【InfoMat专访系列之青年科学家】大连理工大学王治宇教授专访:君子之行谦谦,之学日新

个人简介

王治宇,大连理工大学教授。英国皇家化学会会士、洪堡学者、国家海外高层次人次引进计划人选、国家自然科学优秀青年基金获得者、辽宁省兴辽英才计划青年拔尖人才、辽宁省百千万人才工程人选、大连市杰出青年科技人才。2008年于大连理工大学获得工学博士学位后赴新加坡国立大学、新加坡南洋理工大学、德国德累斯顿工业大学开展研究工作。2014年加入大连理工大学精细化工国家重点实验室。主要研究方向为面向“绿色”锂硫电池、“蓝色”海水电解制氢等技术的离子/小分子电化学活化转化能源化学。在Nature Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Angew. Chem.等学术期刊发表论文80余篇,他引11600余次,出版专著1部,H因子49。获2019年辽宁省自然科学一等奖、2020年侯德榜化工青年科技奖、2020年中国颗粒学会青年颗粒学奖等科研奖励。担任InfoMat、J. Energy Chem.、SmartMat、Sci.Rep.、Nanomaterials、Chinese Chem. Lett.、《材料工程》、《航空材料学报》等期刊编委/青年编委、国际电化学能源科学院理事、中国颗粒学会青年理事。

课题组网址:http://carbon.dlut.edu.cn/ 

“一见纳米终身误,能源作伴懒还乡”

您能否简要介绍课题组的工作?

当今世界“碳中和”与“碳达峰”浪潮涌动,中华民族在发展高质量经济体、引领构建人类命运共同体方面肩负巨大使命。在充满挑战与机遇的时代大幕之下,我们面向国家发展清洁能源技术、调整升级能源结构的重大需求,立足沿海区位优势,以实用化的“蓝色”海水氢能技术与“绿色”电池储能技术为导向,聚焦和发掘碳材料在能源电化学领域得天独厚的应用潜力,主攻“三低”(低能耗、低排放、低成本)海水电解制氢技术与“三高”(高安全性、高能量、高环境适应性)锂二次电池技术,并通过二者之间的系统耦合以调和可再生能源(如风能、太阳能)之“间歇性”与制氢技术需求的“连续性”之间的矛盾,实现清洁能源的高效利用与转化。

当您还在上学的时候,未来想从事什么职业?是什么机缘促使您从事电化学能源材料领域的研究呢?

年少常吟“天生我才必有用”,然而对过早地将人生画地为牢兴趣寥寥,职业规划亦是“拔剑四顾心茫然”。今我来思,甚愧之;所幸师长亲友一路扶持,所过皆有花开,感命运之恩亦无憾岁月。

在新加坡南洋理工大学楼雄文教授团队工作期间,倾心于中空纳米结构在化学与美学上的魅力,从此与电化学能源材料结缘,且行且珍惜地走上这条充满机遇和挑战的康庄之路。尝戏曰:“我本一介读书郎,天生疏狂爱文章;一见纳米终身误,能源作伴懒还乡”。 

沉舟侧畔千帆过,君子之学必日新

您的团队开展了很多MXene相关的工作,并将其应用在锂硫电池和催化领域。可否请您谈一下这个新型材料的主要特点和优势,在能源领域可以扮演什么角色呢?

基于二维过渡金属碳/氮化物的MXene是近年来炙手可热的一类前沿材料大家族,目前已有50余种, 尚有100余种预测稳定存在。多元的化学组成与结构赋予MXene博采众长、丰富多彩的性质功能,为储能、催化、环境、生物、电子、电磁屏蔽、超导、传感、分离技术等诸多领域的材料器件设计应用与性能调控提供了天高海阔的发展空间。在电化学能源领域,MXene在电学性质超越多数软碳材料的同时,丰富的表面化学性质亦为储能与催化过程之表界面化学的精细调变提供了无限可能。此外,MXene具有从金属性到半导体性连续可调的电子结构与载流子性质,对超宽频域电磁波等物理外场的高效吸收与快速响应等性质功能,更使其在下一代智能能源材料与器件领域的应用方面独具潜力。在锂硫电池和电催化领域,我们目前主要是面向自然水体、有机电解液等复杂化学与离子环境中的催化应用,利用MXene的多功能特征,对高环境适应性的催化界面结构与多功能实现进行初步的探索,并通过与现有先进材料与化学体系的深入融合,将电化学能源材料的实际应用性能推向新高。

您的团队以实用化的绿色储能技术(锂硫电池)与蓝色氢能技术(电解海水)应用为导向,开展了一系列的研究工作。您认为在对基础科研进行成果转化方面,会有哪些困难和挑战呢?您的团队目前有对科研成果进行产业化发展的计划吗?

思维惯性是束缚人生的枷锁之一,从长期形成的学术思维模式向工程应用思维模式转变是巨大的挑战,与业界在创新与认知模式等方面的巨大差异也是需要跨越的鸿沟。然心持报国一念,转换与解放思想,蓝缕砥砺前行,相信必有回响。

我们基于无活性氧、无金属锂的本质安全性多电子氧化还原电池化学体系,初步实现了锂二次电池高能量与高安全性“鱼与熊掌”之兼得,希望能为解决制约锂离子电池、锂金属电池应用的安全性问题提供新的思路。学以致用是每个科研人的梦想,在合适的时机,面向对电池可靠性需求突出的航空航天、载人交通、生物植入电子等领域进行产业化探索是报效国家民族的必由之路。 

坚守学术道路、理论与文化自信,与InfoMat共创美好未来

您在2020年当选英国化学会会士,并在多个国际期刊担任编委,具有丰富的经验。作为InfoMat青年编委,您认为我们应该从哪些方面努力提高期刊的水平和国际影响力? 您对InfoMat期刊有什么期许呢?

InfoMat创刊以来,一路栉风沐雨,短短两载就有今日的强大学术影响力,可谓功不唐捐,作为期刊青年编委自然倍感骄傲。此去山高水长,期许InfoMat能携今日之辉煌,成就中国期刊世界之光。也期许期刊能够围绕国家和民族伟大复兴的重大需求,坚守信息与材料科学交叉融合的特色学术道路自信,持续聚焦高水平原创工作建立学术理论自信,坚持引领学科前沿、做“洋人未做之事、前人未做之事”的学术文化自信。梧桐既起,自然有凤来栖。

我们知道您文采斐然,可否请您写首诗送给期刊呢?

威立信息兼材料

德备科苑聚俊豪

夙兴沐雨方二载

立马新刊第一高

谨拟打油诗一首以贺威立(Wiley)新刊InfoMat屹立信息与材料领域权威期刊之列。当今新刊层出纷纭之际,InfoMat发展势头之强劲,可比彭大将军立马吴山第一峰。才疏学浅,文理粗通,贻笑方家,可嘲勿罪。

 “谦谦君子,温润如玉”

您在选择团队研究生时,看重学生的哪些品质呢?您是如何培养团队学生“创新”的能力?

德行与诚信是人之立身根本,对建立和谐友好的师生关系与团队气氛至关重要。聪明的学生自然做梦都想要,但也常止步黄粱,更多是看缘分。个人更趋向于人本主义的管理模式,乐于在不偏离航线的基础上,给学生更大的自由度与空间来发掘内心的原力,学习对科研与人生的敬畏和不畏。

请您送一句话给已经踏上科研征途的博士研究生们。

愿诸君常留根植于内心的修养、心存无需提醒的自觉、遵循以约束为前提的自由、践行为他人着想的善良。即便世界薄情,也可做个温润如玉的谦谦君子,深情地活着。