致力科技創(chuàng)新 潛心教書育人 訪天津理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院新能源研究院教授張志明

撰文/潘麗婭 攝影/袁麗 美術(shù)編輯/丁國明 趙霞

作為科研工作者，他錨定“雙碳”目標(biāo)，聚焦開發(fā)高效人工光合成系統(tǒng)，致力于利用清潔、取之不盡的太陽能取代傳統(tǒng)的化石燃料；作為高校教師，他秉持潛心育人理念，以“重德重能、求實求新”校訓(xùn)為育人目標(biāo)，為社會培養(yǎng)優(yōu)秀人才；作為黨支部書記，他充分發(fā)揮了黨支部在研究院的戰(zhàn)斗堡壘作用……他就是天津理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院新能源研究院黨支部書記，教授、博士生導(dǎo)師張志明。

勇于攻堅克難的科研工作者

初見張志明教授時，他還在實驗室指導(dǎo)研究生處理研究數(shù)據(jù)，溫和、睿智、說起話來條理清晰，是記者見到這位“80 后”學(xué)者的第一印象。

熱愛科研的人有一個共性，就是談到科研就會文思充沛、話如泉涌，對所有與專業(yè)相關(guān)的事物，都是信手拈來如數(shù)家珍。一提起張志明的研究領(lǐng)域，這位年輕的教授侃侃而談：“大家都知道，隨著科技的高速發(fā)展，人類社會對能源的需求也越來越大，但地球總的能源儲量是有限的。未來，利用取之不盡、用之不竭的太陽能取代傳統(tǒng)的化石能源，將是解決人類所面臨的能源危機和環(huán)境污染問題的有效途徑之一?！睆堉久鹘榻B說，他的研究領(lǐng)域就是通過模擬自然界光合系統(tǒng)獲得清潔、高效的新能源。

作為科研工作者，他在瞄準(zhǔn)世界科技前沿、強化基礎(chǔ)研究的同時，堅持需求導(dǎo)向，力求突破瓶頸?！翱茖W(xué)研究對于很多人來說，其實是一件枯燥乏味且常常會‘一無所獲’的工作?？蒲衼聿坏冒朦c虛假，也沒有任何捷徑可走。”從走上科研之路起，張志明就做好了會“走彎路、碰釘子”的心理準(zhǔn)備。一項科研選題，往往會花費大量時間去查文獻(xiàn)、反復(fù)試驗，而得到的結(jié)果卻不盡如人意?！暗浅晒ν褪切枰覀儚倪@些失敗的案例中找到突破口?！蓖ㄟ^反復(fù)論證與試驗，張志明充分發(fā)揮在多酸化學(xué)領(lǐng)域的研究積累，創(chuàng)造性地定向構(gòu)筑了原子精度的立方烷團簇，用以模擬自然界光合系統(tǒng)中水氧化活性中心的結(jié)構(gòu)與功能。將強可見光發(fā)色團引入到傳統(tǒng)光敏劑中，極大地提高了其在可見光區(qū)域的光吸收能力，開發(fā)出一系列具有強可見光吸收和長激發(fā)態(tài)壽命的高效光敏劑，有望替代已使用半個世紀(jì)的傳統(tǒng)貴金屬光敏劑，提升人工光合成效率。從配位化學(xué)出發(fā)，聯(lián)合共配位策略與限域生長策略將催化劑與光敏劑共同組裝，發(fā)揮多組分之間的高效協(xié)同，以CO2為原料首次在溫和條件下實現(xiàn)一步光催化羰基化偶聯(lián)反應(yīng)，用于著名降酯類藥物非諾貝特的光合成。相關(guān)科研得到了國內(nèi)外學(xué)術(shù)同行的認(rèn)可和高度評價，并順利發(fā)表在Nature Comm、J.Am.Chem.Soc和Angew.Chem 等國際頂級期刊，引起了廣泛的關(guān)注。

用科技服務(wù)社會

張志明不僅關(guān)注基礎(chǔ)研究，還一心撲在科技服務(wù)社會上。他認(rèn)為，科研成果要么上書架、要么上貨架，科研成果要能夠能服務(wù)于社會、服務(wù)于人民，對國計民生發(fā)揮作用。

太陽能驅(qū)動的污水處理也一直是張志明關(guān)注和研究的重點。他以團簇、金屬氧化物與多孔碳為載體，實現(xiàn)單原子催化劑控制成核與批量合成，用于太陽能驅(qū)動的污水處理。為了更好地驗證這一理論，在天津理工大學(xué)明理湖邊、人人繞路而行的污水溝旁，常常會見到張志明取水搞試驗的身影。張志明從不同水源地里取回水樣，調(diào)控各項組分的比例，在不斷努力下，開發(fā)了催化劑＠吸光材料復(fù)合光催化劑，用于太陽能驅(qū)動的污水處理與速效殺菌，目前已經(jīng)取得了初步成功。“前不久，我們在市郊一個廢棄的污水池做了一個試驗，以復(fù)合光催化劑進行污水處理，結(jié)果非常理想。”張志明說，試驗前，污水池中氨氮含量達(dá)到了45毫克/升。經(jīng)過處理后，氨氮含量降低到2—4 毫克/升。

為了進一步測驗催化劑的凈化效果，張志明還聯(lián)系了水產(chǎn)養(yǎng)殖戶，借用他們的養(yǎng)蝦池開展實驗。張志明介紹說，水產(chǎn)養(yǎng)殖沉入池底的飼料、水產(chǎn)生物的排泄物與動植物死亡，都會導(dǎo)致氨氮含量過高，輕則影響?zhàn)B殖水產(chǎn)的正常生長，重則會造成死亡，將可能導(dǎo)致經(jīng)濟嚴(yán)重受損。張志明將催化劑投入養(yǎng)蝦池中，池水經(jīng)過凈化后，氨氮含量降至0.2 毫克/升，達(dá)到國家規(guī)定的養(yǎng)殖水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

“雖然凈化效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，但是我們還想將凈化成本再降低。”張志明介紹說，“經(jīng)過計算，以養(yǎng)蝦池為例，凈化一畝蝦池的成本大概在100 元以上，這對于水產(chǎn)養(yǎng)殖戶來說并不算低。將催化劑成本進一步降低到20—30 元，這將是我們下一步的目標(biāo)?！?/p>

潛心育人的貼心導(dǎo)師

張志明在作為一名科研工作者的同時，更是一名優(yōu)秀的教育工作者。

張志明始終踐行“授人以漁”的原則。作為青年教師，他主動要求承擔(dān)學(xué)院本科生的基礎(chǔ)課程，堅持將學(xué)術(shù)前沿應(yīng)用于課堂教學(xué)，將課堂教學(xué)與實際應(yīng)用相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)與鉆研熱情。在論文寫作上，他經(jīng)常鼓勵學(xué)生自己設(shè)計課題、撰寫文章，成為一名合格的研究生。低年級學(xué)生寫論文沒有經(jīng)驗，他不厭其煩，一絲不茍地仔細(xì)修改，包括圖的大小、標(biāo)點符號、語法關(guān)系等，直到自己滿意為止。課題組每個學(xué)生的論文至少在他手里都要親手改動十幾甚至幾十稿。2020年，面對新冠肺炎疫情中教學(xué)和科研不能正常開展的情況，張志明積極響應(yīng)“停課不停學(xué)，停課不停研”的要求，與課題組研究生保持密切聯(lián)系。每周一上午與研究生固定召開“網(wǎng)絡(luò)研討會”，根據(jù)學(xué)生年級與研究進展，分成不同小組，開展文獻(xiàn)學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)分析與論文修改，不讓任何一位學(xué)生因為疫情而影響學(xué)業(yè)。當(dāng)?shù)弥晃粚W(xué)生因家里沒有電腦導(dǎo)致在家無法查閱文獻(xiàn)、撰寫論文時，他將自己的筆記本電腦郵寄給學(xué)生。學(xué)生返校后，他經(jīng)常性地與學(xué)生談心談話，在指導(dǎo)學(xué)生科研和學(xué)習(xí)的同時，注重學(xué)生心理調(diào)適和品格養(yǎng)成。

在張志明的培育和指導(dǎo)下，他的學(xué)生參與“挑戰(zhàn)杯”等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類實踐訓(xùn)練，獲“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽三等獎，省“挑戰(zhàn)杯”一等獎、二等獎，“家曦杯”一等獎；指導(dǎo)研究生獲省優(yōu)秀碩士學(xué)位論文、校優(yōu)秀博士學(xué)位論文、國家獎學(xué)金，明理獎學(xué)金等；培養(yǎng)的博士畢業(yè)生與博士后成為高校青年學(xué)術(shù)骨干。

張志明對學(xué)生的關(guān)心，還體現(xiàn)在科研和教學(xué)的點點滴滴中。每天清晨，他常常是第一個到達(dá)實驗室，查看過夜的設(shè)備安全、學(xué)生實驗的難點。一天實驗工作結(jié)束后，他往往也是最后一個檢查關(guān)閉各項儀器設(shè)備后才離開；實驗室裝修后，他擔(dān)心裝修殘留，第一時間買來活性炭吸附包、甲醛測試盒、各種綠植；為課題組的學(xué)生購置乒乓球、羽毛球、籃球等，經(jīng)常組織大家一起鍛煉身體……在學(xué)生們的眼里，張志明是貼心導(dǎo)師，也是科研路上一起攻堅克難的好戰(zhàn)友。

付出的汗水總會得到回報。多年來，張志明先后獲得國家重大研究計劃（培育）、國家自然科學(xué)基金委優(yōu)青、天津市杰青等項目資助；入選天津市特聘教授、天津市“131”創(chuàng)新型人才培養(yǎng)工程、天津青年創(chuàng)新能手、天津市中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、天津市教育系統(tǒng)優(yōu)秀共產(chǎn)黨員。談到獲得的榮譽，張志明露出謙遜的笑容：“能夠研究出有益于社會的科研成果，能夠培育出更多的優(yōu)秀人才，這是我最大愿望！”