丘成桐中学科学奖由中国著名数学大师丘成桐先生于年为全球华人中学生设立。原先仅数学一类奖项,如今历经十几年,已发展出:数学、物理、化学、生物、计算机、经济金融建模六大学科为基础的中学生科研创新能力培养模式。
年全球化学金奖获奖作品解析
Title:PlantedBeanSprouts-DerivedTransitionMetal-DopedCarbonNanosheetsfor
ElectrocatalysisofCO2ReductionandHydrogenEvolutionReaction.
Abstract:ElectrocatalysisCO2reductioncanconvertCO2intoimportantfuelsandchemicalstoreachartificialcarbonsequestration.Thissubjectputsforwardanewconcept"plantedcatalyst",whichmeansthatduringthegrowthofsoybeansintobeansprouts,metalionsareabsorbedintotheplantsandfixed.
Comparedwiththetraditionalsoaking-methodcatalysts,this“plantedcatalyst”withthespecialstructureandgoodperformancecanbeobtained.Itcanbeseenthatplant-derivedcarboncatalysthasthefeasibilityofhigherperformanceandhasagoodprospect.
Keywords:CO2electrocatalysis,
waterelectrolysis,catalyst,
beansprouts,biomasscarbonmaterials.
题目:种植豆芽菜衍生的碳负载过渡金属纳米颗粒在电催化中能源转化的应用
摘要:电催化CO2还原可将CO2转换成重要的燃料和化学品,实现人工固碳。本课题提出一个新概念“种出来的催化剂”,其为黄豆在生长a成为豆芽菜的过程中,将金属离子吸收进体内并将其固定。通过与传统浸泡所得的催化剂做对照试验,可得到特殊结构与性能良好的催化剂。可见植物衍生碳材料催化剂具有更高性能的可行性,具有良好前景。
关键字:二氧化碳还原,电解水,催化剂,豆芽菜,生物质碳材料。
首先,我们从选题学科上解析,该论文是获得金奖的关键所在。
该选题《种植豆芽菜衍生的碳负载过渡金属纳米颗粒在电催化中能源转化的应用》理论知识在高中化学的基础上还涉及了“生物化学”(大学课程)、“电化学原理”(大学本科及硕士课程)、“物理化学”(大学课程)等诸多课程,证明了该同学有极强的理论功底。
其次,该课题不是单一的化学学科课题,也结合了大量生物学方面的知识,是标准的创新型交叉学科课题,这种交叉学科课题是国家非常支持的,在年教育部也积极出台《交叉学科设置与管理办法》来鼓励大学开展交叉学科教学、激励硕博士进行交叉学科选题,因此可以看出交叉学科是未来发展的大势所趋。
而一个高中生竟具有如此前瞻性的思考能力,并将其付诸实践,可能这就是该同学能以此获得丘赛金奖的点睛之笔。
思客精讲
选题背景围绕二氧化碳还原开展,是“双碳”背景下的重点研究方向,选题同时结合了国家战略发展的大背景,也与“十四五”规划所提出的发展目标不谋而合,因此若后续深入研究并形成完善的研究体系,那么其成果将具有很强的商业化应用价值。
此篇论文想法创新性极强,此前从未有人尝试,为二氧化碳的还原提供了一种新方法,并启发了后续研究者一系列的思考,这也是该论文能获得成功的关键所在。
获奖点分析+详解
从选题背景上看论文的出发点在于选取合适的催化剂固定二氧化碳(化学式CO2)。众所周知,二氧化碳浓度过高不仅会对人体健康造成影响,也会影响自然环境,但是随着人类活动范围扩大,工业革命后工业迅猛发展,地球上的工厂、矿山林立,各种交通工具骤增,二氧化碳的排放与日俱增,再加上森林的砍伐减少了二氧化碳的吸收固化,大气中的二氧化碳越积越多,继而引发的各种环境问题使得人类不得不去