北大馬丁院士團隊：用“科研巧思”催化更多可能

點開北京大學先進催化團隊的主頁，一張張團隊“全家福”照片彈出來。畫面里，大家笑意盈盈。

除了大合影，主頁還收錄了很多團隊成員的生活記錄。“你看這張，這是2022年，我們去云南大理，正好碰上采茶時節，大家便一同去茶田里采茶，還向茶農請教怎樣制茶。這樣輕松愉快的學習研究氛圍深受大家喜愛，也增強了團隊的凝聚力。這個時代，搞科學需要‘巧思’，唯有張弛有度，方能有所突破。”北京大學化學與分子工程學院教授馬丁笑著告訴記者。

在這位2025年新當選的中國科學院院士帶領下，團隊接連取得突破：破解“鐵基費托合成世紀難題”，實現零碳制氫，連續兩天在《自然》和《科學》上發表重大成果……如今，他們正向能源綠色化領域的更深處進發。

要敢想，只有敢想才敢做

馬丁的辦公室外掛著一幅海報，圖中，騎行者正沿著夕陽染紅的崎嶇山路前行。“這寓意我們要敢想，只有敢想才敢做。”他說。馬丁很喜歡騎行，也常常帶著團隊成員一起騎行。團隊成員都知道，“要是馬老師約你談事情，很可能變成一場西山放風騎行”。

馬丁甚至以騎行比喻做科研的過程：“就好比要騎行翻過北京市海淀區的西山，前往山另一側的溫泉鎮，一路有很多的爬坡路段，騎起來很累。可一旦成功，便收獲感滿滿。”

團隊的科研領域是多相催化，這是現代化學和能源工業的核心支柱。催化研究像在黑盒子里摸彩球，千百次嘗試中“摸”到一次成功反應，便能設計出新的催化劑。

“做科研要敢啃硬骨頭，要解決時代賦予你需要解決的重要科學問題。”馬丁說。近年來，團隊凝練出三個核心方向——破解氫能制備難題、重塑碳循環路徑、推動廢塑料資源化。

廢塑料化學升級解聚是新興領域。經過幾年原創研究，2022年團隊在《化學》期刊上發表前瞻性文章，提出塑料廢棄物轉化為高附加值化學品的催化策略。

“這個領域挑戰重重，但大家的信念從未動搖。”團隊青年科學家王蒙說：“日常生活中的廢塑料常常成分復雜，性質差異顯著，想讓化學轉化可通用、過程可控，需要平衡兼顧各種因素，攻關難度很大。我們堅持啃這塊‘硬骨頭’，因為我們想做到成果不僅在實驗室成立，而且能轉化應用。”

2025年6月，團隊在《自然》期刊上發表研究成果，成功將8種常見廢塑料的混合物轉化為原始化學成分或其他有用原料，破解傳統回收中混合物處理的難題。

費托合成一直是我國煤化工和合成氣化工的關鍵技術，但這一技術始終存在二氧化碳排放高的問題。過去數十年，全球研究者為此傾注大量努力。

團隊在此領域堅持探索十多年，最終在一次意外的實驗結果中，敏銳地捕捉到異常現象——通常讓人“談鹵色變”的鹵素可能顯著提升某些反應性能！

團隊果斷決定，圍繞此路線設計實驗，驗證優化，最終發現：在反應氣體中加入百萬分之一濃度的鹵素化合物，能像撥動“電子開關”一樣，精準調控催化劑的表面狀態，成功將二氧化碳副產物從傳統工藝的30%左右大幅降至1%以下，逼近“零碳排放”，同時將高附加值烯烴產率提升至85%以上。

共同欣賞最美的科研風景

北京大學化學與分子工程學院A座五層，馬丁常常穿著休閑衫和牛仔褲出入于此。在學生們眼里，他非常“接地氣”，“雖然是師長，但更像一位可以無話不談的大朋友”。

辦公室內、樓道里，無論組內組外的學生，馬丁隨時都可能聊上幾句。一次，他在珠海參加化學年會，晚飯后又拉著合作老師和學生們去喝咖啡，喝著喝著，突然靈感來了，就和大家聊起了電子顯微學表征。

“聊到關鍵處，我們幾個下意識地就想記筆記，結果發現都沒帶筆記本。大家便拿起身邊的餐巾紙記下關鍵詞，后來憑借紙上記錄的思路，一篇漂亮的綜述性文章應運而生。”現已入職南方科技大學的團隊成員高子睿笑著回憶。

“每一位團隊成員，我都將他看作是科研伙伴。我愿意以坦誠相待的交流，將科研合作打造成‘學術朋友圈’。”馬丁說。

正是在“學術朋友圈”支持下，團隊博士生王茂林在完成多相催化課題后，奔赴世界各地的先進光源大科學裝置，開展X射線譜學表征合作實驗，最終創新融合多種方法，成功實現了實驗目標。

“團隊始終保持一種高度活躍交流的氛圍，這讓我形成了融合的科研視野和思維習慣。了解不同領域的人如何思考問題，或許對解決自己的問題有事半功倍的效果。”王茂林說。

每周兩次的組會上，不同的想法常常神奇地互相“催化”。馬丁就坐在大家中間，每當捕捉到值得深入的想法，他便興奮地站起來，大步流星走上講臺，和學生們互動探討。這樣的模式，凝聚出了團隊向心力。

“大家一起搞科研，其實也像組隊去騎行、爬山，有人慢一些，有人快一些。誰要是累了，就停下歇一歇，其他人也不要著急，要耐心鼓勵他。最后大家一起到達旅途的終點，共同欣賞最美的風景。”馬丁說。

2022年，馬丁和學生們在茶園采摘茶葉

年輕人要做“吃魚頭的人”

“一聲驚雷過后，空氣里的氮氣和氧氣經過一系列的反應，最終變成硝酸。硝酸隨雨水落下，和土壤中的物質結合，化作植物可吸收的氮肥。一百多年前，德國化學家哈伯發現氮氣可以和氫氣合成氨氣，開創了人工合成氮肥的全新歷程……”

在北大化學與分子工程學院為大一新生開設的“今日化學”系列講座課上，馬丁正以“合成氮肥”為題，講解催化科學的歷史與前沿。在他風趣幽默、旁征博引的講述中，科學史事件串聯成一張條理清晰的網絡。

“雖然只是一節課內容，但我一直認真準備，每次都會更新一些有意思的問題，激發年輕人對科學的興趣。”馬丁說。

教學對馬丁而言，是另一種形式的催化反應。他發現，本科一年級學生的想法常常與頂級期刊論文的思路不謀而合。在他的實驗室里，某個偶然的異常數據，就可能開啟全新的研究路徑，學生們常由此發現新問題。所以，即便是學生天馬行空、不甚成熟的想法，他也相當珍視。

馬丁常常鼓勵年輕科研者做“吃魚頭的人”——敢于探索無人區，聚焦原始創新，而不是一味跟風。他也引導大家保持樂觀的心態與謙遜的態度，正確對待科研道路上的成功與挫折。

2025年2月13日、14日，團隊論文連續兩天登上《自然》與《科學》。前者利用稀土改性催化劑延長其使用壽命，后者聚焦“零碳”制氫，實現二氧化碳零排放。

這篇刊登在《自然》上論文的第一作者高子睿，自2018年跟隨馬丁讀博起便專注甲醇—水重整產氫課題，最初進展并不順利。“馬老師常教導我們，做多相催化，第一等是發展新反應，第二等才是優化現有路徑。而做有價值的創新，道路常是曲折的。”高子睿說，跟隨馬丁做科研，讓他與同門深切體會到不斷向科學深處掘進的過程，艱辛與甘甜相伴相生。

“我始終相信，這些年輕人都有機會做出非凡的成績。我愿意當好他們的‘催化劑’，用每一次實驗，每一次討論，每一次翻越山峰的遠行，幫他們催生新的可能。”馬丁說。

來源：《光明日報》（2026年05月17日 07版）、北京大學