在这之前，有4年时间，为了一项研究，这名90后博士后选择两次延期出站，最终成功用二氧化碳制备出醋酸，并将反应过程中醋酸的产物比例提高至90%以上，其连续稳定反应时长打破了世界纪录。
“即便耐得住寂寞，也盖不住焦虑”如何克服
成果背后，许多人不知道的是，4年里，这名年轻人一度“即便耐得住寂寞，也盖不住焦虑”。
二氧化碳是一种常见的温室气体；醋酸又名乙酸，是一种有机化工原料，可广泛用于制造化纤衣物、香水香氛、塑料加工品等。按照传统的化学合成等方法，生产1千克醋酸会排放约1.6千克二氧化碳。我国每年醋酸产量约800万吨，这意味着，将给生态环境治理带来很大压力。
能否创新方法，开展醋酸“零碳”制造技术研究？
在华中科大武汉光电国家研究中心实验室，庞元杰教授2018年回国后便带领团队，联合加拿大多伦多大学E.H.Sargent小组、武汉理工大学麦立强小组，以醋酸为目标产物，通过电催化二氧化碳还原技术，着手上述研究。
电催化是使用电能加速催化作用的一种化学反应。用二氧化碳制醋酸仅能采用这一方式。问题是，电解二氧化碳有20多种产物，如何从中精准得到醋酸？
“这需要稳定醋酸的生成率，团队要解决的首要问题是反应装置的设计与搭建，其次是催化剂的选择。”庞元杰教授介绍。
2019年，从中国科学院大学博士毕业的金健加入庞元杰团队，博士后期间即主攻电催化二氧化碳制醋酸实验平台的搭建。
金健具有流体力学、热力学等专业背景，在博士期间专攻新型反应池的搭建，对实验平台的建造也很熟悉。但其研究方向为热催化，此番“半路出家”，难度“相当于重新读一个博士学位”。
此前，用国内设计的反应池制备的醋酸产物比例始终低于70%，无法达成工业化。金健需要挑战开发难度更大的高压反应池。
“难点在于维持压强稳定。”金健介绍说，反应池的核心部件是一块多孔碳纸，它像毛毡一样，又脆又软，反应过程中腔体压力须始终维持30个大气压，且波动不得高于0.1个大气压，否则碳纸便会破裂，反应也会随即停止。
为克服这一难题，团队前往其他高校“取经”，但得来的建议并不能简单照搬。金健需结合具体的反应池逐步分析判断，总结出一套属于自己的方法。历经数次调试，团队方才搭建成了稳定的高压反应池。
合适的催化剂选择也考验着团队。催化剂的活性决定着系统稳定性，团队不断调整改进，寻找新配比的催化剂。
考验不止如此。一度，新冠疫情不时反复，金健无法去实验室。他只能想办法一边提前采购材料，一边趁着倘有研究生能进实验室的机会远程指导，解决突发状况。
与国外交流合作也受到了影响。咨询实验疑点时，团队要将催化剂寄给合作方，但受疫情海关管控影响，有时材料在路上就会花费一两个月。
两次延期：“就像等待快出生的孩子”
眼看博士后两年深造期快结束了，这项研究才刚刚有了眉目。研究框架也初步搭建，主体实验数据已经得到，但总体远未达到金健期望的水平。
根据金健当初与博士后流动站签下的合同，两年时间内，只要争取到科研基金并发表一定数量的论文即可出站。此时的金健因为争取到了多个基金，可以破格出站。根据现有积累下的研究成果，倘若此时出站，他“有信心在高校评上讲师”。
但是，正在开展的研究“就像个快出生的孩子”，他始终放不下心来。
思来想去，他决定延期1年，把手头的研究做完。
金健的工作安排得更加紧凑了。每天，他整理分析数据，惦记着接下来的实验，每两周和国外合作者线上讨论项目进展。
目睹研究结果逐渐成形，金健“感觉到了曙光”。
2021年10月，金健团队投稿至《科学》杂志，但遭遇拒稿。团队根据审稿专家的建议优化反应池设计、补充实验数据后，将研究结果转投《自然》杂志。
这次收到的不再是全盘否定，而是审稿专家的修改意见，“实验稳定性不够”。金健重新燃起了信心。
团队开始紧锣密鼓地调整设备，优化催化剂选择，继续开展实验。2022年7月，实验连续稳定反应时长已从15个小时提升至50小时。
金健团队满怀欣喜地再次投稿，没想到“又被泼了盆冷水”。《自然》审稿专家告诉他们，国外已有科学家能将连续稳定反应时长提高到了500个小时以上。
彼时，正值又一年灼热的夏季，曾经的选择题再次摆在了金健面前：出站还是延期？
“那是一段煎熬的时光。”实验数据上的竞争对应着激烈的国际竞争，日日夜夜的反复实验，让金健一度濒临崩溃，郁闷、不甘，甚至有时会自我怀疑。但一想到如果就此放弃，之前3年的努力便全都付诸东流，他又不免觉得“太可惜”。
金健找到一位师兄聊了聊。这位师兄先后在国内和日本作为博士后完成了所在领域的两期研究，如今在国内顶尖高校任职。他告诉金健，只有具备一流的学术成果，才能在某一领域立足。
当时，金健还面临一个现实困境：如果第二次延期，而自己没有纸面材料来证明研究成果即将产出，学校资助会被暂停，这意味着自己的收入会下降三分之二。那时，孩子不到1岁，“经济压力一下子大了很多”。
好在，双方父母选择帮这个年轻的家庭一把，妻子也鼓励他“不轻易言弃”。合作导师庞元杰教授则常用“百尺竿头更进一步”为他鼓劲儿。
金健咬牙选择了第二次延期，全身心继续投入到实验之中。
他继续埋头苦干。更加精细地开展实验，提升实验连续稳定时长，200小时、300小时、500小时……经过一段时间的紧张运行后，最终，团队将反应时长持续了822个小时！这远远超过了审稿专家的要求。
团队再次投稿。“起初，我并不相信你能解决反应时长的问题，但你后续的表现让我印象深刻。现在，我坚信这是一项高质量的研究。”审稿专家在邮件中写道。
终于，2023年5月，该研究成果刊发于《自然》。
压在心头的巨石得以落地。这让金健“既激动又平静”。他庆幸，在两次抉择面前，是选择达标出站，还是做有价值、能留存下来的事情？“我选的是后者”。
眼下，金健正与团队尝试着将研究工作继续推进，从而尽可能地满足工业生产需求。而得益于这项研究，金健也为自己今后的科研道路打下了更为坚实的基础。
“优秀的科研工作者就是要深耕某一领域，用自己的专长推动这一领域的发展。”回想4年曲折经历，选择背后，金健感觉，这一切更像在考验自己“能否坚持得住”。
好在，他做到了。
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责任编辑：刘安瑞