坚韧催化剂一般的科研人生——记重庆大学博士生导师魏子栋
2010-08-11

魏子栋,男,1963年生,重庆市人大代表,重庆大学化学化工“氢能与燃料电池技术研究室”主任,应用化学系副主任,博士生导师。重庆市表面工程学会理事长、《电镀与精饰》与《表面技术》编委,教育部重点实验室、工程中心评审专家,中国太阳能学会氢能专业委员会委员。国际电化学会会员、美国促进科学进步协会(AAAS)专业会员。1998年评为重庆大学跨世纪青年学术骨干,2005年入选“新世纪优秀人才支持计划”,2006年入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选。

初识魏子栋教授是在今年一月份重庆市政协三届一次全委会上,他爽朗的笑声、和善坚毅的外表很快地引起了我的注意。当得知他是从事化学领域研究工作的科学家时,一种亲切感和崇敬的心情油然而生。再见到魏子栋教授是在炎炎夏日的七月,那天我们穿过一个较为漆黑的巷道,才来到魏子栋教授的办公室,办公室里有两位同学正在操作电脑,魏子栋教授还没有到,我的表刚好指到约定时间3:00正的时候,黑暗中魏子栋教授的身影渐渐清晰,他热情的把我们引进了他的办公室,或者可以说是他和他学生共同的办公室。房间里陈设非差简陋,除了几台电脑,几乎看不出来有几处与这位拥有一大串头衔的重庆名校教授身份相吻合的地方。看见我们露出惊讶的神情,魏子栋教授笑了,他走到一把七成新的转椅前,对我们说这是这个办公室最新的家当,还是同学毕业时赠送的礼物。这就是魏子栋,一位简朴,真挚的西北汉子,从那刻起,我们对他有了新的认识。

魏子栋教授1963年出生在陕西省庄浪县的农村。在那个疯狂的年代里,由于家里是地主成分,一家人跟着善良的爷爷受到迫害。当时物资非常短缺,全家人也是社会管制对象,不准出门要饭,年幼的魏子栋几乎没有吃过几顿饱饭。最重要的是,政治上的歧视更是对人进行身心的摧残。帮爷爷写守法公约,被人骂做狗崽子的童年经历让魏子栋渐渐形成了坚强不屈的性格。然而性格决定命运,这也为他日后的成功奠定了基础。尽管在那难以为继的困境中,魏子栋的学习成绩仍然在全校名利前茅,他也在等待着机遇的降临。

当改革开放的春风吹遍神州大地的时候,魏子栋的人生命运发生了第一次的改变。恢复高考后的1980年,他考取了西北轻工业学院,在无机非金属材料专业学习,成为一名家人引以为豪的天之骄子。4年的大学学习锻造了这位日后成为中国氢能与燃料电池催化剂科研领域的领军人物,丰富了他的知识结构,更为他今后的发展埋下了伏笔。四年的时间很快过去了,毕业实习期间,魏子栋的命运发生了第二次改变,实习期间制作陶瓷工艺相对粗糙、不精确不严密的特性让立志成为科学家的魏子栋产生了暂时不就业从而攻读硕士研究生的想法。后来美国70年代科普杂志《电化学科学》中的一篇文章让这个上进的年轻人心中一亮,难道这就是寻找已久的方向,循着电化学的目标,他凭借学习天赋轻松考取了西北轻工业学院硕士研究生,学习的专业正是应用化学。由此,一扇在科学的海洋里畅游的大门打开了。90年代初,国际形势随着能源危机此起彼伏,那时的魏子栋早已硕士研究生毕业,并且已在西北轻工业学院当了5年的助教和讲师,27岁的他再次以自己超前的眼光、超人的勇气和对待科学独有的豪情重归校园攻读博士,而这次他仍然选择的应用化学专业最终决定了他日后的研究领域,也成为他第三次改变命运的举动。

1997年,山东工业大学化工系的讲坛上站着本系唯一一名博士,他就是魏子栋,时年34岁的他风华正茂,就在那一年,在重庆大学从事电化学研究的黄宗卿教授的推荐下,魏子栋来到重庆,来到重庆大学。在重庆大学,他获得事业的新生,这也是他第四次的命运改变。初来乍道,一切都得从零开始,        魏子栋就从一张办公桌开始,白手起家,经过数年的勤奋努力和漫长的等待,再加上时任重庆大学副校长的中国工程院院士孙才新慧眼识珠,并在学校发展基金中拨付17万元人民币给魏子栋的科研项目,2003年,倾注他全部心血的燃料电池催化剂的研究终于获得重大进展。直到现在,魏子栋教授仍念念不忘这笔来之及时的资金,形容这是学校给他的最重要的礼物。有了资金的注入魏子栋如鱼得水,他的才能逐渐显现,在随后的几年中随着科研成果的增多和水平的提高,他的科研工作逐渐得到重庆大学的重视和认可,并得到了国内外同行的广泛关注。近年来,获得了863计划、教育部及国际基金100多万元的基金支持。魏子栋教授常常回忆那段在重庆大学起步初期的岁月,庆幸自己有这样一个坚持的信念,在“不靠山不靠水”的环境下最终“没有消失掉”。

对大部分读者来说,氢能与燃料电池或许太过抽象,但一说到电动汽车,或许很同人有一定的感性认识。该项技术的研究是在催化剂的作用下,对水电解形成氢气,使之成为燃料驱动汽车。这对缓解能源紧张,开辟一个新型能源的广阔天地有重大的意义。1995年燃料电池技术被美国政府将列为影响美国未来国家安全与经济繁荣的27项关键技术之一。我国政府也十分重视燃料电池的研究。但从水中有效率地分解出氢气非常困难,其中催化剂的作用至关重要,如何选择、利用良好的催化环境是该项研究领域的一项重大课题,也处在当今科学研究前沿。目前燃料电池技术中催化剂的活性低、利用效率低、抗中毒能力差、稳定性差,电解质膜对气液两相流平衡要求苛刻和气液两相流平衡控制难度大等瓶颈问题至今依然没得有效解决。早在91年做博士论文时,魏子栋就开始关注燃料电池催化剂技术,在这一领域最早开展研究工作的是大连化学物理研究所,而魏教授关于此项技术的论文最早发表在《国际能源学报》这一能源界的权威杂志上。

目前,魏子栋教授带领的团队从事的主要研究工作就是提高催化剂稳定性、利用效率、活性、抗中毒性,提高燃料电池两相流平衡控制水平,抗中毒催化剂的分子设计与电极反应过程调控,非铂燃料电池催化剂的探索。科研工作枯燥而艰辛,教授依然用他爽朗的笑容面对工作,用百折不挠的勇气去克服形形色色的困难。

经过多年的不懈努力,魏子栋教授和他带领的科研团队提出的锚定效应理论引起国内外同行高度关注,并得到正面评价。中国科学院大连化学物理研究所衣宝廉院士评价该理论为我国在氧还原催化剂领域的重要理论贡献;英国JM公司(Johnson Matthey)按照他们提出的“锚定效应”方法,在碳载体上合成PtCo催化剂,提高了催化剂的稳定性;美国海军国家实验室Lyons教授应用他们关于Pt-Fe体系的锚定效应思想,说明他们合成的Pt-Fe磷酸盐催化剂催化氧还原性能增强的原因;加拿大大不列颠哥伦比亚大学Wilkinson教授在“燃料电池氧还原催化剂从头算研究现状” 的综述中,对他们的“锚定效应” 的学术思想给予独立自然段的介绍,并认为,他们将载体和催化剂一并作为计算簇模型所获得的结论更有意义;加拿大国家研究院研燃料电池创新中心Bezerra教授在关于“燃料电池催化剂稳定性”的综述中,引用他们文章中的数据表,并给予独立自然段的介绍,并特别指出:Pt-Fe展现了优异的稳定性的同时,还展现了催化活性增强作用,是极有价值的发现;他们的提高燃料电池两相流平衡控制对策——有序化防水淹型气体多孔电极技术正在某国防重大装备上进行可靠性试验;美国西北太平洋国家实验室引用他们研究中的发现点:电极制备过程的析氢效应、双电层效应等作为他们研究工作立项依据;他们的工作被同行作为低Pt担载量、高Pt利用率的代表性方法加以引用,并给予独立段落的介绍。

魏子栋教授和他的科研团队还基于“相似相溶”原理,研制出抗水淹型气体电极,有效解决了燃料电池两相流有序传递的瓶颈问题。由于他们在催化剂研究方面工作出色表现,获得了为863重大专项“燃料电池电动汽车” 制造催化剂的任务。

在魏子栋教授严格的管理下,研究团队逐步稳定,现已具备开展燃料电池关键材料研究与开发的必要条件,成为“985”新能源化工研究平台和 “新能源化工”重庆市创新团队,承担了包括2项国家863计划、3项国家自然科学基金、教育部重大科学研究计划等重大课题,积累了较丰富的科研经验并拥有有较好的国内外合作研究伙伴。他个人也获得了重庆市自然科学二等奖、 新世纪百千万人才工程国家级人选、国务院政府特殊津贴、教育部“新世纪优秀人才支持计划”、重庆市“322重点人才工程”第一层次等荣誉。他还分别于2002、2006、2007、2008年四次在国际会议上作特邀报告,在近五年中,获权与申请专利有11项。

魏子栋教授一方面很感谢重庆大学给他一个良好的科研教学环境,使他可以心情舒畅的投入工作。另一方面,他又严格要求从师于他的几十名硕士和博士研究生。教会他们做人的道理和对科学研究的正确态度,有同学对魏老师教授本科班课程时讲寓言故事的情节至今记忆犹新。说这能让学生们领悟到诚实守信,勤奋上进,坚忍不拔的人生真谛。而魏教授的一举一动正影响着他带领的科研团队,他关心关怀学生的成长,帮助地震重灾区的同学度过难关,这一点一滴都体现这位科学家崇高的社会责任感和对同学宽宏无私的爱。

魏子栋教授是重庆市三届一次政协委员,除了进行繁忙的科学研究外,他还将一部分精力投入到履行政协委员职能的工作中。在市政协三届一次全委会上,他提交了四个提案,得到相关部门的回复。他认为,政协是各个领域做得好的人参与并施展自己政治才华的平台,政协委员都是社会精英,他们能通过自己的专业,提出自己的真知灼见。他表示拥护中国共产党领导的多党合作和政治协商制度,认为我国绝不能搞西方的那一套竞选制度。魏子栋教授是在山东加入的九三学社,说到九三学社,他深情地表示,成为九三学社社员很光荣,也深感责任重大,今后一定会多参加组织的活动,履行民主党派成员的参政议政义务。

在结束采访的时候,我们在闲谈中聊到了如何对待名利和荣誉的问题。谈到这里魏子栋教授又笑了,丝毫看不出这位科学家刚刚经历前不久落选国家杰出青年基金答辩的失败,“从52个人中间脱颖而出成为7个参加评选的候选人之一,准备了很长时间,很充分,最终没有被选上的确是个打击,也很遗憾,但生活和工作依然要继续。”魏子栋说。失败永远不会影响在科学高峰上攀登的动力,这就是拿的起放的下的魏子栋。听到魏子栋教授的笑声我们很安心,这位长期从事电化学、材料化学和催化领域的科研教学工作的科学家显然成竹在胸,以他的坚持与智慧还能有多少攻克不了的科研难关呢,我们坚信魏子栋教授和他带领的科研团队一定会将他们的研究领域充分运用到我国社会的多个层面,为人民造福为国家出力。(蒋  灿  九三学社重庆市委机关干部)