極目新聞?dòng)浾?國(guó)倩

通訊員 李玲玲

作為一名科學(xué)家，他矢志追求科學(xué)真理和進(jìn)步；作為一名教師，他以深厚的知識(shí)底蘊(yùn)培養(yǎng)棟梁之材。2022年至2024年，他連續(xù)三年入選全球前2%科學(xué)家榜單。他就是武漢輕工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院柴波教授。這樣一位優(yōu)秀科學(xué)家在研究啥？日前，記者采訪了柴波教授，聽他講述他的科研故事。

柴波

研究人工光合作用

連續(xù)三年獲評(píng)全球前2%科學(xué)家

2005年，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)碩士畢業(yè)的柴波進(jìn)入武漢輕工大學(xué)化環(huán)學(xué)院工作，其后前往武漢大學(xué)攻讀博士學(xué)位，研究太陽燃料光催化方向。2012年博士畢業(yè)后，柴波回到輕工大，從事能源環(huán)境功能材料設(shè)計(jì)構(gòu)筑及應(yīng)用研究，這也是材料化學(xué)領(lǐng)域熱點(diǎn)方向之一。

面對(duì)全球能源危機(jī)、環(huán)境惡化的世界性難題，大力發(fā)展綠色制氫技術(shù)、將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷和一氧化碳等燃料來替代傳統(tǒng)化石能源，成為當(dāng)前能源領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，這也是柴波選擇這個(gè)研究方向的原因。

模擬植物利用太陽能，在葉綠素的作用下，將二氧化碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)物和氧氣這一自然光合作用，柴波的研究被稱為人工光合作用，即利用太陽光，在催化劑的作用下，將水直接分解產(chǎn)生氫氣和氧氣，或者把二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷、一氧化碳等能源燃料。柴波所做的工作就是研究構(gòu)筑實(shí)現(xiàn)人工光合作用所需要的高效催化劑，這也是該方向當(dāng)前需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。

將水分解產(chǎn)生氫氣的人工光合作用研究過程中，目前一些研究還只關(guān)注于質(zhì)子的還原反應(yīng)，而氧化端的反應(yīng)，科研工作者卻較少關(guān)注。

柴波指導(dǎo)科研

“光催化產(chǎn)氫耦合有機(jī)物氧化，充分利用還原和氧化反應(yīng)過程，不僅產(chǎn)生綠色氫氣，同時(shí)生成更有附加值的化學(xué)品是該方向的前沿，我們希望實(shí)現(xiàn)全人工光合作用?！辈癫ū硎荆瑥?022年開始，他著手光催化產(chǎn)氫和耦合有機(jī)物的氧化等全人工光合作用的研究。

基于在太陽燃料高效光催化劑設(shè)計(jì)構(gòu)筑研究的突出科研成果，柴波2024年獲得湖北省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)，并在2022年至2024年連續(xù)三年入選全球前2%頂尖科學(xué)家榜單，這也成為他身上的一道閃亮標(biāo)簽。

研究秸稈高值化利用

有效降解水體新污染物

新污染物已成為全球性的環(huán)境問題，近年來受到世界各國(guó)科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注。所謂新污染物是指排放到環(huán)境中的，具有生物毒性、環(huán)境持久性、生物累積性等特征，對(duì)生態(tài)環(huán)境或人體健康存在較大風(fēng)險(xiǎn)，尚未納入管理的有毒有害化學(xué)物質(zhì)，主要包括持久性有機(jī)污染物，內(nèi)分泌干擾物，抗生素，微塑料等。

如何將自己在催化材料研究方面的基礎(chǔ)與學(xué)校學(xué)院特色結(jié)合起來，開展新污染物的防控研究，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境和保障人們身體健康做點(diǎn)事情，是柴波苦苦思索的問題。

作為學(xué)校農(nóng)副資源化學(xué)化工利用與創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員，2018年開始，柴波依托學(xué)院在秸稈化學(xué)化工利用等方面的研究基礎(chǔ)，探索高值化利用農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈，將其轉(zhuǎn)化成更有附加值的環(huán)境催化領(lǐng)域的催化劑。

以秸稈為原料，通過便捷的熱解方式把它轉(zhuǎn)變成生物炭，并以此制備了多種生物炭基過硫酸鹽催化劑，再將其應(yīng)用到環(huán)境廢水中新污染物的去除研究，實(shí)現(xiàn)了秸稈廢棄物的高值化利用。

歷經(jīng)5年，柴波帶領(lǐng)研究生在秸稈生物炭基過硫酸鹽催化材料研究方面取得了一系列的成果，發(fā)表了多篇高影響力的論文、授權(quán)多項(xiàng)相關(guān)發(fā)明專利。實(shí)驗(yàn)室中已實(shí)現(xiàn)了利用秸稈制備高效炭基催化材料，對(duì)水體環(huán)境中的抗生素、農(nóng)藥、內(nèi)分泌干擾素等新污染物進(jìn)行高級(jí)氧化處理，成功降解新污染物，凈化水環(huán)境。

下一步，柴波將帶領(lǐng)學(xué)生繼續(xù)拓展秸稈生物炭基材料在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是在土壤修復(fù)方向，研究如何利用生物炭基材料修復(fù)重金屬鎘、鉛污染的土壤，探索生物炭基材料對(duì)土壤性質(zhì)和重金屬固定效果的影響、揭示生物炭基材料對(duì)重金屬固定的機(jī)制。

探尋“導(dǎo)師制”培養(yǎng)模式

提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力

“我們希望通過‘導(dǎo)師制’培養(yǎng)，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力?！睘榍袑?shí)提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，柴波致力于“導(dǎo)師制”培養(yǎng)模式相關(guān)課題的教學(xué)項(xiàng)目研究，并在實(shí)踐中積極踐行“導(dǎo)師制”培養(yǎng)模式。

在本科新生入校之初的專業(yè)教育會(huì)、專業(yè)課堂及課后，柴波都會(huì)見縫插針地介紹自己的研究方向、研究背景、研究?jī)?nèi)容，實(shí)驗(yàn)中采用的創(chuàng)新制備方法，以及當(dāng)前比較前沿的研究領(lǐng)域和相關(guān)學(xué)科競(jìng)賽。

感興趣的學(xué)生可以申請(qǐng)加入柴波教授的課題組，或者邀請(qǐng)他擔(dān)任學(xué)科競(jìng)賽的指導(dǎo)老師。在導(dǎo)師的一對(duì)一指導(dǎo)下，學(xué)生會(huì)更早地找到學(xué)習(xí)方向、明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、保持學(xué)習(xí)定力，同時(shí)也為后續(xù)繼續(xù)深造打下基礎(chǔ)。

“只要學(xué)生提了，我基本都能夠讓他們加入進(jìn)來?！苯衲晔罴偾跋?，柴波教授就吸納了所帶班級(jí)的10余名大二學(xué)生加入自己的課題組進(jìn)行業(yè)余科研訓(xùn)練。從6月下旬期末考試完到7月下旬近一個(gè)月的時(shí)間里，學(xué)生圍繞科研任務(wù)查閱文獻(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，匯報(bào)各自的科研進(jìn)展、實(shí)驗(yàn)困難等。

“不僅讓我在基礎(chǔ)知識(shí)和儀器操作技能方面得到了顯著的提升，更在思維方式、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等多個(gè)維度上取得豐富的收獲?！?材料化學(xué)2202班孫福申同學(xué)表示。

材料化學(xué)專業(yè)2022屆畢業(yè)生肖玉松是“導(dǎo)師制”培養(yǎng)模式的成功案例之一。從大二開始，肖玉松就跟著柴波教授做環(huán)境催化方向的課題，掌握了相關(guān)的理論知識(shí)及實(shí)驗(yàn)基本操作技能，這也成為其研究生復(fù)試的加分項(xiàng)，助力他成功考取武漢理工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)碩士研究生。

李浩偉從本科就跟著柴波教授做課題，2023年本科畢業(yè)后考取該校研究生，繼續(xù)拜入柴波門下。他選擇了環(huán)境高級(jí)氧化技術(shù)的研究作為畢業(yè)論文課題。研究過程中，因制備的催化劑前后實(shí)驗(yàn)結(jié)果反差較大，李浩偉對(duì)自身能力產(chǎn)生了懷疑，一度感到非常沮喪和困惑。

在柴波老師的開導(dǎo)下，李浩偉理解了實(shí)驗(yàn)失敗結(jié)果對(duì)科研成功的意義所在。在進(jìn)一步分析原因、閱讀文獻(xiàn)、不斷改進(jìn)后，李浩偉重新設(shè)計(jì)和優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)。目前，他的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展順利、效果明顯，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，畢業(yè)論文工作也在穩(wěn)步推進(jìn)。

“因?yàn)橄矚g，就想做好一點(diǎn)，發(fā)好一點(diǎn)的文章，這也是對(duì)自己的認(rèn)可。”柴波說。

“作為一名科學(xué)家，他矢志追求科學(xué)真理和進(jìn)步；作為一名教師，他以深厚的知識(shí)底蘊(yùn)培養(yǎng)棟梁之材。他用默默無聞的實(shí)際行動(dòng)詮釋著學(xué)校老師的榮光和風(fēng)采，激勵(lì)更多的輕工大人追求不凡，在科學(xué)和教育事業(yè)上綻放光彩。”柴波的一名同事說。

（通訊員供圖）