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 化學所膠體、界面與化學熱力學實驗室有一支以女研究員為主的研究隊伍。化學所供圖

二氧化碳的化學轉化作為合理利用碳資源、實現碳循環的重要途徑，受到全球科學家的高度關注。日前，中國科學院化學研究所（以下簡稱化學所）研究員張建玲等研究人員采用一種有“離子液體”參與的新策略，提升了二氧化碳電還原為乙烯的效率。相關成果近期發表于《德國應用化學》。

張建玲所在的化學所膠體、界面與化學熱力學實驗室，有一支以女研究員為主的研究隊伍，硬核“圍攻”可再生資源轉化中的難題，成為綠色化學領域一股特別的“她”力量。

離子液體立功

二氧化碳經由電化學反應制備乙烯，近年來成為綠色化學領域的研究熱點。實驗室中，科學家利用電解池裝置在陰極通入二氧化碳制得乙烯等還原產物。

不過，這一反應中乙烯的選擇性不高成為科學家面臨的共同難題。這主要是由于二氧化碳的化學性質穩定，特別是其中的碳—氧鍵鍵能高，其活化轉化較為困難。也就是說，需要較高的能量去破壞碳原子與氧原子的連接，讓它與氧原子“分手”轉而與碳原子、氫原子“牽手”。

為此，張建玲用上了離子液體，這是一種完全由離子組成的液體。研究人員將離子液體負載在銅基電極材料上，實現了高效二氧化碳電化學還原制備乙烯。

進一步實驗和理論研究表明，離子液體與銅原子之間的相互作用優化了銅的局域配位環境，使得活性中間體進行二聚反應所需的能量降低，從而更加有利于乙烯生成。

論文寫道：“在水基電解質和常用的H形電解池中，-1.49V電壓下，乙烯法拉第效率達到77.3%。”而對于沒有離子液體負載的銅基電極材料來說，相同條件下的乙烯法拉第效率僅為31.2%。

不過，張建玲坦承，本次發表的實驗結果僅僅代表在實驗室走出了第一步，在選擇性、電流密度、穩定性等方面距離工業應用還有很長的路要走。

個個都“能打”

張建玲不是一個人在戰斗，她和實驗室的幾位女同事先后師從于中國科學院院士韓布興。她們組成硬核“女團”，聯手“圍攻”包括二氧化碳、生物質等在內的可再生資源化學轉化問題，取得的系列成果頻登高水平期刊。

她們個個都很“能打”，科研實力“美帥酷颯”。

研究員劉志敏長期致力于綠色溶劑設計、性質及其調控催化可再生碳資源化學轉化研究，發表過300多篇論文。近期，她帶領的課題組發現了離子液體陰、陽離子氫鍵對醇類物質氫—氧鍵和碳—氧鍵的協同活化新機制，首次提出氫鍵催化醇類物質脫水制備醚類化合物的綠色方法。相關成果發表于《科學進展》。

2022年初，劉志敏與同事獲得國家自然科學基金創新研究群體項目“綠色溶劑體系設計、性質與功能”支持，開啟她們科研之路的新征程。

研究員劉會貞將研究對象鎖定在生物質平臺分子之一5—羥甲基糠醛上。最近，科研人員同樣基于碳—氧鍵活化，實現了在溫和條件下用5—羥甲基糠醛選擇性加氫制備5—甲基糠醛和2,5—二甲基呋喃，這兩種化合物都是重要的、潛在的有機合成中間體。研究成果分別發表在《自然—通訊》和《創新》（The Innovation）上。

研究員朱慶宮致力于電化學和綠色化學方面的交叉研究工作，發展了一些電催化二氧化碳與水反應制備重要化學品和燃料的新方法。

在專家看來，“女團”成員上述的研究采用了不同的策略，構建新體系、建立新方法、發展新反應，結合先進的研究手段，圍繞碳—氧鍵活化轉化，開展了原創性、系統性的工作。

美麗堅韌的“擔當”

每個“女團”通常都有各種角色“擔當”，綠色化學的“女團”也一樣。“張老師是‘穿搭’擔當，好看的衣服都領著我買。”采訪中，劉會貞說。

“80后”的劉會貞最年輕，在“70后”張建玲和“60后”劉志敏面前，算得上是“青春”擔當。但年輕也有年輕的煩惱。“我2015年回國，工作上、生活上都遇到很多困難。”劉會貞說。于是，“經驗”擔當劉志敏、張建玲成了她的知心姐姐，無論什么困難都傾力相助，甚至幫她帶過孩子。

總之，工作中互相支持，生活上彼此關照，她們躬身踐行著化學所“創新、求是、團結、奉獻”的所風所訓和實驗室“綠色、敬業、創新、和諧”的室風室訓。

鑒于在科研中的突出表現，劉志敏、張建玲曾先后獲得中國科學院“巾幗建功”先進個人，“綠色溶劑性質與應用研究團隊”也獲得第十六屆中國青年女科學家獎團隊獎，入選科技部創新人才推進計劃重點領域“可再生碳資源清潔高效轉化”創新團隊。

當然，對于職業女性而言，如何平衡工作和生活是一個永恒的話題。在她們看來，新時代的女性科學家不僅要接受勇攀高峰的挑戰，也要以健康美麗、知性優雅展現時代風貌。“工作和生活兼顧，做美麗、堅韌的新時代職業女性。”劉志敏說。

有趣的是，在母親的角色里，她們從不“雞娃”，而是讓孩子們看到她們“雞自己”，從而激發出孩子學習的內在動力。“親測有效。”談到各自已經長大的女兒，劉志敏和張建玲都很自豪。而因為長期被“扔”在實驗室，劉會貞4歲的兒子已經背熟元素周期表，這在化學所被傳為一段佳話。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1002/ange.202200039

https://doi.org/10.1126/sciadv.abg0396

https://doi.org/10.1038/s41467-020-20878-7

https://doi.org/10.1016/j.xinn.2021.100189