再通过一系列复杂的工序处理成具有活性的催化剂。同时，他们还与国际上的电镜专家合作，成功观察到了单原子催化剂中的单个原子。

　　“我们的思考和研究到位了，世界仪器水平发展也到位了，使我们可以从球差校正电子显微镜中清楚地看到单个原子。”结合其他催化剂制备和表征技术，2011年，张涛团队在国际上首次报道了铂（Pt）以孤立金属单原子状态镶嵌于氧化铁（FeOx）中的多相催化剂，并提出了“单原子催化”的原创概念，引起了国际学术界的广泛关注。

　　单原子催化不仅部分颠覆了传统催化理念，更为开发低成本高效贵金属工业催化剂提供了可能。“用化学最小的尺度来研究和理解催化反应的机理和本质，而不是像过去一样在‘黑匣子炒菜’，我觉得这个概念提出是十分必要和重要的”，张涛说，“我们希望通过这个概念推动催化领域的发展，为解决全球性问题贡献一份力量。”

　　科研报国：既要上书架，也要上货架

　　留任大连化物所后，张涛一度负责航天催化剂的研制工作。他和团队开发了肼水燃料分解催化剂，并应用于航天器的推进系统，为我国的航天事业做出了贡献。此外，他还完成了宇宙飞船生命保障系统中的拟人耗氧材料及组件的研制，并在“神舟”系列飞船上得到应用。

张涛院士指导学生

　　除了航天催化剂外，张涛还带领团队还开发了多种高效脱氧剂，广泛应用于石油化工行业。这些脱氧剂可以有效去除石化产品中的氧气杂质，提高产品的质量和稳定性。

　　“对于我们做科学研究的人来说，主要有两方面追求。一个是要‘上货架’，研发的东西要能够变成产品，所以我希望把单原子催化这个概念推向广泛的工业化应用，实现真正的成果转化。另一个追求是要‘上书架’，未来单原子催化的概念可能会和人工智能结合，实现催化剂的理性设计和精准制备，形成系统的单原子催化理论。如果这个理论能够指导该领域的发展，写进教科书，摆上书架，那更能体现理论的普适性和重要性，也能展现我国科学家对世界科学的贡献。”张涛说。

　　除了科研工作外，张涛还非常注重人才培养和团队建设。“我一直鼓励学生要敢于创新、敢于挑战权威。”张涛说，“我希望他们能够在科研道路上不断探索、不断前进。”

　　“科学无止境，一代人有一代人的追求。”张涛说，“我相信年轻一代肯定会站在我们的肩膀上去解决新的问题，为国家的科技进步贡献更大的力量。”（光明网记者宋雅娟 肖春芳）