赵雯涵,2022级硕士生,动力工程及工程热物理专业,师从李英杰教授。研究方向为CO2捕集及制氢。聚焦双功能固体材料,通过实验研究、第一性原理计算和表征分析,揭示钙基和镁基材料捕集CO₂及强化制氢机理,探明甲烷催化裂解机制。目前以第一作者身份在《Chemical Engineering Journal》等国际期刊发表SCI论文4篇(累计影响因子41.5)、EI论文1篇,在国际学术会议作4次口头报告(1次最佳口头报告奖)。获太阳集团tyc9728校长奖、国家奖学金、一等学业奖学金、优秀研究生等荣誉。
师承匠心,破浪前行
她的科研之路始于李英杰教授的谆谆教诲——“用数据说话,用创新破局”。2022年,她正式加入课题组,导师要求团队成员既要深耕基础理论,又要聚焦工程应用痛点。在这一开放而严谨的学术氛围中,课题组的研究涵盖机理探索、实验优化和流程模拟,共同构建了系统完整的技术框架。
初入课题组时,她尚未明确具体的研究方向。为尽快融入科研环境,她积极参与组会讨论,广泛阅读相关文献,虚心向师兄师姐请教,并逐步梳理CO₂捕集与利用的研究脉络。她不仅迅速提升了学术素养,还在与团队的密切合作中培养了良好的科研协作能力。入学不久,她便成功发表了一篇EI综述论文,迈出了科研的第一步。这一经历不仅使她积累了学术写作经验,也为后续研究奠定了坚实基础。
厚积薄发,“碳”索前沿
科研之路从未一帆风顺,但赵雯涵始终以积极的心态迎接挑战。最初,她主要协助师兄师姐,利用密度泛函理论计算探索反应机理,研究内容涵盖改性钙基材料脱碳机理、钙循环甲烷干重整机理及吸附强化水气变换反应机理。她从复刻前人的计算入手,学习计算化学的基础知识和操作流程,随后在团队合作中承担小算例任务,并逐步独立完成反应机理的探索。
这一过程中,她深刻体会到团队合作的重要性。与师兄师姐的交流不仅帮助她掌握计算方法,还不断激发新的研究思路。组会讨论成为思想碰撞的舞台,每一次学术探讨都加深了她对科研的理解。通过与团队成员紧密合作,她学会了如何优化计算策略,并在理论研究的基础上,为固体吸附剂在碳捕集及转化领域的应用提供了理论支持。
深耕机理,“氢”创高效
在钙循环甲烷干重整研究中,她敏锐地发现,甲烷裂解的副反应可作为一种高效的高纯度氢气制备途径。经过与导师及团队成员的深入讨论后,她决定围绕“无COx副产物的制氢催化剂设计”这一课题展开研究。
针对铁基催化剂活性低、易积碳的瓶颈问题,她创新性地设计了基于镁铝尖晶石的载体。通过调控铁原子在晶格中的占位,有效提高了甲烷转化率。DFT计算和实验结果表明,尖晶石载体可促进碳纳米管的层生长,而非直接堵塞催化剂活性位点,从而有效缓解积碳问题。同时,可以促进催化裂解过程中电子转移,进而强化制氢反应。这一研究成果为开发高效、稳定的制氢催化剂提供了新思路。
在此基础上,她进一步探索助剂对铁基催化剂性能的提升机制。面对实验过程中出现的挑战,她多次与团队成员探讨实验方案,并在实验室反复试验以优化催化剂组分。在这一过程中,她不仅提升了独立思考和解决问题的能力,也深刻理解了科研过程中“失败乃成功之母”的真谛。
穷山距海,步履不停
科研之路充满挑战,但赵雯涵始终坚定信念,勇敢前行。目前,她已明确攻读博士学位的规划,希望在CO₂捕集利用与清洁能源领域实现更深层次的技术突破。她深知,全球气候变化的严峻形势对清洁能源技术提出了更高的要求,而她希望能凭借自身的研究,为我国“双碳”战略的实现贡献智慧和力量。在未来的科研道路上,她将继续秉承求真务实的科学态度,不断探索未知,为推动可持续能源发展贡献自己的力量。
(资料提供:赵雯涵 责任编辑:刘晓凤、李英杰)