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邹志刚:光催化领域的前行者
2018-02-11 14:03:00

  邹志刚,男,南京大学长江特聘教授,1982年毕业于天津大学,1996年在日本东京大学获博士学位。曾任包括Nature出版社旗下等多个著名杂志的编委,现任中国光化学及光催化专业委员会主任委员、中国材料学会理事、总装备部“国民核生化灾害防护国家重点实验室”学术带头人。截止到2014年底共发表论文349篇,被SCI他引10204次。获发明专利33项,包括美国专利1项、日本专利2项。

  2014年,他和他的团队凭借《可见光响应光催化材料及在能源与环境中的应用基础研究》,荣获国家自然科学二等奖;2015年7月,入选中国科学院院士增选初步候选人名单。2015年12月,入选中国科学院院士。他是我国光催化材料领域的领军人物之一。2017年8月在江苏省侨联第七次代表大会上被评为江苏省侨界杰出人物。  

  十多年前,邹志刚放弃日本优越的科研和生活条件回国,在南京大学建立起环境材料和再生资源研究中心。当时,可再生能源研究在国内尚属新领域,邹志刚从零开始一步一步做起,不断产出重量级的科研成果。2014年,他的成果《可见光响应光催化材料及在能源与环境中的应用基础研究》荣获国家自然科学二等奖。2015年12月7日,邹志刚被评为中国科学院院士。

  “光分解水制氢”的新能源梦

  “我相信总有一天可以用水来做燃料,组成水的氢和氧可以单独地或合在一起来使用,这将为热和光提供无限的来源,所供给光和热的强度是煤炭所无法达到的,水将是未来的煤炭。”这是一百多年前的科幻小说《神秘岛》中的一个预言。

  人工模拟大自然中的光合作用,利用太阳可见光将水分解为氢和氧。邹志刚教授长期从事光催化材料研究,致力于让这个预言从梦想走进现实。

  氢素有“绿色燃料”之称。它取自于水,燃烧之后又回归于水,被公认是石油、煤炭等的最佳替代品。然而,目前人类获得氢的最简单途径是电解法,即利用电将水分解为氢和氧,这不仅需要高昂的成本,而且分解过程本身还需消耗大量的能源。怎样用清洁的方法得到氢,成为全球科学家的一个梦。

  1972年,日本东京大学的两位科学家发现,在紫外光照射下,二氧化钛单晶电极能使水在常温常压下发生分解反应,产生氢气和氧气。从此,“光分解水制氢”成为科学研究热点。而后三十多年,尽管各国科学家做出了不懈的尝试和努力,但仅占太阳光4%的紫外光,让光分解水制氢的转化率低的可怜。针对这一挑战,邹志刚带领的课题组发展出新一代可见光(占太阳能43%)响应型光催化材料,有望从根本上解决了光催化技术在能源和环境中大规模应用的科学问题。

  在2014年的国家科技奖励大会上,邹志刚领头的团队一举夺得自然科学二等奖。该项研究利用太阳可见光将水分解为氢和氧,为国际翘楚,在国际光催化领域产生了重要影响,成为我国该领域的标志性成果之一。

  “预计到第二期973项目结题时,我们的光催化水解制氢转化率将达到8%,接近美国能源部制定的10%商业化利用目标,中国人有望率先实现人类百年前的梦想。”邹志刚说,“但氢能源生产出来之后怎么办?为此,我们下一步也将进行燃料电池等方面技术的应用开发,最终达到低成本、高效率且环境友好地产生和利用氢能源。”

  除了利用光催化材料提升太阳能转换率的研究,邹志刚还在国内率先开展了光催化还原CO2研究,并率先实现了利用光催化材料将CO2和水转化为氧气和甲烷等碳氢化合物。面对日趋严重的环境挑战及国防安全的特殊需求,邹志刚从分子水平上阐明了光催化降解有机有害物的机理,成功研制出日处理量达20吨以上的光催化污水净化设备,创造了良好的社会和经济效益。该成果还应用在我国军事领域中,为国家安全做出了重要贡献。

  “一见倾心”的南大缘

  邹志刚在日本求学和工作长达十多年,本以为自己会和家人一直在日本平稳地生活下去。2002年的秋日午后,却由一封邮件开启了他与南京大学的缘分。

  当时,邹志刚抱着试试看的想法给南京大学写了一份电子邮件,表示愿意应聘“长江学者奖励计划特聘教授”。没想到两天后,南京大学就向他投出了橄榄枝。邹志刚想要回国建立环境材料与再生能源研究中心的想法,立即得到了南京大学的支持。2003年5月,研究中心成立,并得到550万启动资金。邹志刚介绍说,那个时期,国外一些发达国家开始高度重视可再生能源的研究,美国早已经建立了可再生能源国家实验室,而国内在这一领域却尚未起步。因而,研究中心的建立使得南京大学走在了国内该领域的前沿行列。

  面对南大各方面的全力支持,他感到了国内科技界的气氛变得更加积极更加务实,一个大胆的决定在邹志刚的心头日渐明晰。2004年4月1日,经过再三考虑,他终于决定辞去日本的工作,当一名南大的全职教授。面对太太对他“瞎折腾”的不满,女儿的不理解,他的解释直白而坦诚:南大的决策层和南大物理学院的老师都是真心相邀,真诚相待,南大是个可以静心做科研成就事业的地方。

  在接下来的时间里,邹志刚全身心地投入到中心的学科建设、实验室建设和人才培养工作中,一点点从零做起。但在研究中心的初创阶段,他遇到了不少难题。比如,由于实验室是由行政楼的空房改造而成,电、气等设施无法适用于实验室的要求,只好进行重新的装修规划;大楼里没有大型货梯,大型的实验设备难以搬到7楼的实验室内,就把窗户拆掉,靠人力用绳子把沉重的设备慢慢拉上来;当初研究中心还没有名气和相应的实验条件,一度招不到学生,迟迟难以开展实验工作……“不要急功近利,要耐得住寂寞,用成绩应对质疑。”回想起当时外界对其工作进展的质疑,邹志刚不无感慨地说。但在学校和院系领导的理解支持下,研究中心逐渐步入正轨,并成长为一支在国际上有影响的研究团队。此外,邹志刚带头组建了“高效光催化材料及在能源与环境应用”973项目团队。团队组建初期,光催化研究还是国内的小学科,团队都是由一帮年轻人组成,该团队第一期就走出一位中国科学院院士和一位中国工程院院士,邹志刚是第二期走出来的,是该团队的第三位,显示出团队在光催化领域上做出的突出贡献。

  说到这里,邹志刚对南京大学的感激之情溢于言表,他再三强调,“这是学校支持的结果。南京大学的环境很安静,是一个能够好好做学问的地方。是我无悔的选择。”

  从细节入手培育学生

  小时候曾把记者作为理想职业,可是上大学时,却因为父母相信“学好数理化,走遍天下都不怕”的信条,邹志刚被要求“靠技术吃饭”学习理工科。邹志刚大学时期迷恋过诗歌文学,到今天他的生活中还散发着丝丝的文艺气息。

  邹志刚的业余爱好很少,他家里只有一台10多年前购买的小电视,好多年前出故障后就没有修理。由于工作太忙,每天处理完事务已经深夜,所以就不再看电视。繁忙之余,邹志刚会抽空读读书,看看小说。他的书桌上最近放着《2014年中国年度微型小说》、《我是落花生的女儿》等多本文学作品。

  谈到对自己的人生展望,邹志刚只想踏踏实实做好本职工作,继续深入光催化材料研究,把教师职务做好,把学生培养好。有感于自己的人生经历,邹志刚对学生的培养体现有二个特点,一是兴趣,二是细节。

  邹志刚认为兴趣是最好的老师,职业伴随人的大半生时间,如果没有兴趣作为精神支撑,职业和事业最终会失去动力。邹志刚鼓励学生从兴趣出发,自主选择学科前沿问题。他说:“你们跟着我的课题做研究,肯定超越不了我,只有找到了新的可能有突破的研究方向,你们才能‘青出于蓝而胜于蓝’”。

  邹志刚很重视对学生们学习和生活细节问题。他认为学问做得好,首先要做好人。他要求学生在基本生活礼仪上要做到位,比如说,他要求学生们多说三个词:“‘对不起’、‘谢谢’、‘再见’”。“对不起”是要勇于承担责任,“谢谢”是要时刻保持一个感恩的心,“再见”是要维护一个和谐融洽的团体氛围。他平时还要求学生注重个人的形象。个人形象好了,既能让自己打起精神,也是对他人的尊重。邹志刚办公室的书柜里整齐的摆放着每一个学生的档案,厚约五公分的档案夹里面存放着学生在校期间的所有实验报告、个人汇报等资料。“注意看订书针位置的细节,我们的学生能做到把订书针钉在所有文件的同一位置。”邹志刚说,把细节做到位才是做大事的基础。

  “团队里的年轻老师们研究非常投入,从实验室回到家已经半夜12点多,甚至更晚。他们的生活很艰苦,目前收入也不是很高。”邹志刚很是感慨,他说他能够体会到年轻老师的处境,当年他把自己的理想身份定位为博士科学家和成功企业家,今天他正在朝着这一目标奋力前行。现在已经成立南京大学昆山创新研究院,旗下推出桑莱特(Sun Light;太阳光)新能源科技有限公司,并开始市场化运作,他希望将来通过像桑莱特新能源科技有限公司这样的高新技术企业将年轻老师们的科研成果和市场联系起来通过企业的良好收益来提高他们的生活质量。

 
 

  编辑:省侨联魏泽邦  
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