碳化硅催化剂载体分享 http://blog.sciencenet.cn/u/Guoxiangyun 中国科学院山西煤炭化学研究所 研究员

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电视上的发财故事 精选

已有 5416 次阅读 2016-6-19 18:00 |系统分类:科研笔记

对于一个长期在象牙塔中从事科学研究工作的人来说,与其让他去听一个山民的发财故事,还不如将他绑在苹果树下等着果子掉落到头上。我这样说,丝毫没有贬低山民没有文化或者讥讽科学家假清高的意思。现在的科学工作者,不仅要经历十年寒窗的磨练,而且还要经过系统的专门训练。山民致富虽然也不容易,但至少不需要这么漫长而复杂的训练过程。因此,从山民致富的故事中获取科研思路的想法,听起来未免就有些天方夜谭了。

然而我这个经历过本科、硕士、博士以及博士后系统训练、从事科研工作二十多年的人,有一天晚上竟然坐在电视机前津津有味地看着电视上关于山民致富的故事,而且还真的从故事中得到了新的想法。

那还是2014年快过春节的时候,组里的学生已经走的差不多了,还没走的也早已收拾好行囊,分分钟地盼着开往家乡的火车早点出发。由于没人做实验,我也就没什么事情可思考。到了晚上,只好靠无聊的电视节目打发时间。有一天晚上,我看了一个电视节目叫:“石”来运转。说的是云南某山区的一个青年,怀揣着辛苦一年挣到的不多的几个钱黯然回家。当他踩着石头跨过村前的一条小河后,不经意间回了一下头,发现河里有个东西似乎在闪光。经过一番辛苦,年轻人从河里挖出了一个扁球状的石头,上面布满了一圈一圈的黄色小“金粒”。消息传开后,全村人都放下手头活儿,去河里挖金子。果然,大部分村民都挖到了这种缀满金粒儿的石头。不过,经过专家鉴定那些闪着金光的小粒儿并不是金子,而是一种叫做黄铁矿的物质。因为这种物质看起来非常像金子,曾经使很多贪财者丧命,所以就有了一个外号,叫“愚人金”。不是金子固然令人失望,但这种石头却是数亿年前形成的,叫“铁胆石”。由于它们见证了地球演化的一段历史,而且数量又少,正符合“物以稀为贵”的原则,所以一点儿也不比金子便宜。再加上一群有钱人的追捧,铁胆石的价格就更加高得惊人了。因此,靠着地球母亲的特殊恩赐,这个偏远山村里的人都变得富可敌国了。

看到这里的时候,我突然产生了一种想法:这种东西既然呈金黄色,说明它可以吸收可见光,作为光催化剂也许在生命起源过程中发挥过重要作用呢。

第二天,我就开始有意从网上找一些有关“愚人金”的资料。原来,“愚人金”是一种天然的矿物质,叫黄铁矿,化学成分主要为二硫化亚铁(FeS2)。再一找,发现人们早就注意到这种材料的光吸收特性了,并将它用于太阳能电池的薄膜材料。有人用量子化学理论计算了这种材料的性质,发现它具有优异的催化析氢活性。二硫化亚铁的带隙只有0.95电子伏特,它的导电性比较好,可吸收几乎所有波段的可见光。但是这个带隙太窄,还不能分解水。这时候,我想起我们组W的工作。他将导电性好的石墨烯通过化学嫁接的方法,连接到碳化硅上,使碳化硅的光解水效率提高了将近一倍。我们给出的解释是,碳化硅受到光照后,发生电子和空穴分离,光生电子可以转移到石墨烯上,从而避免了和空穴的复合。二硫化亚铁的导电性也不错,还能吸收可见光,和碳化硅复合后能不能也起到转移电子的作用?

这段时间正是写国家基金本子的时候,我们组的T博士也正为此犯愁呢。他来到我们组以后,组里的电化学工作才开始从无到有,而且越来越有声有色了。虽然他有不错的发表文章记录,可是在申请基金上却是屡战屡败。眼看着就快超过申请青年基金的年龄了,心里能不着急吗?于是,我把他叫到我办公室,谈了谈我的想法。因为他之前没有了解过二硫化亚铁,所以信心不是很足,答应先看看相关文献再说。

过了几天,我又看到一篇文章,是发表在《纳米快报》上的。这篇文章用原子层沉积氧化亚铁然后原位硫化的方法,制备了二硫化亚铁的纳米颗粒,改变硫化条件可以调控二硫化亚铁的半导体特性。我们隔壁的覃老师课题组就有原子层沉积设备,而且T以前在德国用原子层沉积法制备过碳纳米管负载的镍纳米颗粒,相关工作还作为封面发表在《Small》杂志上。如果我们提出用原子层沉积方法在高比表面积碳化硅上沉积二硫化亚铁纳米颗粒,研究这种复合物的光电析氢性能,应该是一份不错的申请书。第一,我们组长期研究高比表面积碳化硅,对碳化硅光解水和光电析氢有比较好的研究基础;第二,T本人有采用原子层沉积制备纳米颗粒的经验,文献上也有详细的制备二硫化亚铁纳米颗粒的介绍;第三,二硫化亚铁和碳化硅复合物的光电析氢性能还没有研究过,也许会出现某些意想不到的性能。有了这么几点理由,我觉得希望还是挺大的。这时候,T也开始变得有信心了。他说,二硫化亚铁的功函数(5.4eV)比碳化硅(4.0eV)的高,二者形成异质结后碳化硅的电子会流向二硫化亚铁,与石墨烯/碳化硅复合物一样,析氢性能应该会提高。

  经过近一个月的努力,T的基金申请书写好了。我改了几处后,就让他提交了。这个基金,最后还真的被批准了。这是T博士申请到的第一个国家基金,正好赶上评职称,由于他有文章有基金,所以就顺利地评上了。真没想到电视上的发财故事,还真的给我们带来了一点“财运”。




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