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學以致用，探索高效制氫奧秘

催化效率低、光能利用率低、制備出的氫氣純度低等問題是目前橫亙在光催化分解水制氫推廣落地路上的頑石，這些問題都指向同一個問題——光生載流子的復合重組。

光生載流子指的是光生電子和光生空穴。“只有電子才能將質子還原成氫氣，而光照會產生光生電子和光生空穴，如果不進行助催化將兩者分離，就會瞬間吸引正負電荷并與其復合，不能再把質子還原產生氫氣。”丁勇教授解釋說。

光生載流子的復合重組會導致光催化活性較低，光生空穴在催化材料硫化鎘（CadmiumSulfide，以下簡稱CdS）上的積累也會導致CdS被光腐蝕，降低光穩定性。“因此，光生載流子分離在光催化分解水制氫的過程中至關重要。”丁勇教授團隊的研究重點就是要實現光生載流子的分離。

在電子顯微鏡之下觀察臧金諾等人的研究成果，可以看到一塊薄片上附著著一條條棒狀物質和小點，這就是他們構建的三元復合Co8POM@MXene-CdS催化劑。其中，薄片是新型二維材料MXene，棒狀物質是CdS，而在CdS上負載的就是氧化助催化劑準立方烷多酸（Co8POM），可以通過EDSmapping觀察到多酸中元素的分布。

“簡單來說，我們所做的就是通過構建三元復合催化劑，抑制光生電子和光生空穴的復合，從而提高光催化分解水制氫的效率。”臧金諾介紹說。

在這個三元復合催化系統中，MX－ene和立方烷多酸的負載提高了CdS光生載流子分離和遷移效率，光生電子得以從CdS轉移到MXene，進行產氫反應。立方烷多酸接受CdS的光生空穴進一步氧化犧牲試劑三乙醇胺，提高了CdS的光催化產氫活性和穩定性。

這一新的催化系統使CdS的光催化產氫活性提升了25倍以上，為光催化產氫領域設計高效、穩定催化劑提供了新的思路。“我們的這項研究提高了太陽能光催化水分解制備氫氣的效率，對于應對三大化石燃料枯竭有著一定意義，同時也響應了國家‘雙碳’戰略。”臧金諾說。

這一催化系統建立的過程并非一帆風順。

“剛開始，由于對催化機理了解不夠清晰，我們先嘗試這個體系是否有活性，再去探究它的機理。”經過具體實驗操作，他們發現測催化活性的時候存在一個誘導期。“誘導期就是在催化反應剛開始一段時間沒有產物出現，也就是沒有活性。”

經過和導師丁勇教授進行溝通，團隊最終選擇改用光沉積的方式，成功消除了誘導期。

導師引路，科教協同育人

“我本身對物理化學的催化方向比較感興趣。”進入萃英學院后，臧金諾通過學院組織的科研導師見面會認識了從事催化方向研究的丁勇教授，正式開啟了他的科研之路。

導師制是萃英學院“三制”培養模式中的重要一環。導師包括學業導師、科研導師、生活導師和朋輩導師，這些導師從思想、學術、專業學習和生活方面對學生予以全方位指導。其中，科研導師主要職責是學術引領和科研能力培養。

臧金諾和宋斌就是通過導師制的雙向選擇，加入丁勇教授的實驗室開展科研訓練，開啟了科學研究的工作。蘭州大學很多像丁勇教授一樣的老師，他們愿意讓本科生加入課題組中，傾心指導學生。

“化學是什么？化學是Chemistry，就是要不停地try。”作為化學專業的老師，丁勇十分重視學生的動手操作能力。

“這兩個學生可以說是我帶的所有本科生中，最勤奮的兩個人了。”談及兩人的成長，丁勇認為與學生們的努力密不可分。“只要合理安排，不怕辛苦，總有時間能夠多走進實驗室開展科研訓練。”丁勇坦言自己本身就是一個“工作狂”，平時沒事總往實驗室里跑，但在實驗室經常能碰到臧金諾和宋斌。

“過去蘭大化學化工學院的老一輩科學家們，在冬天會去黃河里取冰塊拿回來作為冷卻循環水做實驗。在那種困難環境中都能做出那么多成果，現在同學們學習和生活的條件都這么好，更應該加倍努力”。丁勇希望同學們少講客觀困難，多做主觀努力，爭取更多的學習和科研機會。

“我其實不覺得自己是一個特別勤奮的人。”臧金諾說，“在績點、綜測方面我都比較佛系，我只是把精力都用在了做自己喜歡的事情上。”在臧金諾眼中，科學研究是一件特別有趣的事：“我每一次做實驗的時候都很期待實驗數據和結果，想知道究竟能不能成功，所以我每天都很有活力。”

今年暑假，臧金諾幾乎是在實驗室里度過的。“當時得知論文處于修改狀態了，我立馬就買票回了蘭州。”兩個月的暑假，臧金諾只回家了兩個星期，其余的時間他都在學校里一遍遍修改論文、做補充實驗、更正數據。

平臺托舉，倡導學生個性化發展

在萃英學院培養理念與目標板塊，有這樣一行字——“培養具有西部情結、家國情懷、世界胸懷，能夠勇攀世界科學高峰、引領人類文明進步的自然科學家和社會科學家和醫學科學家。”

萃英學院作為蘭州大學落實國家“基礎學科拔尖學生培養計劃”的學院，是拔尖學生自主學習、個性發展和創新培養的重要基地。學院通過建立遴選機制、構建培養模式、實施大師引領，做實導師制，探索書院制和學分制，強化國際化、推進小班化和個性化等措施，搭建了與專業學院高度協同的基礎學科拔尖學生培養體系，成為“浸潤”“熏陶”“養成”“感染”“培育”一體化的育人品牌與平臺。

雖然在大一入學前就對萃英學院有所了解，“但當時并不清楚萃英學院意味著什么，對科研的認識也不清晰，只是覺得能進入萃英學院的人都很優秀。”出于對優秀的向往，臧金諾早早就開始準備加入萃英學院的選拔。“大學學習了一個階段以后，我才發現科研是非常有趣的，也是實現自身價值的一個方式。”這也更加堅定了他加入萃英學院的決心。

萃英學院專門設立“萃英創新基金”，為學生參與科學研究、學科競賽、學術交流提供支持。要求和支持每名學生在校期間必須至少主持一項科研項目，促進科教深度融合。

“學院鼓勵我們積極參與科研，并為我們開展科學研究提供了很多便利”，臧金諾說。除了導師指導、項目經費和交流實踐等，還包括解決在城關校區的臨時住宿等具體問題。

萃英學院致力于為學生提供個性化的發展空間、良好的學習氛圍和資源支持。在這里，選課不受專業和年級的限制，學生只要完成核心課程的學習，就可以自由修讀想學的課程。

“萃英學院給了我們一個自由發展的平臺，在這個平臺上，學院給我們提供了各種資源將我們托舉起來，給了我們很多科研方面的助益。”宋斌把萃英學院比作一座內藏乾坤的大山，山里面是一個廣闊的自由天地。“我可以在‘山’里盡情遨游，不用被績點、綜測、保研、獎學金等束縛。專注于科研，最終做出的科研成果也會對你的成長有所助益。”

“學院個性化、開放化的培養理念能夠讓每一位同學都有機會發揮自己的長處，挖掘出自身的最大可能。”臧金諾和宋斌認為。“努力是必須的，但也要能在科研中找到樂趣，這樣才能堅持下去。”在個性化培養方案下，興趣成為萃英學子學習與科研的驅動力，學生們的自主性也被調動了起來。

宋斌對此有著直觀的感受：“我有一個化學班的學長對計算化學和AI深度學習很感興趣，在萃英學院，他可以跨班級、跨學科去學習相關內容、參與相關研究。”

在宋斌看來，萃英學院給他帶來最大的收獲是對于他人生觀、世界觀和價值觀的塑造。“你會發現你的眼界開闊了，不止把眼光放在眼前的學業，你的眼光可以看向全國甚至整個世界。你會想要繼續到最好的平臺深造，做自己認為最有意義的科學研究，未來做一些對人類有貢獻的事情。”

在學習和科研之余，宋斌喜歡寫詩歌和散文，“寫作是和自己對話，在寫作中，我可以想清楚很多事。”目前，宋斌已經作為直博生推免至北京大學，等待著他的，是更遼闊的遠方和夢想。

談及對未來的規劃，臧金諾表示要進一步深造，繼續從事催化方向的研究，“萃英學院的大多數學生都有著明確的學業規劃，我們都對科研懷有熱愛。”臧金諾說。