求实创新——我的精神导师吉林大学
鄢俊敏
不知不觉，从讲台下的学子到讲台上的老师，我在吉林大学的一路陪伴下已走过了二十个春秋。今年，时值吉大建校八十周年，心中感慨万千，人生没有多少个二十年，而母校却给予我这二十年的培养与托举，就像母亲用自己的智慧与辛劳陪伴着孩童从稚嫩到茁壮，看着她独立高飞，又在她渴望回归时敞开温暖的怀抱。
1997年8月底，随着火车的轰鸣声，怀揣着对未来的美好憧憬，我踏上了从西南到东北的征程。近五十小时车程把我从四川一个普通小镇带到了看起来比入学通知书上印着的图片更加宏伟的长春地质宫面前，从此，我的人生与长春——这座美丽的北国春城，紧紧地联系在了一起，我的学习与科研生涯也因坐落在这美丽城市的吉林大学展开了书写。
初入吉林大学的我，满是对全新的生活与学习环境的喜爱，还时常担任南北同学间的桥梁，经常向老家的同学解释，我们寝室不是一人一个炕。说实话，来之前我也有些担心，担心冬天太冷，担心饮食不习惯。但真正体会过才发现，冬天的寝室温暖得像老家的春天，天南地北同学们的热情，足以融化一切地域的隔阂，食堂各色可口饭菜让我第一学期下来就胖了十二斤，调皮的新疆室友形象地给我取了个外号，叫“发糕”。让我印象最深刻的还是那一年的初雪，漫天飞舞的雪花缓缓从天而降，这样的场景让我这个南方学子第一次对毛主席笔下的“北国风光，千里冰封，万里雪飘”有了真实震撼的感受，我兴冲冲地从三楼寝室飞奔下一楼，立于大雪纷飞之中，仰天凝视着这天地一色的洁白，那一刻的欣喜与激动，多年以后我仍记忆犹新。
我们的学院当时叫应用理学院，我是工业分析专业，初闻这个专业我一头雾水，后来在慢慢的学习过程中我了解到了它的魅力，并由此对化学产生了浓厚的兴趣。我最喜欢的课程是分析化学，任课老师是和蔼而认真的王英华老师，她细致地把课分为理论与实验两部分，而实验部分则是我最感兴趣的。王老师通过设计简单的滴定实验把存在于无色透明液体中的酸、碱、金属离子等轻松显示出来，让这些复杂成分无所遁形，这让我觉得分析化学实验就像变魔术一样，它可以毫不费力地把看不见的变看得见，把未知的变为已知，这些有趣而神奇的实验时常令我兴奋，也是最初让我对化学产生兴趣的原因。在我后来的工作中，分析化学的思维时常帮助我解决一些难题。比如，为了便于我们所合成液态氨的存储与运输，我指导学生通过滴定将它快速转化为固态铵；再比如，与四川大学华西医院的跨专业合作中，他们想通过微量指尖血检测癌症标志物，推广家用癌症早筛方法，我便遵循分析的方法，设计指征放大反应，最终通过双方的合作将微量血液中的极低含量的癌症标志物显示出来。想来这些科研思维很大程度上得益于大学期间王老师及其它任课老师的启蒙教育。王老师也特别重视我们的实验与记录严谨性，要求我们严格规范记录称量药品的确切数据到天平显示的最后一位；要求我们读取溶液体积时视线要与液面最凹陷处平行；告诉我们要得到一个实验结果至少需要平行做三次实验。
图1 2001年与吉林大学老师和同学们毕业合影（作者前排右十）
大学期间，老师们生动的教学帮我建立起对化学的喜爱，他们求实严谨的实验态度让我对科研肃然起敬，也因此，坚定了我考研的决心，这种态度也深深地印在了我的脑海里，一直审视着我此后的学习与工作。更重要的一点是，分析化学的魅力让我深信，对于未知的成分，只要想知道，就一定会有办法让它“显示”出来，这成为我科研自信心最初的来源。
大学毕业后，我考入中国科学院长春应用化学研究所直接攻读博士，我的导师马贤峰老师本科与硕士均毕业于吉林大学物理学院。马老师个子很高，温文儒雅，说话的时候总是笑意盈盈，所以第一次见到他就觉得这位老师好亲切，与我想象中的导师样子完全不一样。他还有一个特点，就是经常和我们一起在实验室的操作台上亲自动手做实验，做累了就点一根烟坐在办公桌边凝神思考问题。实验室的各种炉子、球磨机等设备坏了，他都能打开工具箱自己修理，让我们这些学生们自叹不如。我现在脑子里留下的马老师最具代表性的两幅画面就是：跟我们一起做实验时开怀的笑脸，和他燃起香烟时专注而沉浸的神态。现在回想起来，求真、务实——这一吉林大学的传承在马老师身上有着那样明显的体现。
记得我刚下实验室时，对研究生阶段的学习与工作模式不太适应。大学时期，什么时候上课，上什么课，学习与实验各个阶段都有明确的规定，也有特定的老师带着，学生更多是被动式的学习；而到了研究生阶段，更多的是自主安排自己的具体学习与实验计划，学生需要从被动学习转变为主动学习。所以，刚入学时我有一些茫然，后来马老师多次带着我动手做实验，也时常与我一起分析实验结果，讨论下一步的实验计划，在他耐心的指导与亲力亲为的影响下，我慢慢学会规划好自己每一天的工作，全身心投入到接下来的课题研究。这段经历让我明白了自主学习的重要性，可以说本科的教育教会了我专业基础知识，而研究生时期的教育则教会了我自主学习。自主学习会让人对自己产生更强的自信心，也便对所学产生更浓的兴趣，而兴趣是人们做好事情的最好的动力，因此越早学会自主学习，便越早受益。今天，当我站在给本科生上课的讲台上时，我也时常鼓励学生们去自由探索自己感兴趣的领域，自主去查资料，去深入了解，以便更好地规划自己的未来。
图2 2006年参加师兄的毕业答辩（马贤峰老师右三，作者右二）
马老师的研究领域是硬质合金，给我的研究方向是碳化钨铝的固相合成与性能研究，研究目标是如何实现碳化钨铝的轻质化和高硬度。铝的添加势必会带来碳化钨的轻质化，但同样也会大大降低碳化钨的硬度。我认真地查阅文献，设计实验方案，记录实验结果，再不断调整实验方案，期待着能制备出一块既轻又硬的碳化钨铝新型硬质合金。我和实验室的同学们每天与金属粉末、碳粉打交道，经常是两手黑黑，白大褂上黑的比白的多，即使戴上口罩，鼻孔也经常是黑的。每天实验结束，看着彼此滑稽的模样都忍俊不禁，一天的劳累在大家相互的打趣中消失得无影无踪。通过不断的努力，实验取得了一些进展，但离目标还挺远。记得有一次，我改变实验条件，将一批粉末样品进行了几十小时的前处理，但中午在食堂吃饭时突然想起我好像碳粉的量算错了，导致碳粉少加了很多，心想这一次算是白忙了，碗里的饭菜变得索然无味。匆忙吃完饭回到实验室，查看我的实验记录本，证实我确实少加了碳粉。但转念一想，把这批样品扔了浪费，还不如顺其自然做一下这个大胆的配比看看会有什么样的结果，大不了再重新做一次，又不是没有失败过。于是，我按原计划进行了高压烧结，取出来的样品乍一看和之前的没有明显的差别，我还是认真地将它进行了打磨抛光，却意外地发现这个样品比以前的块体更致密更亮，细细打磨后居然能从样品表面看见我的影子，直觉告诉我，它就是我一直努力想做出来的那块既轻又硬的合金。测试完硬度，我的猜想得到了验证，它的硬度因碳的大量空位缺陷而达到了与纯碳化钨相当的值。回过头想想，很庆幸自己没有想当然地预判实验结果，也很感谢马老师给了我不怕实验失败的勇气。所以，后来我自己带研究生了，也经常跟学生讲：认真做好实验记录很重要，它可以帮我们准确分析实验结果；实验科学得多动手做，只有多做才能发现新的问题；同时也不要怕失败，失败的实验会从另一个角度告诉我们事实的真相，从一次次的失败与改进中我们会越来越接近微观世界的演变规律，从而明确我们最终解决问题的办法。
2006年7月，我如期拿到了博士毕业证书。10月，我获批了日本学术振兴会（JPSP）特别研究员的职位，前往大阪国立产业技术综合研究所徐强老师组继续学习。刚下飞机，站在异国的土地上，有一种很神奇的感觉在我的脑海里浮现——这个地球上，除了中国，还有别的国家的存在。自己都被这个念头蠢笑了，因为从小就开始学地理，知道地球有上百个国家，上千个民族，但没有真正的见过就没有具象地理解过。此时，才明白“行万里路”和“读万卷书”同样重要，“读万卷书”是构建基础，而“行万里路”则是拓宽视野。加入徐老师课题组，将我的研究视野从金属结构材料拓展到催化与能源化学。
徐老师的课题组工作紧张而气氛温暖。偶尔下班之余，徐老师会让大家去超市采购一些零食小吃，围坐在办公室，聊一聊近期的工作与生活的趣事，让我们身心放松。周末，有时也会和我们一起打网球，锻炼身体。每年元旦前夜，他都会邀请组里不回国的人去家里，准备丰盛的晚餐和大家一起在欢声笑语中迎接新的一年的到来。在这样的氛围下，大家都养成了团结互助的习惯，也更能全身心地投入到各自的研究工作中去。
徐老师的研究兴趣很广泛，包括储氢材料、燃料电池、金属有机骨架材料和固体核磁共振等诸多研究领域，分配给我的研究方向是催化制氢，具体是设计制备催化材料，让高含氢量的储氢材料在温和条件下高效释放氢气。因为该课题的研究，我开始接触到氢能，也逐渐意识到，氢能作为一种清洁高效的能源载体，不仅被视为能源体系的新星，同时也可为绿色低碳的全球可持续发展贡献力量，氢能源相关的研究与应用将意义重大。因此，我对自己即将要开展的工作兴趣浓厚，也非常庆幸徐老师能带领我进入这个领域。
图3 2007年在日本的实验室
研究初期，因该方向与我博士期间硬质合金研究方向相去甚远，我基本是从头学起。刚进组，我首先被安排学习实验的安全操作视频，阅读安全规章制度。徐老师还特地跟我强调，在使用任何一款未知药品前必须认真查阅它的MSDS（化学品安全说明书），这种对化学实验安全高度重视的态度我始终保持至今。氢气密度低易泄漏、易燃易爆，在做相关研究的时候安全永远是排在第一位的。正因为氢气这种特殊的物理和化学性质，它的存储、运输与应用都面临巨大挑战。为了更方便地存储与运输氢，徐老师当时选择氨硼烷这种含氢量很高的物质作为氢的存储与运输载体，希望在需要用氢的时候，可以在常温常压下催化其快速水解以释放其理论含量的氢气。在我之前，有一位印度的师兄已在这方面做了一些早期的工作，他的实验结果表明：一些贵金属单质对于氨硼烷的水解制氢具有很好的催化效果，但非贵金属却基本没有催化活性。徐老师给我的任务是保证催化剂高活性的同时降低其成本。当时的我——一个对催化基本无知的学生，在接到这个任务后倍感压力。我开始查阅文献，跟其他同事学习相关合成与表征设备的操作方法，再动手去重复文献中催化材料的制备与性能测试。经过一段时间的训练，我逐渐对我所从事的工作有了一些心得体会，也慢慢对这些金属元素的脾气秉性有了进一步的认识，便开始琢磨如何让非贵金属显示出它们的催化性能。经过反复实验与催化基理的学习，我发现前人大多数金属催化材料都是先制备好再加入反应体系，这会导致整个实验过程耗时较长，而我向来认为时间也是材料成本的重要组成；且传统的浸渍合成方法通常都要再经过一个高温还原的过程，而非贵金属单质比贵金属更易氧化，当材料通过高温还原、取出、再加入反应体系会不可避免暴露于空气，这可能会导致其氧化并失活。另外，高温会导致晶形更完美，而缺陷通常对活性增强有积极的作用。基于上述考虑，我大胆尝试常温原位还原制备催化材料的方法，将催化材料的制备从原有的高温几小时降到了常温几秒，同时，将制备与应用简化为一步。这样既可以节约制备时间与能耗，也可以避免高温对非贵金属缺陷的修复；另外，反应体系会释放大量氢气，这有可能使催化材料在成核与长大过程产生更多的缺陷位活性中心。最终，实验结果显示，通过原位制备的铁催化材料显示出与贵金属相当的催化活性，更有趣的是，所制备的铁是非晶的铁，缺陷的量到了极致也就是非晶了，而正是由于它的非晶性导致了其优异的催化活性。这个结果让我很欣喜，也从此爱上了神奇的催化，同时也极大提高了我对后来研究工作的信心。
2010年3月，结束了在日本的工作，我怀着激动的心情，以学术带头人的身份回到了母校吉林大学。从南到北，从异国到回国，当我和朋友坐在学生时期常去的小饭店，听着服务员在我面前高声地传报菜名，饭店的客人尽情地谈笑风生，这一刻让已习惯在国外饭店安静用餐的我倍感亲切，有一种南雁北归的悸动，心中充满了对母校的感恩和对未来的期待。我加入了吉林大学材料科学与工程学院金属材料工程系，在时任学院常务副院长蒋青教授的大力帮助与支持下，开始了我在吉林大学从学生转变为老师的崭新生活。
蒋青老师为人热情，待人真诚，在我回母校工作的这些年里，他无论在学术还是生活上都给了我很多启迪和信心。当时的材料学院金属材料工程系研究方向多以传统结构材料为主，加入材料学院之前，我也在思考我感兴趣的能源催化这个研究方向是否需要改变，带着这个疑问我向蒋老师请教，他非常支持我继续这个方向的研究，并妥善地帮我安排了最初的实验与办公用房。得到蒋老师的鼓励与帮助我很开心，也暗自下决心一定要好好干，不能辜负蒋老师对我的信任。回想起这些年的求学与工作经历，我的专业总在材料与化学之间来回转变，从本科的分析化学，到博士期间的硬质合金结构材料，再到博士后阶段的催化与能源化学，现在又加入材料学院的金属材料工程系，这些转变让我理解了材料与化学之间亲密无间的关系，化学是材料创新的源头，材料是化学原理的结晶。为了与系里的研究靠近，我将自己的研究方向定为金属能源催化材料，即用化学的方法去制备金属基催化材料，再用能源相关的应用去检验催化材料的性能。
图4 与学生在组会上讨论工作
因当时系里没有专业的化学实验室，我首先要从搭建实验室开始，大到通风橱、实验台、一些必要的材料检测设备（如：拉曼光谱、质谱、紫外可见光谱等），小到玻璃反应器、烧杯、搅拌棒等都须一一设计、定制采购齐全。经过一番努力，实验室总算初具雏形。在徐老师组时，我研究了氨硼烷的催化制氢，在催化材料的制备与应用方面积累了一些经验。回国后，考虑到氨硼烷价格较高，且放氢后生成的液态产物很难再通过简单的逆反应恢复成氨硼烷，以实现其作为氢气载体的应用与再生闭环，我便将储氢材料拓展到甲酸这一更经济的体系。甲酸，在常温常压下是液体，便于存储运输，它的储氢量虽没有氨硼烷高，但重要的是它催化分解后产生氢气与二氧化碳，氢气可用于氢燃料电池等下游能源与化工产业，而二氧化碳还可与水在常温常压下电催化合成甲酸，从而完成甲酸作为氢气载体的应用与再生的循环，同时，还可以将工业产生的二氧化碳变废为宝，减少碳排放。基于以上考虑，回国初期，我便将研究聚焦于甲酸分解制氢与二氧化碳电还原制甲酸的高效催化材料上。这个方向的确立将我的研究从热催化拓展到电催化，也让我开始慢慢学会思考研究的意义与把握自己的研究方向。学生时期的研究方向多是导师定的，那个时期的工作主要是做一些具体的制备与性能改性的工作，而对于所从事的研究方向在整个领域的意义与出路很少主动地思考。但学会将自己的具体工作结合整个领域的发展背景去发现问题、提出问题、解决问题对学生个人的成长是非常有益的，这种宏观的思维模式可以激发我们的求知欲，也更能让我们在主动思考与求变中获得更多的满足与信心。所以，我经常在和学生讨论工作时提出问题，和他们一起分析问题，并从不同角度去引导他们突破思维的局限去试着解决问题，在这个过程中逐渐培养他们独立思考与研究的能力。后来，随着国家对绿色可持续发展越来越重视，我又结合自己前期的研究经验，将研究体系扩展到氨。氨的分解不产生二氧化碳，含氢量又比甲酸高，它的合成与分解在工业上非常成熟，其存储与运输相比于氢气也更加安全便利，因此，是一种极具潜力的储氢及能源材料。但氨的工业合成所采用的Haber-Bosch法需让氮气与氢气在高温高压下催化生成，这不仅消耗大量能源，同时也会因化石能源的应用而排放大量二氧化碳。为此，我们开展了常温常压氮气水相中的电催化合成氨研究，以期利用风光等绿色资源产生的电来进行绿氨的制备，同时也积极推动氨燃料电池等绿氨的能源应用。在氮气电催化合成氨方面，经过一段时间的研究，受限于氮气的高稳定性及很低的水溶解度，该方法的产氨效率极低，产氨量基本停留在微克级别。为提高氨的产率，我们又尝试采用等离子将空气活化与吸收成亚硝酸盐/硝酸盐溶液，然后再将亚硝酸盐/硝酸盐电催化合成氨，这即避免了氮气的提纯，也绕开了氮气在水中溶解度低的问题。同时，这种合成路线采用水为氢源，空气为氮源，结合风光等资源产生的绿电，理论上可实现零碳合成氨路线，还可以解决绿电的就地消纳问题。而这个时候，我们原有的实验室已不能满足研究需求，一个偶然的机会，张希校长了解到了我的困难，与学校及学院相关领导一起快速帮我解决了实验用房及装修的问题，这再一次让我深切感受到母校对我的关爱与托举，心中充满了感激与力量！搬到新的实验室，学生们也很开心，工作比以前更加努力，我们通过催化材料与其他反应相关部件的设计与改性，并结合绿电，将绿氨合成从最初的微克级别成功推进到公斤级别。未来，我们会继续在这个领域深耕，进一步优化反应路线、放大催化材料与反应体系，积极地寻求跨专业合作，努力推动绿氨合成与应用的产业化进程。
图5 2025年与课题组成员合影
回首过往，从在吉林大学学习，到回到吉林大学工作，母校之于我，是起点，也是归处。她给了我专业上最初的启蒙，也培养了我把“求实”作为底线，把“创新”作为信念的工作作风。今天，当我身为老师，面对那些年轻而充满朝气的面庞，我唯一想做的就是把我的所学到的、所相信的、所热爱的，一点一滴地传递给他们，就像当年我的老师们传递给我的一样……
鄢俊敏，吉林大学唐敖庆学者卓越教授、国家自然科学基金委杰出青年基金与优秀青年基金获得者。2001年于吉林大学获分析化学学士学位；2006年于中国科学院长春应用化学研究所硕博连读获无机化学博士学位；2006年至2010年间，先后任日本国立产业技术综合研究所日本学术振兴会（JSPS）特别研究员及产综研特别研究员。2010年3月起任吉林大学材料科学与工程学院教授、博士生导师，长期从事能源催化材料研究，目前主要开展绿色电催化合成氨相关催化材料及反应系统研究。荣获第十八届“中国青年女科学家奖”、吉林省五一劳动奖章、教育部新世纪优秀人才等荣誉。至今已发表学术论文150余篇，被引用2万多次。连续多年入选科睿唯安“全球高被引科学家”和爱思唯尔“中国高被引学者”。
供稿 | 校长办公室
编辑 | 王语圻 高畅
图片 | 作者本人提供
责编 | 兰去非
审核 | 冯世博
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