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[八九点钟]当光照进催化的殿堂

王阳明/杭州外国语学校

2022-05/总第314期

阅读数5

在网络游戏并不发达的童年,我最喜欢的事就是守在电视机前,等候每晚准时播出的“我爱发明”节目,或者抱着几本《游戏中的科学》,津津有味地翻阅各种趣味实验,如果材料齐全,就自己尝试完成。久而久之,尽管对“科学”这个宏大的概念仍然缺乏理解,我也满口“科学”“理论”起来。感谢这段童年时光,感谢各类百科全书,也感谢那些译制纪录片,让我在懵懂的年代享受到了科学的启蒙。

进入杭州外国语学校后,凭借兴趣,我逐渐打破了阅读外文资料的困难,开始搜集各种科普文献和关于学科前沿的介绍,尽可能地捕获关键信息并通过网上检索或者向前辈们请教加以理解。2020年1月,我幸运地入选英才计划,在浙江大学化学系何巧红教授的悉心指导下,开启了化学科研的大门。


探寻心仪领域

英才计划培养伊始,何巧红老师曾多次找我谈话,在寻找研究方向这个话题上,何老师反复论证的“兴趣是最好的老师”,给我留下了深刻的印象。

在导师的精心安排下,我有幸聆听了多位教授的讲座。第一堂讲座的主讲人是李浩然教授,他从各种粒子的半径差异讲起,介绍了化学学科的诞生,并阐述了从肉眼观察到仪器分析这一研究方式上的转变,以及人体对于冷、热的感觉;同时,李老师还详述了热力学从具体问题走向抽象分析的发展史,并介绍了热和功的定义、量度,以及相互转化的方式,为我后续学习红外光谱打下了基础。后续的讲座上,陆展教授向我们介绍了有机化学的定义、研究对象和课题案例,带我们走进功能性药物合成等研究前沿。除此之外,我还利用课余时间自学元素化学、基础有机化学和分析化学知识,为未来可能的研究方向作知识储备。实践方面,在导师的带领下,我完成了对苯甲酸和正丁醇的红外光谱实验,并分析了各特征峰与指示基团的对应关系,这一经历让我对通过仪器“看”物质更有兴趣了。


问题引出课题

开展课题研究是英才计划的关键环节。在导师的指导下,我最终选择“源于天然纤维素物质的二氧化钛纳米复合材料的制备及其光催化性能研究”作为课题。二氧化钛具有诸多优异性能,在墙漆、防晒霜等场景中得到了广泛应用,但作为光催化剂,二氧化钛存在价带电子受激波长范围小、比表面积小等缺点。

在师兄的启发下,我采用模板法,以具有优异空间结构的纤维素作为模板,合成二氧化钛纳米纤维,经超声分离和灼烧得到比表面积更大的二氧化钛纳米管,利用纳米效应显著增加材料的比表面积。同时,采用尿素与二氧化钛纳米管共同灼烧,形成混合气体氛围并吸附在二氧化钛纳米管表面形成氮化碳层,在可见光下吸收良好的氮化碳作为改性剂,有效改善了二氧化钛在可见光波段的催化性能,而且2种半导体间的异质结物也有效提升了电子的迁移速率,抑制了光生电子-空穴对的复合。


王阳明

2020/2021级英才计划化学学科学员

  师从浙江大学何巧红教授,培养期间完成课题“源于天然纤维素物质的二氧化钛纳米复合材料的制备及其光催化性能研究”,凭借该课题于2020年10月作为浙江省中学生代表之一参加第三届世界顶尖科学家论坛。


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