《Carbon Energy》顾问编委戴黎明院士专访

采访时刻

1

科研生涯中谁影响了您进入能源和纳米材料领域?

戴黎明教授:我很幸运,我的哥哥在我还是孩子时就告诉我什么是科学。然后,机缘巧合下,我在ANU化学学院开始攻读博士学位,师从John W. White教授。他对我成为一名科学家有很大的启发,也是他激励着我一直做创造性研究。从那以后,我一直从事跨学科和创新研究,涉及合成聚合物和碳纳米材料的能源相关及生物医学应用。

2

目前为止,您最自豪的成就是什么?

戴黎明教授:传统上,铂被认为是燃料电池中用于氧还原反应(ORR)的最先进的催化剂,它通过电化学方法将氧还原并将燃料氧化成水,反应直接且几乎没有污染。不幸的是,有限的资源和铂的高成本也使这些催化剂成为大规模市场燃料电池商业化应用的主要障碍。半个多世纪以来,全世界都在努力减少或替代燃料电池中用于ORR反应的铂(Pt)催化剂,方法是使用非贵金属催化剂,其中可能有铂的参与(Chem. Rev. 2015, 115, 4823). 然而,对于大规模生产燃料电池来说,非贵金属催化剂存在价格太昂贵和与Pt催化剂相比效率/稳定性太低的问题。2009年,我和同事们发现氮掺杂碳纳米管(N‐CNTs)无金属催化剂可催化ORR进行,且可以显著降低成本并提高燃料电池的效率。这个开创性工作发表在《科学》(Science 2009, 323, 760)上,目前被引次数超过5000次(谷歌学术),随后在世界范围内开展了大量的研究 (见,例如, Carbon Energy 2019, 1, 19), 为清洁可再生能源的生产和储存开辟了新的途径,而且价格实惠,经久耐用。地球上丰富的无金属电催化剂已经成为世界范围内新的研究领域之一。我也被广泛认可为是可再生能源技术的碳基无金属电催化剂研究开发的领军者之一 (https://www.sciencenews.org/article/new‐greener‐catalysts‐are‐built‐speedhttps://www.advancedsciencenews.com/hall‐of‐fame‐highlight‐liming‐dai/)。基于我们在此领域的开创性工作和我在该领域的领导地位,我出版了书籍《Carbon‐Based Metal‐Free Catalysts: Design and Applications》(Vol 2 (Ed: L. Dai), Wiley‐VCH, Weinheim 2018)。为了纪念《先进材料》10周年,我与该领域的顶级专家共同编辑了“碳基无金属电催化剂”纪念特刊(https://onlinelibrary.wiley.com/toc/15214095/2019/31/13)。2019年,我被国际材联授予IUMRS‐Somiya Award奖 (https://iumrs.org/)

3

您对未来能源领域的研究有什么设想?

戴黎明教授:化石燃料的过度使用对能源和环境造成了严重的挑战,开发清洁能源转换和存储技术是解决方案之一。因此,为了满足世界范围内不断增长的能源需求,必不可少的方法是生产可再生能源和空气污染最小化。随着纳米科学和技术的最新发展,各种结构可控的碳纳米材料(如垂直排列的碳纳米管、石墨烯泡沫、三维石墨烯碳纳米管柱)已经被报道。碳纳米材料由于其独特的电子性质和多维结构,在作为柔性电线和电极材料以及用于能量转换和储存的非金属电催化剂方面具有独特的优势。继续研究和开发用于能源转换和储存的多维度和多功能碳材料的受控合成,将极大地推动可再生能源技术的发展,并显著提高人类生活质量。

4

您是如何确定新的研究课题的?

戴黎明教授:我一直在思考新的问题、想法和概念,这些思考都来自于大自然 (例如,模仿壁虎的脚做出的CNT干粘合剂,根据光特性做出人工光合作用的电催化)。在许多情况下,新/热门的研究主题也可以通过批判性阅读科学文献来获得。我也喜欢与来自不同领域且受过良好训练的研究人员进行多学科讨论,以及在各种不同环境下与研讨会和会议报告人进行讨论。

5

如果您不从事现在的科研工作,您会选择什么职业?

戴黎明教授:我会选择教书,我教书的愿望来源于几位著名教授和教育家,他们早在我在浙江大学读书时就指导过我。我喜欢教学生们一些知识性技巧,包括批判性思维和解决问题的能力,这样他们就能把学到的知识应用到新的环境中,从而变得非常具有创新性。就像我的博士导师对我所做的一样,我也在引导我的团队成员成为了专业的科学家。

6

您认为作为一名科学家在学术上和道德上最重要的是什么?

戴黎明教授:作为一个科学家的最重要的事情包括:

(1)科学方面要有创造性思维,有开放的心态去接受新概念和新发现以及用简单方法解决复杂问题的能力。

(2)道德方面要诚实,尊重同事,成为一名杰出的老师并指导他的多名学生成为优秀的科学家。

7

作为一名顶级科学家,您对年轻研究人员有什么建议?

戴黎明教授:成为一名成功的科学家没有秘诀,除了努力工作、批判性思维外,也要拥有开放的思维和一颗合作的心。

8

您在业余生活中喜欢做什么?

戴黎明教授:我的爱好之一是读传记、科普书籍等。此外,我还喜欢游泳,它使我放松没有压力,有助于思考。

9

您平时喜欢阅读什么书?

戴黎明教授:我喜欢读著名科学家的传记,包括爱因斯坦、居里夫人和许多其他科学家。我从这些书中了解到这些顶尖科学家的研究方法和态度,以及他们对自然的体验和思考,这些都不断地激发我向他们学习,培养对自己研究的强烈好奇心和创造力。

人物简介

戴黎明,现任凯斯西储大学(Case Western Reserve University, CWRU)高分子科学与工程系讲席教授(Kent Hale Smith Professor)、凯斯先进碳科学和工程中心(Center of Advanced Science and Engineering for Carbon – Case4Carbon)主任。1983年毕业于浙江大学化学工程系高分子化工专业,1991年获澳大利亚国立大学化学博士学位,先后在英国剑桥大学卡文迪许实验室(博士后)、美国伊利诺斯大学材料科学与工程系(访问学者)、澳大利亚联邦科学与工业研究院(CSIRO)分子科学研究所等科研机构从事研究工作。历任美国阿克隆大学高分子工程系副教授、美国戴顿大学化学与材料工程系教授兼任莱特兄弟研究院首席教授(Wright Brothers Institute Endowed Chair Professor)。

戴教授长期从事功能高分子以及碳纳米材料能源和生物医药等方面的研究工作,在碳纳米管、石墨烯的合成组装、功能化和器件制造及其在能源方面的应用等研究领域取得了令人瞩目的一系列创新性研究成果;发表论文近500多篇,论文共被引用70000多次,H指数大于138(谷歌),已发表/申请30项专利;出版了一本关于智能大分子的研究专著和五本关于先进能源系统和生物医学应用的碳纳米材料的书籍,包括最近由Wiley‐VCH编辑的两卷关于碳基金属无催化剂的书籍。担任Nano Energy (Elsevier)副主编和十余种国际杂志的编委,被Clarivate Analytics公司列为“高被引科学家(化学、材料)”,并被称为“世界上最具影响力的科学头脑”之一。已获得多项奖项,最近获得了国际材料研究协会2019年IUMRS‐Somiya Award奖,以及2019年Australian Laureate Fellowship奖。同时任美国碳学会(American Carbon Society)顾问委员会委员、英国皇家化学会(Royal Society of Chemistry)会士、美国医学与生物工程院(American Institute of Medical and Biological Engineering)院士、欧盟科学院(EU Academy of Sciences)院士。