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【CONNECT实验室／01】荣登全球高被引用科学家，王伟俊教授：年轻拼一把，每年持续发表新文献

刚过的世界地球日（4月22日）主题为“我们的能量，我们的星球”，呼吁加速向可再生能源转型，共同应对气候危机。近年许多的科研开发项目，投入大量资金，积极走在再生能源的路上。促进生产再生能源的原理和过程，普罗大众不容易理解。经由厦门大学马来西亚分校能源与化学工程学院助理院长王伟俊教授讲解，以及带领参观该校的纳米能源与催化技术卓越中心（CONNECT），从中了解到催化成再生能源的原料就是人们生活中常接触得到的元素，通过催化剂转化成再生能源，研究纳米科技和再生能源的可能。报道：本刊关丽玲摄影：本报黄安健厦门大学马来西亚分校于2021年10月10日成立“纳米能源与催化技术卓越中心”（Center of Excellence for NaNo Energy & Catalysis Technology , CONNECT），旨在推动马来西亚及全球的纳米技术与材料研究，同时通过促进研究机构、组织与产业之间的合作，为可持续发展目标做出贡献，例如提供可负担且清洁的能源，以及应对气候变化。身兼CONNECT中心主任的王伟俊解释，CONNECT包含了纳米材料的制备、催化与太阳能驱动的燃料转化、能源储存、运算纳米技术模型四大方向。 “纳米材料必须用高端显微镜来测试催化材料。二氧化碳会导致温室效应，从催化过程中的应用，如氢气产生、二氧化碳还原、降低二氧化碳，可以通过催化剂转化成更好的能量，如一氧化碳、甲烷、甲醇等等，这些产物都有高能量价值，有助于促成碳循环，与马来西亚力争在2050年实现碳中和的国家目标高度契合。” 二氧化碳捕捉很重要，催化剂就是CONNECT在行的方向，用的催化剂如碳基材料、石墨烯、金属基材料包括金属硫化物以及层状双氢氧化物材料如硫化锌铟和磷化镍等来转换二氧化碳。 “这类科研是需要很多方向的专业，不只是靠个人，不可能每个人都懂所有方向。我本身是在行于纳米材料的制备、催化过程、储存和转换成电，这过程会再排放二氧化碳，并重新利用二氧化碳，从而形成一个碳生态系统。” 从实验成果到工业生产，可能涉及好几年的过程。研发人员要了解市场需求，但市场看重经济效益，不可能会等个10年科研结果。王伟俊表示，因此必须找个平衡点，例如，由隶属于科学、工艺及革新部的大马纳米公司（NanoMalaysia Berhad）成为企业与学术研究的桥梁。 3个合作项目已获得研究经费现阶段，CONNECT与大马纳米机构有3个合作项目。第一个已经完成及获得专利的项目是在2022年1月启动的“应用水分子产生氢气制备纳米光催化剂”，特点是此催化剂不仅能吸收热，也能吸收光。此项目的经费约60万令吉。王伟俊接着分享，第二个是很大的项目──“把生物甲烷转换成石墨稀和氢气” ，此研究在科艺部旗下的生物质创新循环经济计划（Biomass Innovation Circular Economy Program, BICEP）下进行，一共获得该部超过1000万令吉的研究经费。王伟俊解释，棕油种植产生许多废弃的树干、空果串、种子和棕油，他们研究把生物甲烷转换化成石墨稀和氢气以减少沼气，用微波等离子体产生高质量的纳米产物以及氢气排放，不仅解决了沼气问题，也把甲烷转化成石墨稀和氢气，一举两得。石墨稀是很好的导电体，这些高质量纳米材料抗拉和机械强度都很高。这项计划将从小规模生产即1年生产3至4公斤的石墨稀，目标是进阶到一年40公斤的大规模生产量，厦大马校也将建设一个至少150平方公尺面积的新实验室。接下来就是工业化的阶段，此成果可以用在手套、电池、冷气、绿色氢气生产，必须找到可以达成共识的企业合作。 CONNECT的第三个约1300万令吉的项目──“光催化产氢与储存技术的规模化应用于燃料电池与能源储存装置”于今年初开始，将制造硅催化太阳能燃料板，将太阳能转化为氢气，并通过储氢的燃料电池来形成一个生态系统。了解催化剂性质是使命很多的化学工程研究都着重在催化剂，王伟俊表示，一个高质量的产物必须达到高稳定生产，从化工的角度一定是催化，转化之后不只是还原，同时也做到氧化，这肯定是很好的催化剂。当催化剂有很好的选择，不需要经过分离过程，如把二氧化碳转成绿色甲醇，就可以减少下游的过程，不需要用蒸馏来分离甲醇，可以降低成本。该技术是CONNECT获国油（Petronas）逾百万令吉资助项目的脱碳核心。化学工程师要寻找的是如何突破新的催化剂，因为催化剂带动了整个反应过程。不佳的催化剂会导致生产效率低，过程耗时就没意义且成本高昂，失去实际应用价值。 “身为化工教授，我们的使命是深入了解催化剂的性质，通过表征仪器去识别其形貌、特征等等。工业化技术的实现源于扎实的实验室研究，只有在基础扎实的前提下，才能挖掘其未来潜力。” 研究成果6次跻身全球前1% 2024年对王伟俊来说是丰硕的一年，不仅CONNECT有不错的成绩单，还晋升了教授级别，并担任韩国大学的兼职教授。他也荣获由高等教育部长拿督斯里赞比里颁发的2024年马来西亚Scopus研究卓越奖（Malaysia Scopus Research Excellence Awards）的“突破性贡献”奖。马来西亚Scopus研究卓越奖分为3个类别：突破性贡献奖（9人）、研究创新奖（4人）、社会影响力奖（6人）。此外，同在去年11月中，他荣登2024年科睿唯安（Clarivate Analytics）全球“高被引科学家”名单，成为仅有的马来西亚籍的两位获奖者之一（注：入榜的有4位大马学者，其中两位非大马籍）。这一荣誉旨在表彰研究成果跻身全球前1%的科学家，即是全世界仅有 6886科学家入榜。这已是他自2019年开始，第6次入榜Clarivate。当然，他也维持入榜史丹福大学的全球前2%顶尖科学家排名。以上极具分量的奖项给予了现年36岁的王伟俊很高的学术肯定。王伟俊除了指导12名硕士和博士生以及4名博士后，目前仍有教导学士和硕士学生，并把他们带进CONNECT团队，参与使用纳米技术和高级纳米材料，促进清洁能源及转化，希望可以栽培更多的年轻学者。 CONNECT成员大多是化学工程背景，但由于是跨领域研究，有的成员来自数学、人工智慧、物理、机械工程、电气工程背景。“我们的研究涉及多学科的知识，要不很难形成完善的生态系统。” 自认是工作狂能够一直维持高度被引用学者（简称“高被引学者”），是整合王伟俊过去10年在科学研究的耕耘。“我常跟学生说，1年的成就可能会带动未来的整个发展，并且要专业和诚信。现在很多学术造假的事件发生，有学者可能为了达标和一时的成就造假。Clarivate就是很有公信力的机构，一旦发现有造假的记录，就会从榜单中除名。” 王伟俊之所以可以做到高被引，是因为每年持续发表新文献，新的文献表示是新的科技发展和趋势。王伟俊目前身兼教学、研究及管理，他是如何分配时间？“老实说，我很难做到Work-life balance，我是个工作狂！我相信年轻就可以刻苦耐劳，就再拼一波吧！至少尝试过，不留遗憾。” 从事研究工作，为了经费必须四处打交道，也要常向资助单位更新研究进展。“管理这门学问，我还在学习，因为真不容易，不可能十全十美，但我觉得总有一天会比昨天、去年做得更好。” 王伟俊同时是多个国际期刊的编委和审稿人，当编委的好处是会知道许多的最新方向，审稿人是看整个研究的质量、创新点和影响。他也参加研讨会，透过交流了解新趋势，这些都是他涉取新知的管道。王伟俊2012年毕业于大马蒙纳士化学工程学位，之后凭一级荣誉学位直跳博士，2016年博士毕业。他从小虽成绩名列前茅，其实在中小学时期很怕压力，但渐渐将压力转为动力，尽其所能维持自己的目标。平时工作也会在忙碌中放松自己，享受美食和旅行，为自己找到减压的方式。相关稿件: 在CONNECT实验室寻找应对气候变化之法更多【新教育】: 【升学管道／01】直接招生Direct Intake，通往公立大学的另一扇门【升学管道／02】以直接招生途径进入公立大学，学费是否划算？

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【CONNECT实验室／02】在CONNECT实验室寻找应对气候变化之法

化学工程学士是四年制课程，学生必须在大四完成毕业研究项目。厦门大学马来西亚分校能源与化学工程学院助理院长、CONNECT中心创始人兼主任王伟俊教授会把化工研究的个案带入课堂，学生一般会学习传统的化工学科包括天然气、石油、蒸汽甲烷重整等天然材料，他会分享纳米材料、能源材料，让学生认识最新的发展，分析已经存在的材料对环境的影响，化工专业可以思考未来可以实行的降解和转换解决方案。 AI现在大热趋势，王伟俊认同AI领域的重要，但他不保证未来10年会否保持热长度。“20年前化学工程已经存在，可能一时曾面临瓶颈，但我相信有瓶颈之后就会再度活跃，一旦人才变少了就会有这方面人才的需求。” 新一代的年轻学者目前的想法或许是韩大数据或AI发展，他相信工程的地位仍然稳固，当然课纲要与时并进，融入新科技元素如大数据模拟，让研发成果事半功倍。那么，纳米能源与催化技术卓越中心（CONNECT）是如何推动纳米材料制备、催化与太阳能驱动的燃料转化、能源储存、运算纳米技术四大方向？王伟俊与CONNECT成员讲解实验室里的研究实况。报道：本刊关丽玲摄影：本报黄安健 ▲ CONNECT其中一间实验室──等离子体能源创新中心（Plasma Energy Innovation Hub）。 ▲这是CONNECT的其中一间实验室，主要进行人工光合作用的实验（Hub for Artificial Photosynthesis）。 1.材料的制备 ▲氮化碳（Carbon Nitride）是很好的光与电催化剂，可以用来产生氢气、二氧化碳转换、塑料降解、过氧化氢生成及硝酸盐还原为氨等。除了生产氮化碳，CONNECT也做了很多合成材料，如金属硫化物（Metal Sulfide）及其他二维材料如层状双氢氧化物（Layered Double Hydroxide），常用于催化剂、吸附剂、电池材料等领域。 ▲▼王伟俊要求学生在使用仪器和设备时，标注正在进行的实验项目名称。 2.催化与太阳能驱动的燃料转化 ▲ 来自印尼的硕士生奈尔解释，由电力驱动的催化剂，通过焦点调节器，设置向催化剂输入的电力。催化剂在这里与海水反应，生成氢气和氧气，这就是水的主要成分。氢气将以气体形式释放，并流入气体检测装置（气相色谱仪），从中检测到的氢气量及效率。 ▲这是一种吸附催化剂的导电底物（Conductive Substrate），很多孔的底物可以很好的补捉粉状催化剂，之后用电化学工作站进行电催化。CONNECT学生在测试电催化的循环性，目前已进行了200个小时二氧化碳还原的实验。 ▲催化剂与海水发生反应，生成氢气（左）和氧气（右）。 ▲傅杰示范以光催化进行二氧化碳还原，氙灯是模拟太阳光谱，照射在反应器，显示催化剂不仅可以吸收光，同时产生反应，过程产出的能源产物，并以色谱仪检测。 ▲石墨稀是很好的导电体，产生的高质量纳米材料抗拉和机械强度都很高。 ▲生产过程中利用氩气在微波的帮助下产生等离子体，其温度比气体高。透过这状态可以把甲烷从原子和分子分裂，形成碳原子，重新组合最终形成石墨稀。这就是CONNECT的目标，明年必须生产40公斤的石墨稀。 3.能源储存 ▲ 助理教授陈吉祥（左）讲解光催化片流动电池（Photocatalyst sheet flow cell）结合流动电池的工作原理，用于能源转换或存储。 4.运算纳米技术模型 ▲王伟俊在纳米表征中心（Nano-Characterization Hub）讲解，用肉眼看不到催化剂的面积，必须用高端仪器（BET）来精确测量。 ▲研究生在测量催化剂的形貌和局部表面电势。相关稿件: 【CONNECT实验室／01】荣登全球高被引用科学家，王伟俊教授：年轻拼一把，每年持续发表新文献更多【新教育】: 【升学管道／01】直接招生Direct Intake，通往公立大学的另一扇门【升学管道／02】以直接招生途径进入公立大学，学费是否划算？

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