硬核“女团”“围攻”绿色化学难题

二氧化碳的化学转化作为合理利用碳资源、实现碳循环的重要途径，受到全球科学家的高度关注。日前，中国科学院化学研究所（以下简称化学所）研究员张建玲等研究人员采用一种有“离子液体”参与的新策略，提升了二氧化碳电还原为乙烯的效率。相关成果近期发表于《德国应用化学》。

张建玲所在的化学所胶体、界面与化学热力学实验室，有一支以女研究员为主的研究队伍，硬核“围攻”可再生资源转化中的难题，成为绿色化学领域一股特别的“她”力量。

　　离子液体立功

二氧化碳经由电化学反应制备乙烯，近年来成为绿色化学领域的研究热点。实验室中，科学家利用电解池装置在阴极通入二氧化碳制得乙烯等还原产物。

不过，这一反应中乙烯的选择性不高成为科学家面临的共同难题。这主要是由于二氧化碳的化学性质稳定，特别是其中的碳—氧键键能高，其活化转化较为困难。也就是说，需要较高的能量去破坏碳原子与氧原子的连接，让它与氧原子“分手”转而与碳原子、氢原子“牵手”。

为此，张建玲用上了离子液体，这是一种完全由离子组成的液体。研究人员将离子液体负载在铜基电极材料上，实现了高效二氧化碳电化学还原制备乙烯。

进一步实验和理论研究表明，离子液体与铜原子之间的相互作用优化了铜的局域配位环境，使得活性中间体进行二聚反应所需的能量降低，从而更加有利于乙烯生成。

论文写道：“在水基电解质和常用的H形电解池中，-1.49V电压下，乙烯法拉第效率达到77.3%。”而对于没有离子液体负载的铜基电极材料来说，相同条件下的乙烯法拉第效率仅为31.2%。

不过，张建玲坦承，本次发表的实验结果仅仅代表在实验室走出了第一步，在选择性、电流密度、稳定性等方面距离工业应用还有很长的路要走。

　　个个都“能打”

张建玲不是一个人在战斗，她和实验室的几位女同事先后师从于中国科学院院士韩布兴。她们组成硬核“女团”，联手“围攻”包括二氧化碳、生物质等在内的可再生资源化学转化问题，取得的系列成果频登高水平期刊。

她们个个都很“能打”，科研实力“美帅酷飒”。

研究员刘志敏长期致力于绿色溶剂设计、性质及其调控催化可再生碳资源化学转化研究，发表过300多篇论文。近期，她带领的课题组发现了离子液体阴、阳离子氢键对醇类物质氢—氧键和碳—氧键的协同活化新机制，首次提出氢键催化醇类物质脱水制备醚类化合物的绿色方法。相关成果发表于《科学进展》。

2022年初，刘志敏与同事获得国家自然科学基金创新研究群体项目“绿色溶剂体系设计、性质与功能”支持，开启她们科研之路的新征程。

研究员刘会贞将研究对象锁定在生物质平台分子之一5—羟甲基糠醛上。最近，科研人员同样基于碳—氧键活化，实现了在温和条件下用5—羟甲基糠醛选择性加氢制备5—甲基糠醛和2,5—二甲基呋喃，这两种化合物都是重要的、潜在的有机合成中间体。研究成果分别发表在《自然—通讯》和《创新》（The Innovation）上。

研究员朱庆宫致力于电化学和绿色化学方面的交叉研究工作，发展了一些电催化二氧化碳与水反应制备重要化学品和燃料的新方法。

在专家看来，“女团”成员上述的研究采用了不同的策略，构建新体系、建立新方法、发展新反应，结合先进的研究手段，围绕碳—氧键活化转化，开展了原创性、系统性的工作。

　　美丽坚韧的“担当”

每个“女团”通常都有各种角色“担当”，绿色化学的“女团”也一样。“张老师是‘穿搭’担当，好看的衣服都领着我买。”采访中，刘会贞说。

“80后”的刘会贞最年轻，在“70后”张建玲和“60后”刘志敏面前，算得上是“青春”担当。但年轻也有年轻的烦恼。“我2015年回国，工作上、生活上都遇到很多困难。”刘会贞说。于是，“经验”担当刘志敏、张建玲成了她的知心姐姐，无论什么困难都倾力相助，甚至帮她带过孩子。

总之，工作中互相支持，生活上彼此关照，她们躬身践行着化学所“创新、求是、团结、奉献”的所风所训和实验室“绿色、敬业、创新、和谐”的室风室训。

鉴于在科研中的突出表现，刘志敏、张建玲曾先后获得中国科学院“巾帼建功”先进个人，“绿色溶剂性质与应用研究团队”也获得第十六届中国青年女科学家奖团队奖，入选科技部创新人才推进计划重点领域“可再生碳资源清洁高效转化”创新团队。

当然，对于职业女性而言，如何平衡工作和生活是一个永恒的话题。在她们看来，新时代的女性科学家不仅要接受勇攀高峰的挑战，也要以健康美丽、知性优雅展现时代风貌。“工作和生活兼顾，做美丽、坚韧的新时代职业女性。”刘志敏说。

有趣的是，在母亲的角色里，她们从不“鸡娃”，而是让孩子们看到她们“鸡自己”，从而激发出孩子学习的内在动力。“亲测有效。”谈到各自已经长大的女儿，刘志敏和张建玲都很自豪。而因为长期被“扔”在实验室，刘会贞4岁的儿子已经背熟元素周期表，这在化学所被传为一段佳话。

　　记者 甘晓 通讯员 李丹