鄧德會(huì)在實(shí)驗(yàn)室工作。受訪者供圖

■本報(bào)見(jiàn)習(xí)記者 孫丹寧

凌晨三點(diǎn)，鄧德的催昏暗的愛(ài)化界房間里閃爍著斑駁的光。

鄧德會(huì)突然從床上坐起來(lái)，做夢(mèng)認(rèn)真思索片刻后立馬從床邊翻出一個(gè)小本子，新聞?wù)J認(rèn)真真地記錄著。科學(xué)

“昨天晚上我做了個(gè)夢(mèng)，鎧甲勇士夢(mèng)到電催化方向的鄧德的催一個(gè)新想法。這不，愛(ài)化界今天一早，做夢(mèng)我立馬就與組里同事和學(xué)生一起討論。新聞”鄧德會(huì)在接受記者采訪時(shí)笑著說(shuō)。科學(xué)

隨身攜帶的鎧甲勇士本子見(jiàn)證了鄧德會(huì)的每一次“突發(fā)奇想”，也陪他度過(guò)了悠悠研究歲月。鄧德的催如今，愛(ài)化界攻克多項(xiàng)學(xué)術(shù)難題、專注給催化劑穿“鎧甲”的鄧德會(huì)，即將邁入不惑之年。

“我覺(jué)得科研人員就是要敢想敢干，這樣才能取得創(chuàng)新性成果。”中科院大連化學(xué)物理研究所（以下簡(jiǎn)稱大連化物所）研究員鄧德會(huì)告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。接下來(lái)的科研生涯，他的目標(biāo)就是讓每一個(gè)“科研夢(mèng)”成真。

興趣指引的“幻想家”

1984年，鄧德會(huì)出生于河南省新蔡縣一個(gè)農(nóng)民家庭。

家庭的拮據(jù)讓鄧德會(huì)在上高中之前連縣城都很少去，就蝸居在這小小的一方天地中。

但在他很小的時(shí)候，周圍人就對(duì)科學(xué)家十分崇拜。他常常暢想：如果成為一名科學(xué)家，會(huì)做出怎樣有意義的事情呢？

小學(xué)放假的時(shí)候，鄧德會(huì)去一所中學(xué)看望在那兒工作的爺爺。在那里，他似乎找到了答案。

有一天，他偶然闖入了學(xué)校的一個(gè)廢棄實(shí)驗(yàn)室，里面的很多瓶瓶罐罐一下子吸引了他的目光。彎彎曲曲的冷凝管像彈簧一樣、圓肚細(xì)頸的燒瓶在試驗(yàn)臺(tái)上靜靜地立著……這些廢舊儀器仿佛打開了一個(gè)光怪陸離的新世界，讓鄧德會(huì)第一次知道了“化學(xué)”這個(gè)詞。沒(méi)過(guò)多久，上初中的他正式接觸到了化學(xué)，從此深深喜歡上了這門學(xué)科。

除了日常的理論學(xué)習(xí)，鄧德會(huì)還特別喜歡“動(dòng)手”。他樂(lè)呵呵地向記者講述了一件“傻事”：“我之前很喜歡玩泥巴。有一次，我看見(jiàn)電熱爐外面是一個(gè)硬殼，里面有一圈蜘蛛網(wǎng)一樣的電熱絲，我就想能不能自己做一個(gè)。于是，我就用泥巴做了一個(gè)框架，中間盤上一圈圈鐵絲，然后用火燒泥巴將鐵絲固定住。結(jié)果剛一通電，家里的燈全滅了，電路短路了。”

雖然這是一次失敗的嘗試，但卻激發(fā)了鄧德會(huì)的動(dòng)手興趣。他有時(shí)會(huì)把收音機(jī)拆開再組裝，自行車也被拆裝了很多遍。他每次都認(rèn)真琢磨其中的原理。

轉(zhuǎn)眼間到了大學(xué)，鄧德會(huì)以優(yōu)異的成績(jī)考入四川大學(xué)。他選擇了一門動(dòng)手能力很強(qiáng)的學(xué)科——輕化工程，開始學(xué)習(xí)皮革制造等課程。

大三時(shí)，鄧德會(huì)遇到了兩件對(duì)他研究生涯影響很大的事。第一件就是輔修了與本專業(yè)完全不同方向的學(xué)科課程——國(guó)民經(jīng)濟(jì)管理。

“在學(xué)有余力的情況下，我很想多學(xué)一點(diǎn)東西豐富自己的知識(shí)領(lǐng)域。”鄧德會(huì)說(shuō)。這兩個(gè)截然不同的學(xué)科課程，為他后來(lái)的研究提供了很多幫助。

“輕化工程就是通過(guò)化學(xué)、物理和機(jī)械的方法研究各類輕化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工，這為我從事多相催化領(lǐng)域的研究奠定了基礎(chǔ)。國(guó)民經(jīng)濟(jì)管理則讓我接觸到了很多與經(jīng)濟(jì)、財(cái)務(wù)、管理等相關(guān)的知識(shí)，教會(huì)了我如何與別人合作交流及帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展科研。”鄧德會(huì)說(shuō)。

第二件事，就是提前進(jìn)入研究組開展更深層次的科學(xué)研究。

“當(dāng)時(shí)我有一個(gè)師兄，本科期間就在國(guó)際著名刊物上發(fā)表過(guò)論文，展示自己的科研成果，這引起了我的強(qiáng)烈興趣。因此，在大三那年，我就爭(zhēng)取機(jī)會(huì)進(jìn)入四川大學(xué)石碧院士和廖學(xué)品教授的課題組。”鄧德會(huì)說(shuō)。

“石老師和廖老師對(duì)本科生和研究生一視同仁，按照研究生的培養(yǎng)模式教導(dǎo)我們本科生。”一年時(shí)間很快過(guò)去了，鄧德會(huì)的研究進(jìn)展十分順利。他圍繞本科期間的研究工作接連發(fā)表了4篇SCI（科學(xué)引文索引）論文，取得了重要的研究成果。

在這期間，鄧德會(huì)利用動(dòng)物皮里的膠原纖維作為模板制作一些多孔碳材料或金屬氧化物，并發(fā)現(xiàn)這些材料比較適合做催化劑。因此，在保研的時(shí)候，鄧德會(huì)毫不猶豫地選擇了大連化物所，師從包信和院士和潘秀蓮研究員，專門從事催化化學(xué)相關(guān)研究。

在進(jìn)入大連化物所學(xué)習(xí)和工作的十余年里，鄧德會(huì)在2017年組建了創(chuàng)新特區(qū)研究組，并于2021年順利轉(zhuǎn)為正式組，目前擔(dān)任大連化物所能源與環(huán)境小分子催化研究組組長(zhǎng)。

給催化劑穿“鎧甲”

提起到目前為止做的最滿意的一項(xiàng)研究，鄧德會(huì)不假思索地給出答案——“鎧甲催化”。

催化在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中占據(jù)重要地位，直接或間接貢獻(xiàn)了全球國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的20%~30%。在催化反應(yīng)中，催化劑發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而催化劑的本質(zhì)就是改變化學(xué)反應(yīng)的速率。

“許多催化劑會(huì)用貴金屬作為原材料，比如用作女士項(xiàng)鏈的鉑金材料，但是這些貴金屬儲(chǔ)量低、成本高。如何降低成本并提高穩(wěn)定性，這對(duì)催化劑的實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要。”鄧德會(huì)說(shuō)。

要解決上述問(wèn)題，他的團(tuán)隊(duì)首先想到的是利用廉價(jià)催化劑，如鐵、鈷、鎳等便宜、易得的原料替代貴金屬。但非貴金屬催化劑存在的一個(gè)很大問(wèn)題是，在苛刻反應(yīng)條件下穩(wěn)定性較差、壽命較短。那么，如何才能使其適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及高的過(guò)電位等苛刻的反應(yīng)條件呢？

“在研究過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)可以利用二維材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和電子特性來(lái)設(shè)計(jì)催化劑，使其具有優(yōu)異的催化性能。”鄧德會(huì)告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

二維材料如單層的石墨烯，厚度僅是一張普通打印紙的三十萬(wàn)分之一。但在二維方向上，它是無(wú)限延伸的，不僅具有高柔韌性，還能抗腐蝕。如果能用石墨烯等抗腐蝕的二維材料作為“鎧甲”，將不穩(wěn)定的非貴金屬嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)封裝起來(lái)，那么非貴金屬遇到的穩(wěn)定性問(wèn)題將迎刃而解。

但是，催化劑中的金屬顆粒小到納米尺寸，石墨烯很難直接將其嚴(yán)絲合縫地封裝起來(lái)。因此，團(tuán)隊(duì)想到了先做出非貴金屬的納米顆粒，然后通過(guò)化學(xué)氣相沉積的方法將石墨烯覆蓋在納米顆粒的表面。

“就像在人身上織毛衣一樣，人先站在這里，再圍繞他一點(diǎn)點(diǎn)把毛線織上去。”鄧德會(huì)解釋說(shuō)，“石墨烯就像是勇士身上穿的‘鎧甲’，一方面可以保護(hù)里面的非貴金屬免遭腐蝕，另一方面封裝后的催化劑仍然具有活性。類似于‘隔山打牛’，有更多的電子可以從里面的金屬轉(zhuǎn)移到‘鎧甲’的表面，讓原先惰性的‘鎧甲’有了催化活性，可以發(fā)生催化反應(yīng)，解決了傳統(tǒng)非貴金屬穩(wěn)定性差和活性低的雙重挑戰(zhàn)。”

鄧德會(huì)和包信和團(tuán)隊(duì)于2013年在國(guó)際上率先提出“鎧甲催化”這一概念，并不斷對(duì)其進(jìn)行完善和應(yīng)用拓展。近些年，團(tuán)隊(duì)成功將鎧甲催化應(yīng)用于電解水等體系，解決了苛刻條件下非貴金屬催化劑穩(wěn)定性差的難題。基于此，團(tuán)隊(duì)開發(fā)出大電流密度、低能耗電解水制氫、制氧系統(tǒng)，已成功研制出250千瓦級(jí)高效電解水設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)成果落地轉(zhuǎn)化，有望助力我國(guó)大規(guī)模綠色氫能源和生命健康等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

“希望學(xué)生水平超過(guò)我”

接連斬獲重要研究成果，鄧德會(huì)倍感欣慰。他終于成為童年時(shí)心目中最厲害的人，也擁有了60余人的科研團(tuán)隊(duì)。從茁壯成長(zhǎng)的樹苗轉(zhuǎn)變成培育學(xué)生的園丁，這背后離不開老師的教導(dǎo)。

在四川大學(xué)讀書時(shí)，專注于皮革研究的石碧院士一直鼓勵(lì)鄧德會(huì)做有用的科研，加強(qiáng)動(dòng)手能力。在大連化物所讀博期間，主攻催化基礎(chǔ)研究的包信和院士經(jīng)常告誡鄧德會(huì)要做原創(chuàng)的科研、做“從0到1”的研究。在廈門大學(xué)工作期間，田中群院士教會(huì)了鄧德會(huì)要注重合作，尤其是“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”，要與高手過(guò)招。而在美國(guó)斯坦福大學(xué)的訪問(wèn)學(xué)者經(jīng)歷，讓鄧德會(huì)從戴宏杰院士那里學(xué)習(xí)到了科研合作伙伴相互支持的重要性。

“這幾位老師盡管風(fēng)格不同，但對(duì)待科研執(zhí)著、認(rèn)真的精神都是一樣的，在做人、做事上一直都是我學(xué)習(xí)的榜樣。他們除了教會(huì)我許多科研上的知識(shí)，還讓我在團(tuán)隊(duì)管理上形成了自己的模式。”鄧德會(huì)告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

勇于創(chuàng)新、敢作敢為、加強(qiáng)合作……成為鄧德會(huì)管理團(tuán)隊(duì)和指導(dǎo)學(xué)生的“秘密武器”。

在鄧德會(huì)團(tuán)隊(duì)里，面向國(guó)家“雙碳”目標(biāo)，開展能源小分子高效催化轉(zhuǎn)化研究是主攻方向。“要先確定大樹的根基，才能在上面長(zhǎng)出新的葉子。”鄧德會(huì)說(shuō)。

而在科學(xué)研究過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)氛圍是相對(duì)自由的。對(duì)于新入學(xué)的學(xué)生，鄧德會(huì)一般會(huì)在兩周之內(nèi)根據(jù)學(xué)生的專業(yè)和興趣，并結(jié)合個(gè)人的特點(diǎn)給出建議，幫學(xué)生找準(zhǔn)研究方向，讓他們做自己真正喜歡的科研。

提及未來(lái)的期望，鄧德會(huì)希望能在能源小分子方向上取得更大突破，盡可能解決人類面臨的能源和環(huán)境問(wèn)題。同時(shí)，他也期待桃李滿天下，學(xué)生在科研上有所建樹，甚至“希望學(xué)生水平超過(guò)我”。