喻學(xué)鋒

■本報(bào)記者 沈春蕾

以石墨烯為代表的二維材料，被譽(yù)為21世紀(jì)的超級(jí)材料，有望發(fā)展成為下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的產(chǎn)業(yè)。2014年，黑磷作為二維材料領(lǐng)域的一顆新星，它的橫空出世迅速引起了國(guó)內(nèi)外科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛興趣。從最初的晶體管，到后來(lái)的光電子器件，再到催化、能源、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，黑磷展現(xiàn)出廣闊而巨大的應(yīng)用前景。

“我們已經(jīng)在黑磷晶體制備技術(shù)領(lǐng)域首次實(shí)現(xiàn)單管50克的新突破。”日前，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱中科院深圳先進(jìn)院）研究員喻學(xué)鋒在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示，“選擇研究黑磷這一新材料，我們是認(rèn)真的，不只是為了發(fā)論文，更希望將這一新材料推廣實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。”

“別人重論文，我們重應(yīng)用”

2014年，喻學(xué)鋒決定放棄大學(xué)里安穩(wěn)的工作和生活，南下深圳從事新材料研究。“當(dāng)年，黑磷仍是‘埋在沙土下未被發(fā)掘的黑金’。”喻學(xué)鋒回憶道，那時(shí)候國(guó)內(nèi)外都是剛開(kāi)始關(guān)注黑磷這一新材料。

2014年也是我國(guó)黑磷基礎(chǔ)研究發(fā)展的關(guān)鍵一年，先后有多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)在《自然》子刊就黑磷研究發(fā)表重要的成果文章。喻學(xué)鋒告訴記者：“我們是國(guó)際上最早一批從事黑磷研究的團(tuán)隊(duì)，并且我們?cè)谘芯恐�初就明確地告訴自己，不僅要發(fā)論文，還要將黑磷做到產(chǎn)業(yè)化。”

懷著這樣的目標(biāo)，喻學(xué)鋒帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)先從基礎(chǔ)研究做起。2015年，喻學(xué)鋒與香港城市大學(xué)教授朱劍豪等合作，先后高效制備出黑磷量子點(diǎn)和黑磷納米片，在國(guó)際上首次解決了黑磷的穩(wěn)定性難題。相關(guān)研究論文連續(xù)發(fā)表在國(guó)際權(quán)威刊物《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上，并被選為封面報(bào)道及熱點(diǎn)文章。

緊接著，喻學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)圍繞著黑磷的可控制備、界面調(diào)控和應(yīng)用拓展，多篇重要成果先后于《自然》子刊等刊物發(fā)表。今年，在黑磷的光催化技術(shù)方面，喻學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)成功制備出黑磷/鉑、黑磷/氮化碳等系列光催化劑，比當(dāng)前光催化劑具有更高的太陽(yáng)光利用率和效率，在太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)的有機(jī)催化反應(yīng)和光催化產(chǎn)氫等方面展現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景，相關(guān)研究成果發(fā)表在材料領(lǐng)域的權(quán)威刊物《先進(jìn)材料》和《先進(jìn)科學(xué)》上。

“發(fā)文章不是我們的最終目的，別人重論文，我們重應(yīng)用。”喻學(xué)鋒心里比誰(shuí)都清楚，“但要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，必須要有過(guò)硬的理論研究基礎(chǔ)。”

由于一開(kāi)始就瞄準(zhǔn)黑磷的應(yīng)用研究，到2016年，喻學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掌握了相對(duì)成熟的黑磷制備和界面調(diào)控技術(shù)，成功制備出高穩(wěn)定性黑磷，為黑磷的規(guī)�；�制備和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

“成立公司我們是被動(dòng)的”

“團(tuán)隊(duì)在黑磷研究領(lǐng)域的動(dòng)靜先后吸引了國(guó)內(nèi)多家化工龍頭企業(yè)的關(guān)注。”喻學(xué)鋒告訴記者，“由于雙方理念一致，我們很快就確定了黑磷產(chǎn)業(yè)化合作的對(duì)象——湖北興發(fā)集團(tuán)。”

2016年8月，中科院深圳先進(jìn)院產(chǎn)業(yè)化全資子公司深圳中科先進(jìn)投資管理有限公司與湖北興發(fā)集團(tuán)、重慶中科渝礦創(chuàng)業(yè)孵化器有限公司合作，三方?jīng)Q定共同投資組建湖北中科墨磷科技有限公司。

“成立公司，其實(shí)我們是被動(dòng)的。”喻學(xué)鋒表示，與湖北興發(fā)集團(tuán)的合作，最初源于中科院深圳先進(jìn)院為黑磷成果召開(kāi)的專場(chǎng)對(duì)接會(huì)。“通過(guò)成果、市場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)、人才、宣傳等創(chuàng)新資源的大協(xié)同，中科院深圳先進(jìn)院建立起了科研人員與市場(chǎng)的無(wú)縫對(duì)接，就這樣不知不覺(jué)中，我們的黑磷制備技術(shù)走上了自己的產(chǎn)業(yè)化之路。”

今年4月，湖北興發(fā)集團(tuán)董事長(zhǎng)李國(guó)璋專程前往中科院深圳先進(jìn)院參加了黑磷聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的年度總結(jié)會(huì)。喻學(xué)鋒介紹道，我們前期部分產(chǎn)品已經(jīng)完成了小試，下一步將要開(kāi)展中試，進(jìn)一步降低黑磷制備的價(jià)格和成本。

喻學(xué)鋒自己就是湖北人，跟湖北興發(fā)集團(tuán)的合作，他頗有感慨：“能將技術(shù)在家鄉(xiāng)落地也是我的心愿。后續(xù)我們還將合作開(kāi)發(fā)高附加值的黑磷新材料產(chǎn)品。”

發(fā)掘產(chǎn)品的高附加值

因采用太陽(yáng)能電解水制氫的過(guò)程沒(méi)有碳排放，以清潔環(huán)保著稱的氫能源備受關(guān)注。為此，喻學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)成功制備出的系列黑磷復(fù)合光催化劑，在清潔能源、工業(yè)催化等方面無(wú)疑應(yīng)用前景巨大。

除了催化劑，喻學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)還圍繞黑磷材料開(kāi)展多類型新產(chǎn)品的嘗試，包括光電子器件、生物醫(yī)學(xué)等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。“我國(guó)磷礦儲(chǔ)量居世界第2位，但當(dāng)前磷化工產(chǎn)品的附加值普遍較低，黑磷的出現(xiàn)為磷化工產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型帶來(lái)了新的希望。”

喻學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)要做的就是改變磷化工產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀。“從小試到中試，再到大規(guī)模制備，我們將學(xué)術(shù)和應(yīng)用深入結(jié)合，推動(dòng)黑磷制備和應(yīng)用技術(shù)的不斷前進(jìn)。”

“做產(chǎn)業(yè)化跟單純做科研發(fā)論文不一樣。”喻學(xué)鋒感嘆道，“作為一種底層原材料，黑磷的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)不僅難度大，而且沒(méi)有可以參考和借鑒的經(jīng)驗(yàn)，需要自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并尋找解決方案。”

要實(shí)現(xiàn)黑磷的產(chǎn)業(yè)化，就需要放大生產(chǎn)。“磷元素非�；顫�，控制不好就可能出現(xiàn)危險(xiǎn)，因此，我們還需要開(kāi)發(fā)出一套規(guī)范的生產(chǎn)工藝流程。”喻學(xué)鋒指出，“生產(chǎn)工藝放大的問(wèn)題得到解決，意味著我們向黑磷的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程又進(jìn)了一大步。”

而在產(chǎn)業(yè)化推廣的進(jìn)程中，得到中科院STS雙創(chuàng)引導(dǎo)項(xiàng)目給予的支持，讓喻學(xué)鋒信心倍增：“中科院是我們堅(jiān)強(qiáng)的后盾，不僅幫助我們建立了團(tuán)隊(duì)，還幫助我們成功對(duì)接產(chǎn)業(yè)和資本，在這些幫助下，未來(lái)我們有信心成為黑磷行業(yè)的引領(lǐng)者。”

除了跟湖北興發(fā)集團(tuán)的合作，喻學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)還在深圳成立了一家子公司。“我們希望這家公司能提供高質(zhì)量的科研級(jí)黑磷產(chǎn)品，做好原材料的攻關(guān)，進(jìn)一步推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”