WILEY 人物访谈——复旦大学化学系的李伟教授

介孔材料具有极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点,使得它在很多微孔沸石分子筛难以完成的大分子的吸附、分离,尤其是催化反应中发挥作用。本周的WILEY人物访谈,我们介绍一位长期耕耘于功能介孔材料的年轻化学家——复旦大学化学系的李伟教授,为我们揭开介孔材料的神秘面纱。最后,李伟教授结合自身的科研历程授人以渔,为年轻学子们提出宝贵的建议,助力科研启程。

李伟,复旦大学化学系研究员、教授,Chinese Chemical Letters 青年编委,Green Chemical Engineering 青年编委。2004年考入黑龙江大学(导师:付宏刚教授)。2008-2014年在复旦大学化学系攻读博士学位(导师:赵东元教授)。2012年3-9月访学德国马普煤化所(导师:Ferdi Schüth教授)。2014年3-11月在加拿大多伦多大学攻读博士后(导师:Ted Sargent教授)。2014年12月至2016年5月在韩国基础科学院担任研究员(导师:Rodney S. Ruoff教授)。2016年06月至2019年9月,在复旦大学化学系担任研究员,2020年1月至今担任教授。主要研究方向是介孔材料的合成及在电催化与环境处理方面的应用、光伏材料的制备与光电转化器件的构筑和新型储能材料的开发及在超级电容器和锂电池领域的应用。在Nature Rev. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Nano Lett., Adv. Energy Mater., Mater. Horiz.等著名学术期刊上发表数十篇论文。主持国家自然科学基金青年基金项目1项;参与国家重点研发计划青年科学家项目1项;参与国家自然科学基金重点/面上项目各1项,上海市科委“科技创新行动计划”重大项目1项。

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MVC:能否请您简单介绍一下课题组目前的主要研究工作呢?

LW我们的研究兴趣是“功能介孔材料的可控合成和能源应用”,主要是发展新的合成方法,精准制备具有特定功能和结构的介孔材料;深入理解分子自组装过程,揭示介孔材料形成机制;探索介孔材料在能源领域的应用(如储能电池、催化等),揭示不同尺度物质在孔道中的传输规律和孔道的纳米限域效应。

MVC: 介孔材料是您非常感兴趣的一个研究方向,您认为介孔材料的制备过程存在哪些关键因素呢?相比于常规的微米材料,介孔材料有着怎样的独特优势呢?

LW介孔材料的制备看似简单,实质是一个非常复杂的过程,涉及多个反应步骤和反应自由能,其关键是调控分子间的相互作用,实现可控组装。相比常规的微米材料,介孔材料的主要优势表现在其具有高的比表面积、大的孔径和孔容,所以介孔材料可以搭载更多的活性物质,暴露更多的活性位点,实现更快的物质输运;此外,介孔孔道的限域效应,使其可以作为独特的“纳米反应器”

MVC: 您认为介孔材料未来的发展前景如何?需要克服哪些困难与挑战呢?

LW:过去几十年里,介孔材料已经在环境治理,能源存储与转化,催化和生物医药等领域已经被广泛应用。未来,随着研究的深入,介孔材料会发挥更大的作用,尤其是在大分子参与的过程中将会变的不可替代。介孔材料的精准合成、多功能集成和规模化制备等都存在巨大的挑战。

MVC: 在您的众多优秀成果中,哪些工作是您最喜欢或者最值得骄傲的呢?

LW我们最近提出了单胶束定向组装合成介孔材料新概念,从我们家孩子的乐高世界中获得灵感,从介孔材料的最基本的结构单元-单胶束基元出发,发展新的方法和策略,实现单胶束基元的定向组装,合成了一系列新型介孔材料,研究了介孔孔道在物质分离、输运、限域反应等过程中基本作用规律(Adv. Mater., 2017, 29, 1702274Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 15863J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 7073)。希望将来能够真正像搭乐高积木一样,实现介孔材料的定向合成。

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MVC: 请问在您的科研生涯中,哪些事情或者哪些人对您产生过重要影响呢?

LW对我影响最大的是我的本科导师付宏刚教授和博士导师赵东元院士。他们扎实的理论功底、敏锐的科研洞察力、严谨治学态度以及独特的个人魅力深深影响了我。

MVC: 您在科研历程中遇到过的最大困难是什么?您是如何克服这些困难的呢?您认为这些困难对您的成长有怎样的影响?

LW写第一篇文章的时候,是在赵老师和师兄师姐们的多次修改下完成的,在这过程中我学会了如何总结、分析和凝练科学问题。

MVC: 科研工作之余,您有哪些兴趣爱好呢?它们在您走出低谷、挑战困难过程中,发挥了怎样的作用?

LW我的兴趣爱好不多,科研工作之余,最喜欢的就是约朋友一起吃饭、打牌等。在与他们的交流过程中,给我了很多灵感。

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MVC: 您对于有志从事化学研究的年轻学子们有什么建议吗?

LW首先,在学生时代一定要把基础打牢,这就像建房子打地基一样,只有地基牢了,房子才能建的更大更高更稳。其次,要有批判精神,不要迷信权威,科学是在证实和推翻的反复过程中不断发展的。然后,要有足够的耐心和坚持,探索未知的道路注定是充满荆棘的,要善于从失败中总结经验,只有这样才能走的更远。还有就是要勇于创新,啃“硬骨头”,机遇与风险并存,最后就是要学会“异想天开”,可以多有一些自己觉得不切实际的想法,先要敢想,然后努力去实现。

MVC: 您认为有一个充实而又快乐的科研生活,其关键在于哪些因素呢?

LW我觉得快乐的科研生活首先要做到“悦己”,简单来说就是做自己真正感兴趣的东西,这样才会全身心投入。其次是多交朋友,要和不同领域的专家和学者交流合作,通过思想的碰撞产生更多的想法。最后是教育,要和学生做朋友,他们是我们科研生活的主体,教学相长。