“氮”刀直入 安“甲”落戶

　　——蘭州大學新型改性Zr（OH）4催化劑研發團隊的故事

　　■敢闖會創 強國有我

　　黃浦江畔，創潮迭起。

　　不久前，在中國國際大學生創新大賽（2024）總決賽中，蘭州大學化學化工學院2021級本科生馬正蘭作為負責人，在教授龍雨的指導下，帶領“‘氮’刀直入，安‘甲’落戶——新型改性Zr（OH）4催化劑的研發應用”項目團隊榮獲高教主賽道本科生創意組金獎。

　　“我們會繼續投身科技創新，對接用戶需求，助力我國化工行業綠色發展，為共建綠色中國保駕護航。”團隊成員陳明富表示。

　　學以致用：革故鼎新，安“甲”落戶

　　N—甲基化作為一種普遍的甲基化修飾手段，廣泛應用于藥物合成、材料科學等領域。在選擇甲基化試劑時，無毒且環保的甲醇因其獨特的優勢而備受業界青睞。

　　“甲醇分子結構穩定，化學反應難以自發進行，因此需加入多相催化劑催化反應發生。”馬正蘭說。

　　目前，行業生產使用較多的催化劑大多存在負載材料價格高、催化反應效果差、適配底物種類少等問題。針對這些困擾企業很久的問題，馬正蘭團隊萌發出一個念頭：“或許可以嘗試運用化學原理和知識，設計出一種既經濟又高效的催化劑，解決行業‘痛點’。”

　　基于曼尼希反應原理，馬正蘭團隊創造性地提出使用改性Zr（OH）4作為多相催化劑用于N—甲基化反應，采用新材料、新工藝、新處理手段等策略彌補傳統催化劑的不足。

　　在材料方面，Zr（OH）4展現出綠色無毒、可循環利用以及成本低廉的顯著特性，能夠大幅度地降低生產成本，提高生產效率，且不會對環境造成污染。在工藝層面，“氧促進”戰略構成本項目的關鍵創新之一，通過引入氧氣，實現甲醇的直接氧化生成甲醛，從而有效降低反應活化能，且反應條件更加溫和。

　　“除醫藥外，大約有30%—40%的精細化工企業生產涉及N—甲基化反應。我們也計劃將現有產品進行進一步的底物拓展，將其應用到更多胺類產品的工業化當中去。”馬正蘭介紹。

　　實驗創新：夜以繼日，千錘百煉

　　自大一開始，馬正蘭就加入了龍雨教授的科研團隊。之后，她以校創項目為契機組建團隊，吸納了來自不同學院的14名學生，投身于新型催化劑的實驗和篩選。“化學化工學院和萃英學院學生負責研發，管理學院學生負責財務和營銷，土木工程與力學學院學生負責后期建廠。”馬正蘭說。

　　在實驗過程中，團隊遇到過很多難題，比如催化劑失活等。“每種選定的催化劑都需要經過上百次的實驗，空氣、溫度和壓力的一點點變化都會影響整個實驗結果。”馬正蘭說。

　　組會是總結復盤的關鍵階段。“每周的例會上，我們都會匯報本周內容以及下周計劃。”馬正蘭認為，清晰的工作計劃不僅能確保所有團隊成員對項目理解一致，也讓大家從繁雜的事務中理清頭緒，更有信心長期堅持下去。

　　歷時3年，經過800余次實驗，篩選近百種催化劑原料，最終確定以Zr（OH）4作為基底，并完成了改性設計。

　　目前，該項目已成功發表相關高水平論文5篇，申請實用新型專利9項，與3家公司簽訂合作協議。

　　賽場角逐：厚積薄發，一鳴驚人

　　“摸著石頭過河！”“運氣占一半。”這是馬正蘭和陳明富對比賽的一致感受。“我們初賽和復賽的名次都不是很靠前。站上總決賽的頒獎臺時，內心的激動與自豪簡直無法用語言表達。”馬正蘭回憶說。

　　面對幾十位來自各行各業的評委，如何在10分鐘內將3年的成果娓娓道來，這是一項挑戰。“國賽那幾天，我們每晚就睡幾個小時，一直在美化PPT。”馬正蘭作為答辯問答環節的主力，每天晚上都會加班，反復推敲方案，試圖將每個細節做到盡善盡美。

　　答辯臺上，兩名學生侃侃而談，配合默契；賽場之下，師生齊心協力，共渡難關。“校團委的湯衛國老師作為隨行指導，一直陪我們背稿子到凌晨。”陳明富說，這個金獎不僅是對團隊多年研究和努力的肯定，同時也是未來科研道路上追求創新與卓越的鞭策和激勵，“青澀的理想總是需要不斷磨礪才能開花結果”。

《中國教育報》2025年01月14日 第01版