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張濤在2024未來科學(xué)大獎頒獎現(xiàn)場,。大連化物所供圖

因提出“單原子催化”這一概念，中國科學(xué)院院士,、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱大連化物所）研究員張濤榮獲2024未來科學(xué)大獎“物質(zhì)科學(xué)獎”,。

“用化學(xué)最小的尺度研究和理解催化反應(yīng)的機(jī)理和本質(zhì)，而不是像過去一樣在‘黑匣子炒菜’,，我覺得提出這個概念是十分必要的,。”張濤說,，“提出一個新的概念需要能力和機(jī)遇并存,。大家?guī)资昱Φ暮顾艥补喑觥畣卧哟呋@一中國人原創(chuàng)的科學(xué)概念,?！?/p>

翻過山丘，就能聽到新的故事

1963年,，張濤出生于陜西省安康市一個群山環(huán)繞的農(nóng)村,。年幼的他時常幻想,，山的那邊是什么樣的,，“我想走出大山，去看看大?！?。

1978年3月，時任中國科學(xué)院院長郭沫若在全國科學(xué)大會閉幕式上發(fā)表題為《科學(xué)的春天》的講話,。當(dāng)時,，不滿15歲的張濤熱血沸騰：“在那個激情燃燒的年代，‘學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕’是我們的奮斗口號,，許多青年都立志要用科學(xué)振興國家,，我也決心要當(dāng)一名科學(xué)家?！?/p>

在社會渴求“早出人才,、快出人才”的背景下，政策允許從高一年級挑選2%的優(yōu)秀學(xué)生提前參加高考,。張濤所在的安康中學(xué)挑選了11名成績優(yōu)異的高一學(xué)生,，張濤位列其中。熱愛數(shù)學(xué)的他報(bào)考了數(shù)學(xué)相關(guān)專業(yè),，由于沒學(xué)過高二以上課程,，他最終被調(diào)劑到陜西理工大學(xué)化學(xué)系。

剛剛接觸化學(xué),，張濤就被其中的奧秘所吸引,，并逐漸愛上了這門神秘的學(xué)科。

然而,，當(dāng)時地方高校的科研實(shí)力較為薄弱,，買不起相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。這讓早早就立志成為科學(xué)家的張濤有點(diǎn)“蒙”：“沒有實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷怎么辦,？”

第一次考研以失敗告終,。1982年，張濤被分配到母校安康中學(xué)任教,，但他從沒放棄過繼續(xù)深造的念頭,。“長期在陜南的秦嶺和巴山學(xué)習(xí)與生活,，使我對大山外面的世界充滿渴望,，特別是大海。所以在選擇讀研究生的單位時,，我有兩個關(guān)鍵坐標(biāo),，一是在海邊，二是選中國最好的研究所,?！睆垵f。

1983年,，張濤如愿來到美麗的海濱城市大連,，考入大連化物所，攻讀碩士和博士研究生,?！斑@是我人生中最重要也是最正確的選擇之一,?！睆垵f,。

三十年磨一劍，提出國際原創(chuàng)概念

大連化物所作為中國催化研究領(lǐng)域的殿堂,，和張濤夢想的一樣,。在這里，“英雄不問出處”,，只要有真本事,，就可以安心從事科研工作。

“我遇到了導(dǎo)師林勵吾院士和臧景齡研究員,，他們把我引入催化化學(xué)的研究領(lǐng)域,。”張濤說,。剛到大連化物所時,，他就跟隨導(dǎo)師開展高分散金屬催化劑的研究，這也是單原子催化劑的雛形,。

1995年,，大連化物所內(nèi)航天催化劑方向“風(fēng)雨飄搖”，面臨青黃不接的難題,?！八镱I(lǐng)導(dǎo)說‘要不讓年輕人試試’?！?2歲的張濤被任命為課題組組長,。

隨后，張濤開始負(fù)責(zé)航天催化劑的研制工作,，他領(lǐng)導(dǎo)發(fā)明的肼水燃料分解催化劑成功應(yīng)用于國家任務(wù),，并開拓了推進(jìn)劑催化分解技術(shù)在我國航空領(lǐng)域的應(yīng)用。他還完成了宇宙飛船生命保障系統(tǒng)中的擬人耗氧材料及組件的研制,，并在“神舟”系列上得到應(yīng)用,。同時，他研制的高效脫氧劑廣泛應(yīng)用于石化等領(lǐng)域,。

張濤把課題組做大做強(qiáng)的同時,，開始思考新的規(guī)劃。在“以國家需求為己任”思想的引領(lǐng)下,，單原子催化的想法進(jìn)入了他的腦海,。

在很多情況下，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件比較苛刻,，例如在常溫下,，氫氣和氧氣混合不會自發(fā)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成水,，但如果加入貴金屬鉑，就能使其在常溫下反應(yīng),。鉑這類可以改變化學(xué)反應(yīng)條件的物質(zhì)叫作催化劑,，所以“催化劑”也被稱為化學(xué)工業(yè)的“發(fā)動機(jī)”。然而貴金屬價(jià)格昂貴,、原子利用率低等問題阻礙了金屬催化劑的發(fā)展,。

“科學(xué)解決這一問題的關(guān)鍵，在于如何讓喜歡團(tuán)聚在一起的原子們一個個乖乖排開,，進(jìn)而使每個原子在催化中發(fā)揮作用,。”張濤說,。

多年來,，張濤及團(tuán)隊(duì)不斷探索高分散金屬催化劑的極限。2011年,，他們在國際上首次制備了單原子催化劑并測定了其催化反應(yīng)性能,，并在此基礎(chǔ)上提出“單原子催化”的原創(chuàng)概念。這種催化劑中所有的鉑都呈單原子分散狀態(tài),，不僅穩(wěn)定性高,，單位點(diǎn)催化活性更是傳統(tǒng)納米催化劑的數(shù)倍。單原子催化對于從原子水平理解多相催化具有重要意義,，同時也為開發(fā)低成本高效貴金屬工業(yè)催化劑提供了可能,。

“單原子催化”概念一經(jīng)提出，就引發(fā)國際單原子催化的研究熱潮,。張濤表示,，單原子催化在很多化學(xué)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，如潔凈能源轉(zhuǎn)化,、二氧化碳減排,、環(huán)境污染處理、大宗化學(xué)品合成,、精細(xì)化學(xué)品合成等,。

立足長遠(yuǎn)，研究“上貨架”也要“上書架”

從宏觀的催化概念到納米催化,，再到單原子催化,，張濤認(rèn)為已經(jīng)“邁了一大步”。而下一步,，他想積極推進(jìn)單原子催化劑的工業(yè)化進(jìn)程,。

“對于我們做科學(xué)研究的人來說，主要有兩方面追求,。一個是要‘上貨架’,，研發(fā)的東西要能夠變成產(chǎn)品,，所以我希望把單原子催化這個概念推向廣泛的工業(yè)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)真正的成果轉(zhuǎn)化,。另一個追求是要‘上書架’,，未來單原子催化概念可能會與人工智能結(jié)合，實(shí)現(xiàn)催化劑的理性設(shè)計(jì)和精準(zhǔn)制備,，形成系統(tǒng)的單原子催化理論,。如果這個理論能夠走進(jìn)教科書,，就更能體現(xiàn)理論的普適性和重要性,，也能展現(xiàn)我國科學(xué)家對世界科學(xué)的貢獻(xiàn)?！睆垵f,。

除了在科研上的貢獻(xiàn)，張濤還經(jīng)?；氐郊亦l(xiāng)安康給中學(xué)生作科普報(bào)告,，分享他在科研道路上不斷學(xué)習(xí)、不斷前進(jìn),，最終取得成就的經(jīng)驗(yàn)和體會,。

張濤非常贊同“科學(xué)無國界，科學(xué)家有祖國”的觀點(diǎn),。他認(rèn)為,，年輕人有自己的興趣和追求特別正常，但要盡可能為社會作貢獻(xiàn),，為國家發(fā)展作貢獻(xiàn),。他希望更多年輕人在未來的科學(xué)世界里創(chuàng)造奇跡。

（原載于《中國科學(xué)報(bào)》?2024-12-18?第1版?要聞）