原标题：厦门大学王野：实现双碳目标，他这样贡献智慧 来源：科技日报
科技日报记者 符晓波
厦门大学化学化工学院王野教授是研究碳一分子的专家。
“碳元素广泛存在于煤炭、石油、天然气等化石能源以及可再生的生物质能源中。我们常听说的甲烷、一氧化碳、二氧化碳、甲醇等含一个碳原子的分子在碳基能源和资源中占据十分重要地位。”提到研究领域，王野教授总是兴趣盎然。
近年来，王野教授课题组公开发表的系列与碳一分子选择性转化相关的研究成果，如煤经合成气直接制烯烃和芳烃、煤经合成气制航空煤油、二氧化碳在温和条件下制甲醇以及二氧化碳室温下电催化还原制乙烯、乙醇等，一经发表就引起学术界和产业界的关注，更有不少企业登门寻求项目落地投产的合作可能。
从事基础研究二十多年的王野为此感到欣喜。“这证明我们的前沿基础研究方向是可以服务国家重大需求的，是具有产业化价值的。”
厦门大学化学化工学院王野教授（左二）和学生在实验室。厦门大学化学化工学院供图
立志：更清洁高效地利用化石能源和生物质资源，实现二氧化碳的循环利用
随着双碳目标的提出，王野教授主要研究方向——提高碳基能源利用效率，减少碳排放作为我国实现双碳目标的关键解决路径之一成为科技热点。
对王野教授来说，这是他主攻了二十年的研究方向。2001年，在日本完成学业并已在日本高校工作的王野教授，应中科院院士万惠霖等邀请，回国到厦门大学化学化工学院任教。
当时的他意识到，占全球主导地位的碳基能源推动人类进步的同时也产生了严重的环境问题，特别是我国“富煤贫油少气”的能源结构决定了国内会在较长时期倚重煤炭资源。“我想尝试有没有新方法能从源头上优化碳资源的利用，并对已生成的二氧化碳进行催化转化，实现从化石能源更清洁、高效地合成出人类需要的液体燃料和化学品。”
怀揣这样的想法，王野教授率领团队着手碳基能源优化利用相关的催化化学研究，围绕合成气、二氧化碳、甲烷等资源丰富的碳一分子的高效转化利用展开科研攻关，致力于发展催化反应选择性调控的新方法、开拓碳一化学新路线，围绕碳基能源寻找绿色低碳的化学过程。
攻关：开展原创性基础研究，发展催化转化新路线
碳资源清洁高效转化利用，听起来简单，要实现起来却难度大，需要开拓催化转化新路线。
催化在现代化学工业中发挥着巨大作用，但许多重要催化过程效率低，目标产物选择性不高，产生了高排放、高耗能，造成资源浪费。例如，工业生产中最常见的合成气，由煤、天然气和生物质转化制得，而合成气又能经过催化转化生产出汽油、柴油、航煤等液体燃料和低碳烯烃、芳烃等最基础的合成材料的单体。
在传统的合成气转化过程中长期存在着产物分布宽、目标产物选择性低的难题。王野教授进一步解释，“我们的目标就是让这个转化过程更精准，减少化学反应过程中产生的副产物，直接生产出我们需要的产品。”
提高催化反应的选择性是实现节能减排的一大关键。王野及其团队经过近20年的攻关，形成了“反应耦合”“接力催化”等催化反应调控的新策略，成功破解了合成气转化产物分布宽的难题，发展出提升合成气转化选择性的普适方法，并由此开辟了合成气直接制低碳烯烃、芳烃、乙醇等重要化学品的新路线。
2018年，王野教授团队与合作者一道通过创制双功能催化剂——将一种称为介孔沸石的多孔材料与钴纳米粒子混合，调控化学反应过程，可选择生成各类液体燃料，且液体燃料的选择性突破了传统催化剂限制，制造出74%的汽油或72%航油燃料馏分。这一研究成果被《自然》杂志点评。
除了发展高选择性新路线提升碳基能源利用率、减少碳排放外，王野教授的另一思路则是将化石能源利用中排放的二氧化碳转化为有用的产品。
他带领团队开展从热催化到电催化到光催化的多方位攻关，发展出氢助碳偶联的新方法，并设计合成出氟修饰的铜催化剂，实现高效电催化还原二氧化碳制乙烯和乙醇，在高选择性下达到了工业级电流密度，为推进二氧化碳电催化还原走向实际应用打开了大门。
今年初，历时近6年研究，王野团队和合作者报道了在二氧化碳催化加氢制甲醇研究中取得重要进展。甲醇是重要的化工原料，并在储氢、燃料电池等领域有重要应用。传统的制甲醇法通常使用铜基催化剂或金属氧化物催化剂，但需要在较高的温度下进行，会伴产生出大量副产物。王野团队和合作者首次实现了低温、高效、长寿命催化二氧化碳加氢制甲醇，为实现低能耗、高效率的二氧化碳转化利用开辟了新途径。
这些系统研究成果引起国内外学术界和工业界的广泛关注，多相催化化学领域知名学者挪威奥斯陆大学Olsbye教授和南非开普敦大学Claeys教授分别在国际顶级学术期刊专文对王野教授团队发展的合成气催化转化新路线给予高度评价。
厦门大学化学化工学院王野教授在授课。厦门大学化学化工学院供图
期待：从实验室走向工业化
2017年，王野教授团队合成气直接制烯烃、芳烃技术取得实验室研发成功，并在2020年与国内能源龙头企业之一的陕煤集团合作启动百吨级中试放大，为该技术从实验室走向工业化打开了良好的开端。
烯烃和芳烃分别是应用广泛的化学原料。传统烯烃、芳烃的生产主要靠石油，但我国石油依赖进口，煤制烯烃和芳烃就成了一种我国科学家一直在攻关的技术路线。此前煤制烯烃和芳烃需要经历多步过程，王野教授团队发展“接力催化”策略，成功开拓了合成气直接可控转化制烯烃和芳烃的新路线。该路线不仅具有更高的烯烃和芳烃选择性，且催化剂稳定性得到显著改善，有望形成新技术。
碳基能源高效转化利用不仅是国家重大战略需求，更是许多煤化工企业转型升级的现实需要。王野教授团队这一原创性合成气直接制烯烃、芳烃技术显示出强大的优势和吸引力。目前，王野教授团队正在推动这一研究成果走向产业化。
重大科技成果绝非一朝一夕可得。“一项研究从基础到应用周期长、风险高、不确定性大，很多研究最终也没能实现预期的成果。”原创研究成果走出实验室，进入产业化中试对于从业二十多年的王野教授还是首次，驱动其十年磨一剑，不断探索的动力源泉，他归纳为“首先是从国家需求出发，其次要对未知始终充满好奇和兴趣。”
“现在我们所取得的每一项重要成果都有着多年的积累，变革性技术背后凝聚着强大的科学基础。”从科研工作者的眼光出发，王野教授认为，虽然大多实验室成果都不能走向产业化应用，但是只有通过基础研究的不断积累，才能孕育出真正意义上的原创性成果。“一项原创性研究从想法到实验，再到产出成果，最后投入应用是漫长的螺旋上升的研究过程，作为一名从事基础研究的工作者能够最终看到这一过程的实现将是一大幸事。”
