本文转载自公众号：张铁锐课题组，文字与图片版权归原作者所有，编排版权归原公号所有。如需转载请联系原公众号。
为庆祝“10 years of Advanced Energy Materials Research”，我组在《先进能源材料》期刊上发表题为“The Journey toward Low Temperature, Low Pressure Catalytic Nitrogen Fixation”的随笔文章。
近日，张铁锐研究员接受《先进能源材料》期刊采访，向大家介绍了他成为全职教授的旅程，对科学研究的热爱以及实验室之外的生活乐趣。
谁是您科研上的领路人？鼓励您进入这样一个具有挑战性的能源研究领域？
吉林大学的张希教授，中国科学技术大学的俞书宏教授，德国马普所的Markus Antonietti教授以及加州大学河滨分校的殷亚东教授等，他们在我博士以至于博士后期间都对我有很大的影响。他们实事求是的严谨态度一直激励着我不断探索前行。他们让我意识到我们应当尊重其他人的工作，互相支持和包容，但当我们有疑惑或问题时，我们应当毫不犹豫地提出来。这种讨论和辩论帮助我时刻保持科学理性的思考，并成为我持续研究的动力。
您对于年轻的自己或刚进入科研领域的研究工作者有何建议？
年轻的科研工作者非常努力，也很拼搏。但需要注意的是，虽然我们需要努力工作，同时也要注意切忌鲁莽行事。科学研究工作既是脑力劳动也是体力劳动，但归根结底还是脑力劳动。
首先，我们要意识到，科学研究是一个创造知识的过程，需要充分发挥主观能动性，摆脱被动教育的束缚；
此外，我们应对相关领域的学术趋势有一个清晰的把握，我们不应该犯下过早下结论或不假思索做实验的错误；
与此同时，我们也应该注意逻辑思维，形象思维以及语言表达能力的培养。
当我们的实验结果没有达到我们的预期，或者有时与预期结果完全相反的时候，我会因此而受到启发并深入思考，分析实验现象，同时质疑之前的研究理论是否完美。我始终认为，科学研究是一个探索未知的过程， 通过我们的一些新发现能够为能源或环境问题做出实际贡献，这是非常令人兴奋的事情。
为何您认为您最近发表的文章“The Journey toward Low Temperature, Low Pressure Catalytic Nitrogen Fixation”的主题如此重要?
与已经存在了一百多年的工业合成氨过程相比，对低温低压条件下新型固氮策略的研究才刚刚开始。我认为使用清洁能源大规模生产通用化学品是未来最重要的方向之一。这加强了我们对合成太阳燃料和高附加值化学品的新型太阳能驱动的系列催化反应的关注。同传统的热催化过程相比，光催化过程在处理复杂反应，降低化石燃料损耗，降低碳排放方面均发挥着重要的作用。
尤其是在化石燃料大量排放的今天，人类正面临着能源消耗和各种环境相关问题比如温室效应等。开发可持续供应的清洁能源越来越受到人们的重视。在这之中，太阳燃料和高附加值化学品比如氢气，碳氢化合物，氨等增值化学品的制备被认为是最有希望解决全球能源和环境问题的战略之一。
您认为您对您所研究行业最有影响力的贡献是什么？您希望在哪些方面继续努力？
我们致力于通过光催化材料的理性设计来解决全球能源和环境问题。我认为我最重要的贡献就是系统地合成制备高效，非贵金属光催化剂，特别是水滑石基材料，并将其应用于一系列重要的反应，包括COx加氢制备长链烷烃/轻烯烃以及固氮反应等。
我希望未来能在发现可见光和近红外光在光热协同催化中的独特作用，激发态动力学的电子和能量转移过程，以及在缺陷丰富的水滑石基纳米材料的表面反应机制方面做出一定贡献。
那一定是开发出满足工业化要求的高效，非贵金属光催化剂的相关进展。经过了几十年的发展，虽然制备光催化太阳燃料和高附加值化学品的生产效率已经提高了一个数量级，但它仍不能满足商业化需求。原因就在使用光催化剂的能量转换效率低下，往往需要借助电子助剂或贵金属来提升。因此，不断开发新型非贵金属光催化剂，实现更高效，更稳定的太阳能催化转化，仍然是光催化技术实际应用中的关键挑战之一。
-
光，电，热催化的交叉领域，比如太阳能电池电催化串联体系和光热催化协同体系都已经成为研究热点，许多开创性的成果有待发现。为了充分利用太阳光谱，应当仔细考虑可见光和近红外光辐照下的光热效应。该研究的目的是为诸如光和热在光热协同催化过程中的具体贡献，光热催化，光催化和热催化反应之间的关系等问题提供一个基本的科学答案。
-
对化学反应动力学的深入理解。通过大数据，数学建模，人工智能等计算方法，实验图示数据和理论可以高度关联。对于多步骤，多产物的光催化反应过程而言，深入了解中间产物的反应途径对高选择性高产率的催化剂可控设计很有帮助。这还取决于密度泛函理论在光催化领域的进一步发展，以及原位光谱，电子显微镜等表征技术的突破。
随着氢能在国际能源和环境领域的重要性日益提高，我国近年来一直在推动氢能的发展和应用。我们课题组将继续研究二维纳米材料光催化体系，重点研究氢能的高效制备和利用。这其中涉及到的重点反应有：分解水；甲醇，甲烷重整；二氧化碳还原，合成氨反应，费托合成等。
实验室外，我还是一个化学主题邮票集邮爱好者。集邮帮助我开阔了视野，了解到更多的历史，增加了知识和见闻。同时它还帮我建立了一个更有条理的工作方式，增强了我的毅力。
我从七岁就开始集邮活动了，当时我主要收藏中国邮票，但当我进入大学攻读博士学位后，我把收藏的重点转向了化学领域。
我喜欢收藏各种化学主题的邮票，比如名人，化学符号，化学事件等等。这之中，我最喜欢的是苏联1934年发行的一套世界著名科学家门捷列夫的新邮票，这是世界上第一枚门捷列夫邮票。我正在寻找另一套罕见的居里夫人邮票，它是1935年土耳其发行的。门捷列夫和居里夫人都是我的偶像。
http://zhanglab.ipc.ac.cn/
The Journey toward Low Temperature, Low Pressure Catalytic Nitrogen Fixation
链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202000659
张铁锐博士介绍
张铁锐，中国科学院理化技术研究所研究员、博士生导师，中国科学院光化学转化与功能材料重点实验室主任。吉林大学化学学士（1994-1998），吉林大学有机化学博士（1998-2003）。之后，在德国（2003-2004）、加拿大（2004-2005）和美国（2005-2009）进行博士后研究。2009年底回国受聘于中国科学院理化技术研究所。主要从事能量转换纳米催化材料方面的研究，在Adv. Mater.、Angew. Chem.、JACS等期刊上发表SCI论文200余篇，被引用15000多次，H指数64，并入选2018、2019科睿唯安“全球高被引科学家”；申请国家发明专利42项（已授权27项），在国际会议上做特邀报告40余次。曾获皇家学会高级牛顿学者、德国“洪堡”学者基金、国家基金委“杰青”、国家“万人计划”科技创新领军人才等资助、以及太阳能光化学与光催化领域优秀青年奖等奖项。2017年当选英国皇家化学会会士。兼任Science Bulletin副主编以及Advanced Energy Materials、Scientific Reports、Materials Chemistry Frontiers、ChemPhysChem、Solar RRL、Carbon Energy、Innovation等期刊编委。现任中国材料研究学会青年工作委员会-常委，中国感光学会光催化专业委员会-副主任委员，中国化学会青年工作者委员会-委员等学术职务。
长按下方二维码关注张铁锐课题组微信公众号，及时发布课题组最新研究报道。
