做一个纯粹的科学人—— 访“青年科技之星”获得者顾学红教授
人物介绍:顾学红,男,1976年1月出生,江苏泰州人,博士、博士生导师,现任南京工业大学化学化工学院教授。先后从事混合导体透氧膜的制备、分子筛膜的制备及膜催化反应研究工作。当前主要围绕能源和环境需求,开展分子筛膜的制备及应用研究工作,并重点开展分子筛膜催化反应器的基础研究工作和渗透汽化分子筛膜的工业应用研究工作。
获江苏省科技进步一等奖(2004)和中国石油和化工协会科技进步一等奖(2007)各一项。主持国家973课题、国家自然科学基金重点及面上项目、江苏省科技支撑计划项目、江苏省高校自然科学研究重大项目等项目。是江苏省“333工程”中青年科学技术带头人培养对象,南京“321引进计划”重点支持对象,南京工业大学“工大才俊”。在国际期刊上发表SCI学术论文近30篇,申请发明专利9项,论文被他人引用300余次。
“做一个纯粹的人”,这是毛泽东在他的著名文章《纪念白求恩》中的一句话。毛泽东评价白求恩是一个纯粹的人,肯定他为了践行心中信仰而一往无前的忘我精神。如今的人们,置身于快节奏的现代经济社会,很多人开始在不知不觉间变得浮躁、功利,对于自己为之努力的人生理想的初衷已变得不再纯粹,但是,也依然有一些人始终没有忘记心底里对于事业、人生的美好追求,始终保持着一份纯粹的情怀,也正是凭着这份纯粹,以及源于这份纯粹的热情与努力,使得他们能够在各自的工作领域中脱颖而出,取得令人瞩目的成绩。
2014年江苏“青年科技之星”获得者顾学红教授正是这样一个纯粹的人,一个纯粹的科学人。从中学时期对化学产生了浓厚兴趣,到后来选择化工专业,并成为了一名优秀的化工科研工作者,顾学红教授始终保持着纯粹的学习与科研态度,从不因外界环境的变化而改变,一心只为自己所热爱的事业而不懈努力着。
纯粹的爱好成就纯粹的科研
初见顾学红教授,就被他爽朗开怀的笑声所感染,透过这笑声能够使人深深地感受到他的真诚与豁达。回首自己在化工科研事业中一路走来的经历,顾学红教授最强调的是爱好,那种源自内心的对于自己所从事行业的纯粹爱好,只有深爱一件事物才能全身心投入,并乐此不疲。
谈起自己与化学的结缘,顾学红教授至今仍记忆犹新。顾学红教授清楚地记得自己在初中时期刚接触到化学课程时那种惊喜的感受,他惊喜于化学元素的多样与化学反应的神奇,化学为他的人生呈现出一个全新的,充满新奇与探索的世界。顾学红教授说,虽然那时的他对自己人生发展方向并不明确,但是在心底里生根发芽的那份对化学的热爱已经在不知不觉中引领着他走上了将来的化工科研之路。顾学红教授回忆,在中学时因为教学条件比较差,不少化学试验都无法在课堂上完成,但是为了能亲身感受化学课本上描述的那些奇妙有趣的化学试验,他和几个同学想法设法从一位跑运输的人那里要来了一点点硫酸,再把废电池拆开取出锌片,就这样自己做起了试验。稀硫酸遇到锌片,会迅速产生氢气,他们把化学反应所产生的氢气收集在一个自备的瓶子中,为了检测瓶中的氢气有没有满,当时一位同学点燃了一根火柴,结果只听“砰”的一声,瓶子炸了。这件往事,给顾学红教授的印象很深刻,虽然那时的自己为了试验不顾一切的劲头现在看来有些鲁莽,但是也正是这种为了心中所爱执着不懈的劲头,使得他在后来的学习与科研中不断克服难题,不断推陈出新。
1993年,顾学红教授如愿考入了南京工业大学,在自己热爱的学科中,顾学红教授如鱼得水,再加上个人的勤奋与学校优良的教学环境,他一路读到2002年博士毕业。在学习过程中,顾学红教授了解到分子筛膜具有规则的微孔结构,能够实现不同分子之间的分离,在有机溶剂脱水、有机物分离以及气体分离等领域具有广阔的应用前景,并意识到这一科研技术在今后的节能减排的大趋势下将大有作为,于是决定将分子筛膜作为自己的研究方向。在不少人眼中,读书、科研是件枯燥的事情,但是顾学红教授有纯粹的爱好与不竭的热情作为支撑,他从未感到过乏味,一直乐在其中。当然,科研工作是十分辛苦的,感到疲倦时,顾学红教授会暂时放下工作,让心沉静下来,读一读自己喜欢的有关历史方面的书籍,从浩瀚的历史中汲取前人的智慧与力量,同时也思考自己的人生,他说人不能停止思考,只有在不断地追问与思考中才能更加明确人生的方向。阅读与思考是顾学红教授让身心从疲倦状态中恢复过来的方式,也是他在科研工作中不可或缺的调剂。
2003年,在南京工业大学工作了一段时间后,顾学红教授决定去往美国从事科研工作,希望借此机会使自己的专业能力与素养更加精进。顾学红教授在美国的科研工作十分顺利,先后在美国新墨西哥州矿业技术学院与美国辛辛那提大学任博士后,那时的他已经完全具备了永久定居美国的条件。也就在那个时候,一位国内的同行电话联系他,告诉他国内目前对于化工领域的多项科研项目的扶持力度很大,其中也包括他的研究项目,叫他考虑是否回国发展。在得知自己的事业在祖国能够获得更广阔的发展空间后,又一次,顾学红教授做出了发自内心的纯粹选择,为了自己的最热爱的事业,他甘愿放弃就快拿到手的美国绿卡,义无反顾地回到了自己的母校。顾学红教授说,选择回国,不仅是为了自己所热爱的化工事业能够得到更好的发展,还是为了能为祖国的科研事业与经济建设贡献一些自己的力量,他认为,真正的知识分子应该心怀天下,这是古往今来历代中国文人所崇尚的精神境界。
纯粹的科研收获丰硕的成果
2007年回国后,顾学红教授一直在南京工业大学工作,他始终秉持着一份纯粹的初衷,带领着他的研究团队攻坚克难,不断创新,在透水分子筛膜的制备与渗透汽化装备技术与分子筛膜分离与催化反应过程的耦合这两项研究中,获得了许多突出成果。2007~2012年,顾学红教授先后获得中国石油和化工协会科技进步奖一等奖、中国石油和化工联合会技术发明奖一等奖,以及高等学校科学研究优秀成果奖二等奖等多项学术荣誉。
现在,顾学红教授的纯粹爱好已经升华成为国家经济建设中的积极力量,多项研究成果已成功运用到了实际的工业生产中,并取得了十分良好的经济效益与社会效益。2011年底,顾学红教授的实验室通过风险投资成立了江苏九天高科技股份有限公司,顾学红教授兼任总经理。通过公司,实验室的科研成果与实际生产得以有机结合,从而转化成适应市场需求的成熟产品。目前,公司的生产的分离设备以相继用到了哈药集团、海正药业等大型企业。同时,公司还产生了很好的社会效益,顾学红教授的不少优秀学生在硕士或是博士毕业都被公司录用,并担任要职,实现了公司与个人的双赢。
展望未来,顾学红教授说,他会继续保持着一份对事业、学术的纯粹情怀,将分子筛膜的技术不断优化,并充分利用研发与市场的互补优势,强化专业的企业管理,把公司运营得更好,使得自己的科研成果能够最大化的服务于社会,使自己所热爱的科学事业能够得到更深更广的价值体现。
主要科研创新成果
(一)膜制备方法创新
(二)揭示了透水分子筛膜的成膜规律,创新地采用亚微米球磨晶种诱导合成分子筛膜,有效缩短了合成时间,提出一种擦涂-浸渍组合的晶种涂覆新方法,显著提高了分子筛膜的成品率,提出了中空纤维分子筛膜的制备方法,显著提高了膜渗透通量。研究成果拓展了分子筛膜的合成方法,解决了制约分子筛膜规模化生产的瓶颈问题,实现了分子筛膜脱水技术的工业应用。
(三)膜微结构调控方法创新
提出了一种简单的分子筛膜晶间孔道修补方法,能够显著提高膜的分离性能;建立了一种新的分子筛膜晶内孔道的调变方法,实现了分子筛膜分离特性的精密调控。研究成果为分子筛膜的微结构调控提供了新方法。
分子筛膜包含具有分离功能的晶内孔道和非选择性的晶间孔道。减少晶间孔道的数量是提高分子筛膜分离性能的重要举措。由于分子筛膜的晶间孔道难以避免,建立有效修补方法是减少晶间孔道的一个重要途径。另一方面,鉴于分子筛膜的分子筛分特性,适当调变膜的晶内孔道尺寸将有可能显著改变分子筛膜的分离性能。被推荐人在深入了解分子筛膜微结构的基础上,采用不同分子大小的前驱体分别对分子筛膜的晶间孔道和晶内孔道进行了后处理结构调变。
(三)膜分离工艺创新
揭示出分子筛膜与应用环境中的相互作用规律,建立了工业体系的预处理方法,开发出基于分子筛膜脱水技术的有机溶媒生产和回用新工艺,解决了分子筛膜长时间运行稳定性问题,在甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、四氢呋喃等溶剂体系的脱水中成功实现了工业应用,取得了显著的节能减排效果。
在有机溶剂的生产和使用过程中,采用常规的溶剂脱水技术存在能耗高、污染严重等问题,迫切需要技术升级,提高产业竞争力。被推荐人基于已开发的NaA分子筛膜产品,面向工业分离体系,开展了新型分子筛膜脱水应用技术的开发。在揭示NaA分子筛膜在应用环境中微结构变化规律的基础上,提出了分离原料的预处理方案,开发出适合工业应用的膜分离工艺,获得了多项分子筛膜脱水的工业应用技术。
(四)膜反应器设计创新
研究了分子筛膜反应器的反应-分离耦合规律,提出新型自催化膜反应器的设计思路,并用于二甲苯异构化、CO选择性氧化等催化反应,取得了显著的反应强化效果。研究成果拓展了分子筛膜在催化反应中的应用,促进了膜反应器的技术发展。