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王野:潜心催化化学 助力实现碳中和
来稿:省科协      发布时间:2021-07-29

王野,厦门大学化学化工学院教授,固体表面物理化学国家重点实验室主任。他长期从事与碳基能源优化利用相关的催化化学研究,取得一系列国际催化学术前沿的原创性成果,推动碳基能源与资源相关分子的高选择性催化转化和二氧化碳的高效转化利用,对于构建绿色低碳新化学过程、实现节能减排以及“碳中和”目标具有重要的战略意义。

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2001年,在日本完成学业并已在日本高校工作的王野教授,应中科院院士万惠霖等邀请,回国任教,这一教就是20年。他深信“教育是强国之本”,因此下定决心,要为社会培养更多的高素质人才,并让优秀学子在国内学术领域扎根。为此,他以教书育人为己任,长期站在教学科研一线,讲授《物理化学》《碳资源化学》《固体表面化学》等课程。他还与同事一起编写《物理化学》《碳基能源化学》等教材。他讲授的课程获得历届学生的广泛好评,作为骨干教师之一承担的《物理化学》课程还获评国家级精品课程,他本人也于2018年获宝钢优秀教师奖。

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教学工作并没有让王野耽误科研。他率领团队围绕合成气、二氧化碳、甲烷等资源丰富的碳一分子的高效转化利用开展科研攻关,致力于发展催化反应选择性调控的新方法、开拓碳一化学新路线,为构建绿色低碳化学过程及可再生能源和资源的高效利用提供重要科学基础。

众所周知,催化在现代化学工业中发挥着巨大作用,但许多重要催化过程的效率,特别是目标产物的选择性仍不高,导致了高排放、高能耗和资源的浪费。提高催化反应的选择性是实现节能减排的一大关键。王野瞄准在碳基能源中占重要地位的碳一分子的高效转化,聚焦催化化学中选择性调控这一关键科学问题,长期开展系统的基础研究,取得一系列创新性成果。

作为碳基能源重要平台的合成气,可以由多种碳资源包括煤、天然气和生物质等转化制得,而合成气可以生产汽油、柴油、航煤等液体燃料和低碳烯烃、芳烃等合成材料的单体。但传统的合成气转化过程中长期存在着产物分布宽、目标产物选择性低的难题。王野及其团队经过近20年的攻关,形成了“反应耦合”“接力催化”等催化反应调控的新策略,成功破解了合成气转化产物分布宽的难题,发展出提升合成气转化选择性的普适方法。他由此开辟了合成气直接制低碳烯烃、芳烃、乙醇等重要化学品的新路线。

这些系统研究成果引起国内外学术界和工业界的广泛关注和高度评价,多相催化化学领域知名学者挪威奥斯陆大学Olsbye教授和南非开普敦大学Claeys教授分别在国际顶级学术期刊专文高度评价了王野教授团队发展的合成气催化转化新路线。基于原创研究成果,王野与国内能源龙头企业之一的陕煤集团合作,推进合成气制烯烃、芳烃技术产业化。目前,已完成实验室小试、催化剂放大、寿命验证和工艺设计,进入百/千吨级中试装置建设阶段。

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近年来,王野及其团队更注重发展耦合可再生光/电能源的催化转化新方法,以及可再生生物质资源的高效利用新路线。特别是在“碳达峰”和“碳中和”目标的牵引下,王野及其团队在二氧化碳高效催化转化制烯烃、醇类等大宗化学品方面开展了系统的创新性研究。例如,最近他们通过巧妙设计可适度活化水的高效铜催化剂,实现了二氧化碳电催化还原转化为乙烯/乙醇性能的突破。这一成果受到国内外同行的广泛关注,麻省理工学院Manthiram教授认为“该成果必将引起人们的商业化兴趣”。

王野介绍,他们团队目前正开展热/光/电协同耦合,将二氧化碳高效、高选择性转化为可降解塑料等含氧聚合物单体的原创性研究。这些创新性研究将为构建绿色化学新过程、实现节能减排及可再生能源和资源的高效利用提供重要基础,在国际上形成碳基能源催化转化的新前沿,也将为实现“碳中和”目标做出贡献。

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尽管多项荣誉加身,但王野教授依旧和其他科技工作者一样,默默奋斗在一线,在他所热爱的催化化学领域辛勤耕耘,砥砺前行,为中国从科技大国真正走向科技强国贡献智慧,为国家培养新一代科技英才,让科技事业后继有人。