【科技日?qǐng)?bào)】北理工王博團(tuán)隊(duì)新成果登上《自然》雜志
發(fā)布日期：2017-02-20 供稿：科技日?qǐng)?bào) 編輯：楊晶 審核：王征 閱讀次數(shù)：
原文標(biāo)題：織一張吸附PM2.5的網(wǎng)——北理工王博團(tuán)隊(duì)新成果登上《自然》雜志
最近找王博的人很多。外界的密集關(guān)注，源于本月初《自然》的一篇報(bào)道：北京理工大學(xué)王博教授團(tuán)隊(duì)，將金屬有機(jī)骨架化合物（MOFs）用于空氣過(guò)濾凈化。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，室溫下，該材料對(duì)PM2.5的濾出率可以達(dá)到99.5%。
新的凈化材料！而且，它不只是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室研究。王博透露，今年就會(huì)有應(yīng)用這種材料的產(chǎn)品問(wèn)世。
吸住、扒開(kāi)、分離 分子海綿這樣對(duì)付PM2.5
MOF究竟是什么？
王博從最基礎(chǔ)的概念講起。他打開(kāi)電腦，調(diào)出一幅幅MOF的結(jié)構(gòu)圖，盡量用通俗語(yǔ)言解釋這種材料的特性。此時(shí)，你開(kāi)始理解，為何“80后”教授王博常年能在學(xué)生的教學(xué)評(píng)價(jià)上拿到高分，即使從不點(diǎn)名，他的課堂有時(shí)還能爆滿。
MOF全稱為Metal—Organic Framework, 是一大類新型無(wú)機(jī)材料與有機(jī)高分子單體的原子級(jí)別復(fù)合物。宏觀世界的框架，離不開(kāi)“中心點(diǎn)”以及通過(guò)中心點(diǎn)連接的“梁”。微觀世界，同樣如此。各種無(wú)機(jī)金屬離子或團(tuán)簇與有機(jī)分子直接聚合，結(jié)成三維的有序的網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)。這類材料具有發(fā)達(dá)的納米級(jí)孔道，以一個(gè)MOF材料為例，其孔道為1.12納米。
可以想象一下，MOFs織成一張立體的網(wǎng)，網(wǎng)上布滿了密密麻麻的微小孔洞，科研人員精心調(diào)整它的尺寸、形狀或者結(jié)構(gòu)，以篩分不同類型的分子。這些微觀框架的“梁”上，可以加上不同性質(zhì)的官能團(tuán)。比如，若帶上堿性官能團(tuán)，它就能更“大力”地把酸性氣體“拽”進(jìn)來(lái)。
MOF的一大優(yōu)勢(shì)，是比表面積大。以其中的一類MOF材料為例，1克這種材料如果內(nèi)表面全部展開(kāi)，可以鋪展到8000平方米，覆蓋一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)。比表面積大，意味著材料的孔多；孔多，能吸附的氣體也就多，因此，人們也管MOF叫分子海綿，用它來(lái)儲(chǔ)存氣體。
這一次，王博用他研究了13年的MOF對(duì)付PM2.5。
PM2.5成分復(fù)雜，它實(shí)際上是一種氣溶膠，含有液體、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC），以及固體，這恰好給了新型的MOF膜（MOFilter）發(fā)揮作用的機(jī)會(huì)。王博團(tuán)隊(duì)研發(fā)的這種新型材料，會(huì)先用MOFilter的自身靜電荷捕捉PM2.5，堿性官能團(tuán)將助攻液體分子及VOC掉進(jìn)孔洞。這樣一來(lái)，留在材料表面的，就是失去了“隊(duì)友”的PM2.5中的固體，拿水即可清理。
北京理工大學(xué)良鄉(xiāng)校區(qū)王博團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室的一扇紗窗上，就“長(zhǎng)”著這層特殊的膜。它透氣也透光，用了一年多了，仍有上佳的過(guò)濾表現(xiàn)。
都是命運(yùn)最好的安排
用MOF過(guò)濾PM2.5，其實(shí)來(lái)自妻子的提議。她對(duì)王博說(shuō)，孩子老咳嗽，能不能研究下怎么凈化霧霾？
不過(guò)，這并不是一段用“靈光乍現(xiàn)”可以概括的科研經(jīng)歷。
回首自己的學(xué)術(shù)之路，王博文藝了一把：一切都是命運(yùn)最好的安排。
他曾想當(dāng)詩(shī)人，后來(lái)想當(dāng)物理學(xué)家。誤打誤撞被保送進(jìn)北大化學(xué)與分子工程學(xué)院后，他還一門心思想著轉(zhuǎn)系，直到他終于在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了化學(xué)之美。
“我曾經(jīng)最討厭英語(yǔ)和化學(xué)。誰(shuí)能想到呢，現(xiàn)在是要說(shuō)著英語(yǔ)做化學(xué)。” 王博笑著說(shuō)。
2004年，王博從北京大學(xué)化學(xué)專業(yè)本科畢業(yè)，就跟了MOF領(lǐng)域的大牛Omar M. Yaghi做研究。碩士期間，導(dǎo)師給王博的任務(wù)就是——用MOF材料，將空氣中的二氧化碳篩分出來(lái)。
他做到了。
導(dǎo)師給予盛贊：王博在創(chuàng)造歷史，他是個(gè)天才。因?yàn)檫@些評(píng)價(jià)，碩士畢業(yè)本打算去往工業(yè)界的王博，“熱血沸騰”，決定繼續(xù)攀學(xué)術(shù)的高峰。
從某種意義上來(lái)說(shuō)，Yaghi是位魔鬼導(dǎo)師。他單身，不過(guò)任何節(jié)日，將全部精力放在學(xué)術(shù)上。王博記得，有一次自己要過(guò)生日，朋友已訂好了地方開(kāi)party。當(dāng)天凌晨三點(diǎn)，導(dǎo)師一個(gè)電話過(guò)來(lái)，說(shuō)他有個(gè)特別好的想法，要跟王博討論。“我說(shuō)，現(xiàn)在是凌晨三點(diǎn)。導(dǎo)師說(shuō)：So？”王博無(wú)奈，跟導(dǎo)師約了白天詳聊。結(jié)果，他們倆在從早上8點(diǎn)聊到了晚上7點(diǎn)，“全程沒(méi)有吃飯”。
其實(shí)，在選擇Yaghi之前，王博就已打探到，這位老師以對(duì)學(xué)生要求嚴(yán)格著稱。“當(dāng)時(shí)想，要是念書(shū)是去享受的，干脆別念。累一點(diǎn)，但值得。”
博士提前畢業(yè)，王博打算投身學(xué)術(shù)界，又被導(dǎo)師拉住。Yaghi說(shuō)，一位學(xué)者論文能觸達(dá)的范圍有限。“但如果你的東西能去往工業(yè)界，研究變成產(chǎn)品，就可以讓每個(gè)人的生活好那么一點(diǎn)點(diǎn)。”
于是，王博去了工業(yè)界，參與了MOF材料的大批量生產(chǎn)。不過(guò)，他在工業(yè)界并沒(méi)有呆太久。為了追求更自由的科研，王博還是做起了學(xué)術(shù)，選了北京理工大學(xué)。
但工業(yè)界的經(jīng)歷并沒(méi)有浪費(fèi)。它提醒王博，在做科研時(shí)要考慮性價(jià)比。“盡量用簡(jiǎn)單手段解決復(fù)雜問(wèn)題。越簡(jiǎn)單的方法，越美。”王博想法很明確：成本得低，否則老百姓怎么用？
王博反復(fù)表示，科研不是“炫技”，要解決真問(wèn)題。
他正在這么做。
分享到：
