给空气做“深度净化”，把论文写在祖国大地上——北工大科研团队的他投身“双碳”攻坚战

2026-03-21 11:10 来源: 北京号

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像“海绵”一样的金属有机框架材料可用于吸附并减少空气中的有害气体，吸附能力远超于普通活性炭材料。它在北工大材料科学与工程学院化学工程与技术专业2022级博士生赵砚珑手中，被叫作“超级吸附剂”。从实验室的毫克级合成，到工厂的公斤级量产；从农药残留检测，到响应国家“双碳”战略的温室气体捕集——“空气清道夫”赵砚珑的研究，正在一步步从科研论文走向实际应用。他以第一作者发表SCI高水平期刊论文7篇、总影响因子127，以主要发明人授权国家发明专利3项，荣获多个荣誉及奖项。他说，这条路不是一个人走出来的。

赵砚珑的研究方向是将金属有机框架材料应用于温室气体的捕集。该材料由金属离子与有机配体组装而成，可以形象地理解为一种吸附空气中“坏东西”的“超级吸附剂”。

为了让这个听起来有些抽象的概念更易懂，赵砚珑用海绵来打比方，他边比划边解释：“普通海绵靠着杂乱无章、大小不一的孔洞吸水。相比之下，金属有机框架材料的孔洞可以根据需求进行定向设计，且孔洞大小较为均一可控，极大地提升了材料的捕获能力。这种特性，使它在分离混合物时更灵活。”具体到研究内容，主要可以分为两个层面：一是温室气体捕获，用吸附剂回收二氧化碳、甲烷等温室气体，积极响应国家“双碳”战略；二是有毒气体净化，针对甲醛、苯等潜伏在室内的“隐形杀手”，通过材料吸附来提升空气质量。

相比沸石、活性炭等传统吸附剂材料，金属有机框架材料的显著优势是“可定制”——无论是孔洞的大小、结构，还是孔道表面的化学环境都能根据目标分子的特性精准调控。更重要的是，该材料吸附能力远超于普通活性炭。

然而，优势背后也有现实的门槛。从原料采购到合成过程，金属有机框架材料的成本一直居高不下。为了让技术走出实验室、走向实际应用，赵砚珑决定从源头下手“降本增效”，逐渐摸索便宜廉价的金属和配体作为原料，合成方法逐渐优化成更为绿色与高效的途径。

这条路并不好走。赵砚珑前前后后开发、筛选了百余种材料组合，让改良后的材料逐渐具备了落地应用的潜力——电厂废气处理、石油炼化过程中的烃类分离、煤层气提纯、碳捕集等场景，它都能派上用场。此外，他还设计了模块化吸附装置原型，优化了放大工艺，成功实现吸附剂从毫克级到公斤级的稳定生产，为材料从实验室走向工业应用铺平了道路。

学术上，赵砚珑也交出一份扎实答卷。他以第一作者发表SCI高水平期刊论文7篇，总影响因子127；作为主要发明人，已授权国家发明专利3项，另有1项国外专利已受理。至于荣誉，几乎能拿的他都拿了个遍：中国科协青年人才托举工程博士生、博士研究生国家奖学金、校研究生三好学生、校研究生优秀学生干部、校优秀共产党员、校博士创新奖学金、校长奖学金……这些沉甸甸的奖项，记录着他一路走来的每一步。

清零，再出发

大三那年，赵砚珑决心考研。

经过一年的努力，赵砚珑以学院第一的成绩，加入李建荣教授团队，主攻金属有机框架材料的检测应用，用这种材料去“揪出”农药残留、水中重金属等看不见的污染物。

原本赵砚珑以为，这条路会这么一直走下去。然而几年后，随着国家“双碳”政策全面推进，温室气体吸附分离成了热点。恰好组内新增相关课题，于是刚读博的赵砚珑决定，把研究方向从污染物检测转为温室气体捕集，让自己的科研道路紧紧围绕国家战略需求。

但转型的难，只有赵砚珑自己最清楚。硕士期间积累的经验，到了新领域几乎用不上。实验怎么设计、用什么仪器、论文怎么写都得从头学起。那段时间，是他科研生涯里最吃力，也最“补课”的日子。用他的话说，“要花加倍的时间去学习，才能勉强跟上进度。”

而赵砚珑确实做到了。他不仅跟上，还跑到了前面。

回头看这段路，赵砚珑说，最该感谢的人，是导师李建荣教授。其实早在本科时，李老师的课就给他留下了很深的印象——再难懂的知识，到了李老师嘴里，都能用最朴素的话讲清楚，那种“大道至简”的风格，让赵砚珑第一次觉得科研也没那么遥远。后来进了课题组，他才发现，李老师的“简”，背后是极致的“细”。每周李老师都和每位学生讨论，常提醒大家多看文献、多和同门讨论，别自己闷着头做。

科研路上难免受挫。投稿屡屡被拒的那段日子，赵砚珑没少受打击。每当这时，李建荣教授总会耐心陪他一起看审稿意见，分析期刊风格，一遍遍改论文。他最常挂在嘴边的几句话，赵砚珑到现在都记得清楚：“动手之前先动脑。”“想清楚为什么去做，再想怎么做。”“做科研要用巧劲儿，抓住重点。”……课题组的张鑫教授也常把学术前沿论文分享给大家，带着他们一遍遍梳理数据，找那些藏在细节里的创新点。

正是在老师们的引领下，赵砚珑在一次次重复、一次次推翻、一次次重来的日子里，慢慢锚定了方向。

请听好：别辜负时光

进组初期，赵砚珑写论文、做实验没什么经验，师兄师姐们没少帮忙。回忆起那段日子，他语气里带着感激：“他们特别耐心，给了我很多建议，让我少走了很多弯路。”有时实验室新到仪器，大家一起摸索、一起调试，谁琢磨出点门道，马上就跟大家分享。正是这些并肩作战的时刻，让赵砚珑心里涌起一股暖意：“和同门一起往前冲，你会发现，科研这条路虽然不易，但你从来不是一个人！”

科研之外，课题组也有松弛时刻。休息时，组内同窗打篮球、约饭是常事，李老师有时也加入他们，边打球边聊天，球场上的他少了实验室里的严肃，多了几分随和，亦师亦友。每年的集体出游也让大家倍感期待——几十号人浩浩荡荡去爬山，累了就坐下来聊聊天。山风一吹，平时的科研压力好像也跟着散了。在这些轻松的时刻里，大家慢慢走近了彼此，也读懂了彼此。

回顾这几年，赵砚珑说得诚恳：“在导师的指导和同门的帮助下，我才一点一点‘磨’出些成果。没有他们，我走不到今天。”

如今，即将毕业，赵砚珑签约了中石化石油化工科学研究院。他想把科研成果更精准地落到实际应用中。聊起对学弟学妹们的建议，他想了想，语气放缓了些：“早点规划总没错。本科阶段既要活得精彩，也得有目标。但科研急不得，得尊重规律。遇到问题就老老实实分析、解决，情绪稳住，脚站稳了，问题自然就解开了。”他顿了顿，又补了一句：“每个求学阶段都会收获成长，别辜负了那段时光。”