以科学家精神破局“绿氨”难题——记兰州交通大学材料科学与工程学院副院长、博士生导师褚克

　　记者 武文宣 梁仲鸿

　　人物小传

　　褚克，兰州交通大学材料科学与工程学院副院长、博士生导师。兼任材料工程研究所所长、“先进纳米材料及能源催化”科研团队带头人。担任《AdvancedPowderMaterials》《RareMetals》《物理化学学报》《稀有金属》等多个SCI/EI期刊的编委，兼任中国金属学会委员、北京粉末研究协会理事、甘肃省材料学会理事。

　　作为项目主持人，承担了包括3项国家自然科学基金、科技部项目、甘肃省自然科学基金重点项目等多项科研项目。授权发明/实用新型专利25项，以通讯作者发表SCI论文130余篇，入选“全球前0.05%顶尖科学家”国际学术影响力排名榜单，成为甘肃省9名入选者之一。在新能源材料领域的最新研究成果连续登上《先进材料》《自然·通讯》等国际著名学术期刊，引发学界瞩目。

　　有这么一群人，他们扎根陇原大地，对待科研事业有着超乎常人的执着和坚韧。他们领衔的科研团队攻坚克难，积极发扬“丝路星火”精神，用青春和热血铸就了人生梦想，用科技报国的初心生动诠释了科学家精神。在困难面前，他们从不低头，从不停歇。在黄河之滨，他们接续奋斗，传承“丝路星火”，铸就“陇原科魂”，深刻体现了科学家精神的时代内涵。

　　六月的兰州，树木葱茏。阳光洒在校园里，格外神清气爽。在天佑园的亭檐边角，鸟鸣啾啾，氤氲的绿意让校园更加生机蓬勃。6月21日上午8:30,，褚克教授如约而来。当天，在詹天佑塑像前，他向“丝路星火·陇原科魂”——身边高校科学家精神口述史资料整理与传播的课题组成员们讲述了他扎根西部，不负初心与使命的科研故事。

　　选择西部，是国家所需、科研所向

　　1982年出生的褚克教授是甘肃甘南人，2010年获北京科技大学材料学博士学位。同年，入职北京有色金属研究总院，担任国家复合材料中心工程师。2013年回到兰州，在兰州交通大学从事科研教学工作。

　　“甘肃是能源大省，风能、太阳能资源丰富，但在新能源材料领域尚存诸多技术空白。我知道这里更需要我，我的专业能在西部大地发挥作用。”采访中，褚克教授开门见山地说。

　　作为北京科技大学的博士研究生，他本可以在东部发达地区寻求更好的发展机会，但最终选择来到西部。他说：“选择兰州，同样是为了与家人团聚，方便照顾已在此定居退休的父母。”

　　记者了解到，褚克教授团队长期从事新能源催化材料的设计开发与应用基础研究。众所周知，氨是重要的化工原料和能源载体，而目前合成氨方法存在合成效率低或高碳排放等问题。针对此问题，褚克教授带领团队另辟蹊径，以空气与水为原料，将等离子体与电催化技术交叉融合，为解决当前合成氨效率低或高碳排放问题提供了创新方案。

　　对于褚克教授而言，科研方向必须与国家战略紧密结合。他以团队突破性的“绿氨”技术为例，向记者详细阐释了这一理念。

　　“氨是化肥、炸药、制冷剂等重要化工原料的基础，但传统氨合成方法高耗能、高排放，严重不符合我国‘双碳’目标。为了解决这些问题，2024年我们团队成功开发了绿氨合成的新技术，直接以空气和水为原料，在常温常压下实现合成，每吨绿氨的碳排放趋近于零，一举攻克氮源绿色化和工艺节能化两大难题。”

　　褚克教授团队研发的这项新技术不仅发表于《AdvancedMat-erials》期刊，更被写入“甘肃省科技决策报告”。这项成果后来还获得时任甘肃副省长陈得信的批示，认为这项技术对甘肃省乃至全国绿色化工发展具有里程碑意义。

　　记者了解到，目前该技术已与相关企业开展了产学研合作、推广，已建成中试基地，可带动相关产业年产值超3000万元。绿氨合成技术是科技振兴西部的生动实践，也是“丝路星火·陇原科魂”精神在科研沃土上结出的丰硕成果。

　　多年来，兰州交通大学材料科学与工程学院聚焦“轨道交通”行业特色和“西部地域与环境”特点开展人才培养和科学研究，形成显著优势和特色。在交通装备新材料及先进加工技术、新型光电材料与器件、功能界面材料及表面防护技术、新能源材料与器件等方面具有较强研究实力，取得了在国内外有重要影响力的研究成果。

　　多年来，褚教授以国家发展大局观为基点的科研实践，不仅推动了学科建设与科学发展，更在社会进步中贡献了巨大的推进力量。在他身上，他用无数个日夜铸就了“把论文写在祖国大地上”的科学担当，让课题组成员们深切感受到了这位80后科学家的社会责任和担当。

　　创新突破，是灵感碰撞、千锤百炼

　　“创新不是偶然，而是灵感与积累的共振。”采访中，褚克教授介绍了科研团队突破性成果的诞生历程。

　　2023年，在“甘肃省材料化学交叉前沿论坛”上，褚克教授认真聆听了物理专家对等离子体技术的介绍。当天，听到入神处，他忽然灵光乍现：“等离子体可高效活化氮气分子，电催化则能精准调控反应路径，二者结合是否能够大幅提升绿氨合成效率？”

　　论坛结束后，他迅速组织团队开展了预研，对此项研究进行了规划。尽管初期实验过程困难重重，但他抱着“没路开路，有河架桥”的决心，不能让自己这个才在襁褓中的孩子中途夭折。

　　褚克教授回忆：“实验初时失败率很高，等离子体参数不稳定、电催化效率低下等问题频发。”在种种困难面前，他给团队成员经常说：“我们允许失败，不失败怎么能成功。”于是，团队成员便有了“底气”。这一干，真还干成了事情。过程虽然曲折，但结果是称心如意的。

　　有一段时间，褚教授带领团队坚守在实验室，进行上千次实验优化后，最终，他们借助原位电镜分析反应机制，在2024年成功实现两类技术的深度融合，实现了“1+1〉2”的技术突破。

　　褚教授告诉记者：“科研的本质是探索未知，要敢于打破常规。这项突破源于跨学科交流的启发，成于团队不畏失败的坚持。同样，人文社科研究更要有严谨的科学作风，应当勇于打破‘认知模子’、深入探寻问题本质。”

　　在兰州交通大学材料科学与工程学院的科研大数据平台上，褚克教授的学术图谱清晰可见：他已以通讯作者身份发表SCI论文130余篇，论文总被引超过10000次，H-index达到62。其中，ESI热点论文15篇、高被引论文30余篇，多项研究成果被国际知名科研咨询平台进行了专题报道。

　　“这些数字不是一蹴而就的。”他平静地说，“科学家精神的实质就是要‘敢为人先’。我认为创新不是偶然，而是基于扎实积累。”

　　自从在兰州交通大学工作以来，褚克教授不仅在纳米材料制备与改性方面开展了系统性研究，还为其后续在新能源催化材料领域的突破奠定了坚实基础。这种长期积累带来的质变，使他成功入选“全球前2%顶尖科学家”榜单、英国皇家化学会“Top1%高被引作者”。

　　科研的路上，他秉承初心，科技报国，取得一系列重要成果。当然，他也收获了甘肃省首批陇原青年英才、甘肃省“飞天学者”青年学者、中国科学院“西部青年学者”、陇原青年创新创业人才、甘肃省研究生教育优秀导师、甘肃省高校“青年教师成才奖”、詹天佑铁道科学技术奖—教书育人奖、兰州交通大学“百人计划”等多项荣誉。

　　团队协同，是模块驱动、甘于奉献

　　在褚克教授看来，奉献与协同是科研路上的灯塔。不然，他们团队科研成果怎么会从绿氨技术突破到学科排名跃升？

　　其实答案很简单。褚克教授认为：“以奉献为基、协同为翼，才能让‘冷板凳’成为‘热舞台’。”

　　作为一名教育科研工作者，褚克教授经常教导青年学子要把握学科热点、突破研究视野，真正做到“他山之石，可以攻玉”的学术境界。

　　多年来，褚克教授领衔的“先进纳米材料与能源催化”团队涵盖了材料、化学、物理、工程等专业背景，以8名教师与30余名学生的多学科融合阵容，将奉献精神与协同理念深植于科研实践。

　　针对科研效率瓶颈，褚克教授创新提出“任务模块分解—模块自主创新—成果集成验证”的模块化科研模式。

　　就拿绿氨项目为例，团队将其研究拆解为理论计算、材料制备、性能测试等独立模块，团队成员们各司其职，青年教师担任模块负责人。这种分工既避免重复劳动，又让不同学科背景的团队成员能充分发挥专业特长，在协同交叉中实现创新效能的突破。

　　除了科研模式创新，褚克团队的凝聚力更源于奉献精神的传承。作为博士研究生导师，褚教授每晚都会准时准点加班指导学生，常与学生讨论实验数据，让奉献精神在团队中无声传递。

　　近5年来，团队协同助力学校ESI材料学科跻身全球前1%，其中褚克教授个人贡献超45%。这样优异的成绩，来自于团队成员“甘坐冷板凳”不是口号，而是日复一日的坚持。

　　“科研是漫长的苦旅，没有近路,也没有小路，更多的是奉献。”褚克教授说，“但奉献是双向的——学生的成长也激励着我自己。”

　　精神传承是科研四法、西部答卷

　　从条件优渥的北京到西部重镇兰州，从学校的实验室到产业研发一线，他用一个又一个沉甸甸的科研成果注解了新时代科学家的责任与担当。

　　作为80后“全球前0.05%顶尖科学家”，褚克教授并未满足现状。在他看来，新能源材料领域仍有诸多“卡脖子”技术等待他们这一代年轻人去突破。

　　在科研工作之余，他积极参与学术交流和社会服务。这些年，他时不时被请上兰州交通工程学院、郑州师范学院等国内其他高校的讲堂，他不仅做专业的学术交流，还向同行分享科研心得。甚至，也做科普报告。在一次公开场合，他毫不遮掩地自爆家丑。他说：“我的首篇《AngewandteChemie》论文被拒3次，最终成为高被引。”当他阐释了自己的做法时，得到不少人的认同。

　　15年的教研生涯，褚克教授总结凝练了自己的“科研四步法”。他认为，“首先要将个人兴趣与国家需求结合；其次要敢于试错，然后一次次地纠正过来；再次要坚守严谨，确保实验数据可复现；最后要融入团队、甘于付出，科研没有孤胆英雄。詹天佑先生修建京张铁路的精神，于今亦然。”

　　近年来，褚克教授累计培养了33名优秀的研究生，真正实现了“研以致用”。他的科研之路，是一条将个人理想融入现实需求、将学术追求与人才培养相结合的道路。在褚克教授的科研教育生涯中，他用鲜活的事迹把“爱国、创新、求实、奉献、协同、育人”的科学家精神的核心内涵体现得淋漓尽致。

　　“作为一名科研工作者，我将始终牢记初心使命，把个人理想融入国家发展大局，在新能源材料领域继续深耕，为实现‘双碳’目标和西部大开发贡献自己的力量。”褚克教授说。

　　（此文为“丝路星火·陇原科魂”——身边高校科学家精神口述史资料整理与传播课题阶段性研究成果。兰州交通大学陈鸿雁、雷珍珍、韩牧耘、曹景蔚、程静对本文亦有贡献。）