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把“种出来的催化剂”用于回收利用二氧化碳,上外附中朱清瑗斩获丘成桐化学金奖

 繁星mvrct0eko3 2021-12-24

凭借一篇具有实用价值的优秀论文《种植豆芽菜衍生的碳负载过渡金属纳米颗粒在电催化中能源转化的应用》(Planted Bean Sprouts-Derived Transition Metal-Doped Carbon Nanosheets for Electrocatalysis of CO2 Reduction and Hydrogen Evolution Reaction),上外附中高二(2)班的朱清瑗最近斩获第十四届丘成桐中学科学奖化学金奖。

获金奖的最大优势在于创新

“回收利用二氧化碳,新方法制备催化剂”这个课题为制备二氧化碳电化学还原催化剂,提供了一种新的思路。“在实验中我使用了生长过程中吸收金属离子的豆芽菜制备催化剂,而在传统的制备过程中,是拿生长好的植物直接浸泡在金属溶液中的。”

在答辩结束后的当天晚上11时许,朱清瑗便接到了组委会的电话。

她回忆起得知自己获得金奖时的场景:“当下非常激动,虽然比赛结束的时候根据评委的反馈,感觉发挥得还不错。但是有许多来自国际学校的学生,他们的英语能力很强,我觉得竞争比较激烈。”

谈及与课题的缘分,朱清瑗解释道,因为自己是“英才计划”化学学科的学员,导师所研究的方向就是二氧化碳还原相关的领域。”

在该课题中,朱清瑗提出了一种新的用于二氧化碳电化学还原的催化剂,并称它为“种出来的催化剂”。该催化剂的制备方法是植物在生长的过程中吸收金属离子,并将金属离子固定在其体内。

在朱清瑗看来,此次能够斩获金奖的最大优势是在于创新。“我提出了一种新的方法制备催化剂,用于电催化二氧化碳还原,这种方法是没有人去尝试过的。”“而且实验结果证明,这种方法的性能是比传统的方法要好的。”同时它也具备走出实验室,扩大到工业化应用的前景。

如何想到这一创新?朱清瑗表示,今年的能源短缺尤为严重,所以回收和重新利用二氧化碳的课题研究显得尤为重要。“我做的二氧化碳还原,就是可以将二氧化碳转换成有用的能源和化学燃料。”

暑假一半时间在实验室里度过

在课余时间,朱清瑗喜欢画画、吹双簧管,亦喜欢做一些化学小实验,探索生活中的化学。

在课题研究中,朱清瑗也遇到过不少困难。初定了选题之后,她其实对二氧化碳还原领域所要做的实验和测试等一系列内容没有深入的了解。她是在一次次的实验中,慢慢的了解该课题,并且跟着实验室的师兄和师姐学习以图像的形式去呈现实验结果,将数据可视化。

勤奋好学这一点,在朱清瑗身上得到了验证。她通过查阅大量的论文,深入理解二氧化碳还原领域的知识,学习论文撰写的思路。

“在做实验的过程中,有些时候会得到不太理想的实验结果,甚至有过实验做了一整天,都没有得到理想的数据”,当遇到这种情况时,她就反思其中的原因,并且去改进催化剂的制备方法。她的导师也会给她提一些建议以及进一步的研究方向,给予她继续坚持下去的信心。

金奖背后,离不开朱清瑗的刻苦和努力。“我在准备参赛上花的时间还是比较多的,暑假大概一半时间都是在实验室度过的,要么做实验,要么整理数据”。

上外附中的学习,无论是氛围还是课程,都让朱清瑗感觉相对轻松。

学校不会布置过多的作业,能够留给她充足的课余时间去发展自己的兴趣。“周末和平时放学后也会到实验室去做一些实验,补一些数据等”。

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师长悉心栽培,尊重个体兴趣

而在家庭教育这方面,朱清瑗的母亲充当着“朋友”的角色,和她“一起成长”。

朱妈妈认为,每个孩子都是不一样的个体,父母需要真正了解自己的孩子,包括个性、兴趣、优缺点等各方面,并且在适当的时候鼓励她,和她一起学习成长,做一个值得信任的家长。

“我一般比较尊重她的想法,经常和她沟通,基本以引导和鼓励为主”,她曾对女儿说,无论遇到什么样的困难,自己都是她坚强的后盾。

近年来,上外附中非常重视基础学科拔尖人才和创新人才的培养,大力推进课程资源建设。不断完善理科竞赛培养机制,与众多高等院校和科研院所合作共建,探索七年一贯的拔尖创新人才的培养模式,为学生提供从启蒙到专业化的科创教育指导。

朱清瑗说:“在学校的培养下,我从一个科创小白一步步成长起来,才取得了现在的成果。”

不仅如此,上外附中外语教育的优势,让学生在国际赛事中更具竞争力。在丘奖总决赛答辩中,赛方要求提交英文论文和现场全英文答辩。虽然总决赛的选手大多来自知名国际学校,但上外附中学生扎实的英文阅读和流畅的表达能力在参赛学生中毫不逊色。

平时上课经常进行的英语现场演讲锻练,还有校内英文辩论社团、模联社团等活动,让朱清瑗的英语综合能力得到了很大的提升,使她能很顺利查阅大量的英文论文,而且也能在全英文的答辩中脱颖而出。

“学习态度认真、实验踏实仔细、研究认真和创新能力强,”是朱清瑗导师郑耿锋对她的评价。

他讲到,在她通过“英才计划”进入课题组后,都是从自己的学习课余中挤出时间来实验室开展研究工作,在锻炼自己学习能力的同时,也对科学研究的理解日益加深。在她的项目课题中,通过实验与观察,思考与创新,取得了很好的成果。

郑耿锋教授对朱清瑗的未来充满希冀,他相信她能够在接下来的科创实验和努力学习中,取得更多更好的成绩。

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