编者按：11月2日，第十四届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛决赛在西安交通大学圆满落幕。我省高校获奖数较上届同比增长33%，获金奖7件、银奖9件，获奖总数、金奖数创历届之最。其中，福州大学化学学院王伟浩主导的《“碳”索未来——CO2 高效定向转化催化剂供应商》项目荣获生态文明建设和绿色低碳发展赛道金奖。

此前，该团队获得中国国际大学生创新大赛(2024)高教主赛道金奖、十三届挑战杯福建省创业计划竞赛金奖、福建省大学生创新大赛金奖等荣誉。

团队在实验室工作 团队供图

攻坚十载，福州大学碳索未来团队通过特定的催化剂加速化学反应，将二氧化碳转化为有价值的化学品或液体燃料，实现催化剂使用寿命延长27.6%、催化效率提升110%，99%的二氧化碳变废为宝，推动中国工业降碳减排。

国产工业催化剂急需一条创新之路

近年来，全球碳排放量与中国碳排放量逐年递增，温室效应严重破坏环境。其中，工业排放部门碳排放量占我国碳排放量的90%，因碳排放量超标而关停的工厂全国达47000多家。

“我从小就了解到，工厂排放出的二氧化碳会造成温室效应，过度吸入二氧化碳对工人身体也会产生危害。”成长于化工世家的王伟浩在耳濡目染下，决定选择化学专业，用所学知识去解决中国工业降碳减排的问题。

今年9月，国家发展改革委办公厅、生态环境部办公厅等部门印发《碳排放计量能力建设指导目录（2024版）》，表明我国持续推进碳达峰、碳中和目标进程。

为响应国家“碳达峰”、“碳中和”的号召，碳索未来团队走访全国31家企业，调研企业碳排放难题。团队发现，当前我国企业碳排放量较大、缺乏处理碳排放的技术与手段，部分企业采用碳捕捉封装法以解决碳排放问题，但这一方法成本高、易泄漏。

“企业迫切希望去寻求一条路径以解决二氧化碳排放问题，同时，他们希望合成一些所需产品，催化剂的成本也是他们重点关注的一方面。”团队指导老师谭理说。

国家鼓励企业采用催化转化法，用特定催化剂加速化学反应，将二氧化碳变废为宝。而工业催化剂是催化转化法的关键，但目前国际催化剂市场呈现海外巨头寡占形式，团队深知国产工业催化剂急需走出一条不一样的创新之路。

组建于 2022 年的碳索未来团队站在巨人的肩膀上，“我们福州大学是以理工科为主的学校，有多个化学化工相关的国家级实验平台。福大在相关领域有着良好的科研积淀，比如魏可镁院士、付贤智院士等行业专家都造诣颇深。”团队学生负责人王伟浩告诉记者，三代福大人攻坚克难十四载，深耕催化研究，团队是在指导老师谭理教授与博士生师兄既有科研成果的基础上进行创新与推广。

只用“西瓜籽”，节约“瓜瓤”

传统上，用于甲醇合成的工业铜催化剂第一步都是要经过氢气的预处理、先去还原催化剂再进行催化过程。由于一次实验失误，实验团队一名博士生在程序设置上将10小时还原时间设置成了10分钟，催化剂就去跑反应了，但他们偶然发现这个催化剂的性能还不错，并从中得到启发，谭理心想：“是不是对于甲醇合成的铜催化剂，它并不需要一个完全还原的状态，或者说并非只有还原态的铜才能起到这样的效果？”

然而相关研究体系是非常复杂的，由于铜是变价金属，它在反应过程中的微观结构的捕捉非常困难。接下来，师生团队又进行了长年累月的实验研究。

谭理老师告诉记者，为了精准观测反应状态中铜的配位环境，需要利用国家大科学装置，师生轮班几天几夜、通宵达旦地去做实验，最终才捕获到这样的一个结构。

随后几年，针对市售工业催化剂存在循环寿命短、耗材成本高、催化产物杂的三大痛点，碳索未来第四代团队成功研制出全新高端国产工业催化剂——卡兹一号，在较低温度实现二氧化碳到目标产品定向转化，催化效率得到了极大的提升，“相对温和的反应条件可节约工业过程升温降温所需的人力与财力。”谭理老师解释，卡兹一号寿命长、效率高、成本低。

王伟浩表示：“从实验室的催化剂制备到产品中试，再到实际的检测和应用，团队将产品一步一步推广出去，走向市场与工业领域。我们还发表论文、申请专利，完善了上下游专利保护群。”

技术亮点何在？

谭理老师将核心技术形象地比喻成“从西瓜里精准挑出西瓜籽”。团队从小铜簇里挑出单原子铜，使催化剂具有更高的原子利用率和活性，相较于使用一整个“西瓜”，团队降低了催化剂中金属的用量，令催化效率更高，而且节约出的“瓜瓤”还可以另作他用，降低催化材料成本。

通过这一技术，团队缩减了48.3%的耗材成本，耗材成本每吨降低了3万元，响应了企业需求。江苏绿科新材料有限公司的相关负责人这样评价卡兹一号催化剂：“产品各项性能优秀，解决了我司生产过程中产生大量二氧化碳无法处理的问题，选择性高、副产物少，大大提高了我公司生产效益！”

迭代升级，持续推进双碳远景落实

谈及夺金最关键的要素，团队学生负责人王伟浩提到：“最关键的点肯定是本身技术要过硬。此外，打造一个强大的、有工作能力且团结一心的团队，也至关重要。这是我们福大此次比赛能够实现本赛道‘0’到‘1’飞跃的重要因素。”

碳索未来第四代团队是一支完全由本科生组成的团队。来自化学学院、经管学院、厦门工艺美术学院、梅努斯学院的不同专业的学生发挥自身学科优势，分别负责团队的技术迭代、商业分析和模型构建。

从校赛、省赛再到国赛，一路披荆斩棘。在巨大的压力下，团队成员们守住了心理防线，坚持到比赛最后一刻。在日益密切的交流中，他们是携手攻克难关的战友，更成为彼此亲密的伙伴。

提到参加科创类比赛的收获与成长，王伟浩脱口而出：“以赛促学，”通过比赛，他和团队成员的化学专业素养得到提升，也为未来的研究生阶段积累了科研经验，“我很高兴能够认识这群志同道合的好朋友，我们团结一心、共同经历了无数个难熬的日日夜夜。比赛还提升了我们的抗压能力，这是我们面对未来学习与生活的底气。”

展望未来，碳索未来团队将与炼焦煤资源绿色开发全国重点实验室合作研发“卡兹二号”产品，助力焦炭煤炭行业绿色转型。“虽然我们团队2021级的成员基本上都已保研，但未来我们团队是不会解散的，大家在各自的科研领域或者商业方面都会再陆续去推进相关事务。”王伟浩告诉记者。

谭理老师表示，焦炭煤炭行业的尾气中含有羰基硫、氯化氢等毒害气体，团队计划设计出不会在有毒气体里“中毒”的卡兹二号催化剂，“在催化剂升级完以后呢，我们希望可以进一步的去丰富下游产品的种类，未来考虑去发展精细化学品方面的研究。”

“碳”寻绿色路，“索”向未来行。福州大学碳索未来团队将推进催化剂迭代升级，促进化学化工绿色发展与产业变革，增强生态文明建设，助力国家双碳远景落实，开拓海外市场，为世界降碳减排交出中国答案。（828-3）