在江湾校区的实验室里，一位年轻的科学家正从事着现代“炼金术”，他的目标不是点石成金，而是用科技的力量，将令地球“发烧”的二氧化碳、让水体“中毒”的硝酸根转化为宝贵的能源与资源。凭借其突出的科研创新成果，智能材料与未来能源创新学院青年研究员刘洋日前入选2025第五届“上海科技青年35人引领计划”。
攻克电催化碳氮循环难题
面向国家“双碳”战略对能源转型和碳氮循环绿色转化的重大需求，材料学出身的刘洋长期致力于金属硫化物纳米材料的精准制备及其电化学应用的研究。他指出一个关键问题：“新能源燃料看起来很绿色，但必须要考虑‘全生命周期碳排放’。如果制造能源的过程本身是高污染、高耗能的，那整体算下来，其实并不环保。”
刘洋要解决这个“制造端”的难题。他把目光投向了两种常见的“坏分子”，即含碳的废气（如二氧化碳）和含氮的污染物（如硝酸根），希望通过电催化的方式，用太阳能、风能等绿电驱动，将这些“坏分子”转化为高价值的化学品。
“行业内有一句话，叫‘无害化、资源化、增值化’。”刘洋解释，不仅要让它们不污染环境，还要能变成资源，最后甚至能卖钱，实现真正的绿色循环。这一过程的核心就在于催化。然而，要让一个催化剂同时驾驭众多反应步骤，需要极其精细的工艺调控。
传统的催化剂研发就像“盲人摸象”，催化剂的设计、合成、测试通常都要依赖经验和运气，效率极低。为突破这一瓶颈，刘洋和团队自主研发了一套自动化实验平台，集成了机械臂、各类分析仪器和人工智能算法，可以全天候进行催化剂合成与测试。
海量数据仅是起点，从中“炼”出规律才是核心。团队巧妙引入人工智能中的“描述符”概念，刘洋打了个比方，“我们给催化剂寻找‘描述符’，比如合成温度、元素比例等。当数据足够多，AI就能帮我们找出，到底什么样的操作，能带来最好的性能。”
不去从理论上死抠，而是让算法去“试”。这种“自动化平台+人工智能分析”的创新模式，让他们在催化领域取得一系列突破：构建了最大规模的硫化物数据库，实现62种元素周期表级精准集成，首例实验验证Cu2SrS2结构和24种从未被报道的异质结构，理论上实现百万种高熵硫化物可控制备。
在绿色催化领域，团队通过金属-载体相互作用调控，大幅提高了硫化物基催化剂电合成氨产率；并创新性地提出碳氮协同催化策略，突破C-N键偶联的动力学瓶颈，实现二氧化碳和硝酸根双双“变废为宝”。
这些成果有效破解了长期以来电催化碳氮循环中效率低、选择性弱、稳定性差的“三难”问题。
在困境中回归科学本质
2021年，刘洋获得国家海外高层次人才项目资助后加入复旦，一切都是从零开始。“青年老师最大的压力，一是没场地，二是看到周围人都那么优秀难免也会有同辈压力。”刘洋坦言，正是这种压力，促使他不断思考如何在强手如林的科研圈里，做出自己的特色。
他决心不追逐热点，而是将个人所长与国家“双碳”战略深度结合。于是，“数据驱动”“碳氮循环”“电催化剂”逐渐成为他鲜明的学术标签。
科研之路并非坦途。刘洋借鉴了在国外做博后时导师的指引：“每当我低落时，导师总会说‘让我们回归科学本身，看看问题到底出在哪。’”
如今，成为导师，刘洋也将“回归问题本质”的理性思维和“打造个人标签”的发展理念传递给学生。“我也跟我的博士们说，不管以后是继续从事科研还是走上工作岗位，每当别人问起你做什么时，要能说出自己的特色。”
高效能“多任务处理器”
科研之外的刘洋，是一个鲜活有趣、充满反差感的年轻人。
在给本科生讲授专业英语时，他将游戏中的术语巧妙融入，把枯燥的课堂讲出了不一样的味道。在指导学生时，刘洋有平衡之道：对博士生更注重大方向的把握，鼓励他们独立思考；而对入门阶段的硕士生，则会更细致地介入，帮助他们养成良好的科研习惯。
让他最引以为豪的时刻，是某次他指导的学生参加学术会议，做了一场精彩报告。“很多老师给我发微信说，‘你学生讲得真好，逻辑清晰，口才一流’，”刘洋笑着说，“那一刻，我很有成就感。”
生活中，刘洋习惯把每一天时间都切割成块并严格执行。“在前一天晚上，我会把第二天上午、下午、晚上要做的事情都安排好。”他形容自己是个“多任务处理器”，喜欢同时推进好几件事。
压力来袭时，游戏和健身是他的解压阀。学生时代起他就热爱篮球，常去球场挥洒汗水。与学院里其他青年教师的交流也是重要的舒缓方式，“大家有相似的困惑与挑战，彼此聊聊，既能解决问题，也是放松。这是复旦让我感触很深的良好氛围。”
面向未来，刘洋与团队将继续以数据和算法作为新的“试剂”，努力“催化”出一个更绿色、更可持续的未来。
本报记者 雷 蕾
