劉志亮教授 （右一 ）在實(shí) 驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)

在含有血清等液體的容器中加入腫瘤標(biāo)記物，稀土金屬有機(jī)框架(Ln-MOFs)制成的熒光材料逐漸由紅色變成淡藍(lán)色，劉志亮教授研究團(tuán)隊(duì)正在做一項(xiàng)基于熒光信號(hào)變化的化學(xué)傳感材料開發(fā)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)有望對腫瘤臨床檢測應(yīng)用提供參考輔助。

“我們聚焦稀土元素在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，開展創(chuàng)新性研究工作。課題組經(jīng)過十多年的艱苦攻關(guān)，設(shè)計(jì)合成了系列稀土配合物及配位聚合物，開發(fā)出用于醫(yī)學(xué)磁共振成像、靶向載藥、生物標(biāo)志物熒光傳感等極具應(yīng)用價(jià)值的新型稀土功能材料，在腫瘤治療、多種疾病快速診斷等方面展示了廣泛的應(yīng)用前景。”劉志亮教授說。

這是自治區(qū)稀土材料化學(xué)與物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(以下簡稱實(shí)驗(yàn)室)在稀土材料領(lǐng)域不斷創(chuàng)新的縮影。實(shí)驗(yàn)室成立20年來，緊密結(jié)合自治區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需要，瞄準(zhǔn)學(xué)科發(fā)展前沿，在長期的科研實(shí)踐中形成了稀土催化材料、環(huán)境材料、配合物功能材料、發(fā)光材料四個(gè)研究方向，以科技創(chuàng)新助力稀土產(chǎn)業(yè)向綠色化、智能化和高端化發(fā)展。

白手起家，始于一臺(tái)設(shè)備的自主研發(fā)

尋找稀土新材料，拓寬稀土新應(yīng)用，是實(shí)驗(yàn)室成立的初衷。

王曉晶教授 （ 左 ）指導(dǎo)博 士研究生做實(shí)驗(yàn)

稀土是自治區(qū)的重要戰(zhàn)略資源，有“工業(yè)維生素”的美譽(yù)。然而，一直以來，輕稀土產(chǎn)能過剩、產(chǎn)品檔次不高成為瓶頸，高端產(chǎn)品的研發(fā)，成為我區(qū)資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變成經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。

輕稀土在能源催化領(lǐng)域中的應(yīng)用，是自治區(qū)稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需解決的重大科學(xué)問題之一。由于缺乏稀土催化理論及高效、價(jià)廉的稀土催化劑的系統(tǒng)研究，稀土催化材料在自治區(qū)能源催化優(yōu)勢領(lǐng)域的工業(yè)化應(yīng)用為空白。

“實(shí)驗(yàn)室成立初期，正值我區(qū)煤化工領(lǐng)域起步時(shí)期，當(dāng)時(shí)煤化工催化劑及工藝基本由國外控制，轉(zhuǎn)讓成本高且全部技術(shù)受制于人，從國家安全的戰(zhàn)略角度考慮，必須開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的催化劑及工藝。”稀土催化材料研究與開發(fā)領(lǐng)軍人才、實(shí)驗(yàn)室主任蘇海全教授說。

2003年，蘇海全教授從國外學(xué)成歸來，來到內(nèi)蒙古大學(xué)化工學(xué)院，開啟了將稀土催化材料用于煤化工領(lǐng)域的新征程。

實(shí)驗(yàn)室成立初期，一切摸著石頭過河，困難接踵而來：缺人手，少經(jīng)費(fèi)，首要的是要攻克設(shè)備難關(guān)。

做催化劑科研實(shí)驗(yàn)，相關(guān)的評價(jià)設(shè)備必不可少，然而當(dāng)時(shí)國內(nèi)僅有的1家科研院所相關(guān)設(shè)備并不對外開放，這讓蘇海全犯了難。

蘇教授決心自主研發(fā)，他帶領(lǐng)幾位師生翻閱大量相關(guān)書籍，認(rèn)真向同行和前輩請教。1年半后，實(shí)驗(yàn)室也是內(nèi)蒙古第一臺(tái)“合成氣制液體燃料單通道反應(yīng)系統(tǒng)”成功研發(fā)并開始運(yùn)行。

隨著實(shí)驗(yàn)室規(guī)模逐漸擴(kuò)大，蘇教授又升級(jí)研發(fā)了12通道反應(yīng)系統(tǒng)。“這套設(shè)備僅開關(guān)就差不多有200個(gè)，構(gòu)造非常精細(xì)，能同時(shí)滿足不同催化劑的評價(jià)。可以說，我們是一邊研究探索，一邊根據(jù)需求自主設(shè)計(jì)設(shè)備，苦和累都有，但更多的是樂在其中的成就感。”蘇教授樂呵呵地對記者說。

接下來是學(xué)科領(lǐng)域的難關(guān)。蘇教授學(xué)的是稀土發(fā)光專業(yè)，然而，在煤化工領(lǐng)域開展稀土催化研究，對他而言是一個(gè)全新的領(lǐng)域，充滿未知和挑戰(zhàn)。作為化學(xué)專業(yè)出身的學(xué)者，蘇海全始終強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)研究的重要性，他常常教育學(xué)生們做科研要沉下心來，坐得住冷板凳，只有基礎(chǔ)研究取得突破，才能解決實(shí)際應(yīng)用難題。

經(jīng)過數(shù)年探索，蘇海全帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)解決了催化劑設(shè)計(jì)中稀土與過渡金屬雙活性位的構(gòu)筑及對原料轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品選擇性的調(diào)控問題，設(shè)計(jì)出合成氣制低碳醇高效稀土催化劑及其運(yùn)行工藝，進(jìn)一步提升了催化劑的轉(zhuǎn)化率、選擇性和運(yùn)行穩(wěn)定性，形成成熟工藝包，為稀土催化劑在能源催化領(lǐng)域的應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。

2019年，基礎(chǔ)科學(xué)研究成果開始走出實(shí)驗(yàn)室，目前正在向中試推進(jìn)。把實(shí)驗(yàn)室的綠色工藝和技術(shù)轉(zhuǎn)移到工業(yè)生產(chǎn)，將引領(lǐng)自治區(qū)煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，開拓輕稀土的應(yīng)用領(lǐng)域。

創(chuàng)新為魂，尋找稀土應(yīng)用的更多可能

蘇海全教授 （前排右一 ） 和研究生們在一起 。

廢水、廢氣、有毒物質(zhì)，讓人聞之色變，現(xiàn)在，科研工作者開發(fā)的先進(jìn)稀土環(huán)境材料，魔法般地為環(huán)境治理鋪就一碧千里的新底色。

王曉晶教授帶領(lǐng)的稀土環(huán)境材料團(tuán)隊(duì)以動(dòng)物廢棄羽毛為原始材料，添加稀土氧化物及稀土共生礦物鈮鉭化合物等助劑，研發(fā)出可太陽光再生的光催化劑/羽毛活性炭復(fù)合材料，將制備的材料應(yīng)用于高濃度藥物殘留的制藥廢水的凈化處理，在成本、可見光響應(yīng)、凈化處理能力、再循環(huán)利用等綜合性能提升方面均取得突破。

團(tuán)隊(duì)在稀土環(huán)境材料基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域不斷取得突破性成績，在國內(nèi)外形成了一定的影響力。王曉晶教授認(rèn)為，科學(xué)研究絕不應(yīng)止步于“發(fā)論文”，更重要的是邁出從科學(xué)到應(yīng)用這一步，將這些理論發(fā)展成共性技術(shù)，應(yīng)用到環(huán)境治理中。

致力于內(nèi)蒙古稀土生產(chǎn)企業(yè)生態(tài)保護(hù)以及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范，基于非周期化學(xué)、有序結(jié)構(gòu)、表面缺陷調(diào)控等催化劑設(shè)計(jì)的新方法和新思路，團(tuán)隊(duì)已研制開發(fā)了多種穩(wěn)定性好、易于回收、不會(huì)造成二次污染的稀土環(huán)境材料，可推廣應(yīng)用于清除工業(yè)廢水、地下水、飲用水等水體環(huán)境中低濃度、高毒性的重金屬離子、無機(jī)及有機(jī)污染物，而且還可應(yīng)用于甲醛、苯等大氣有機(jī)污染物的凈化處理。這些研究，對內(nèi)蒙古稀土資源高值化利用以及有效應(yīng)對水、大氣環(huán)境污染問題具有重要意義。

生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展。最豐富的稀土資源，呼喚最高效的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

研究人員正在操作催化劑評價(jià) 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

“培育內(nèi)蒙古稀土產(chǎn)業(yè)新優(yōu)勢，為稀土產(chǎn)業(yè)提供戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、前瞻性知識(shí)儲(chǔ)備和科技支撐，讓優(yōu)勢特色資源高值化利用，為提高自治區(qū)在稀土產(chǎn)業(yè)的國際競爭力和話語權(quán)夯實(shí)基礎(chǔ)……”實(shí)驗(yàn)室發(fā)展宏圖已繪制——用綠色鋪就化工新底色，讓“稀土+”成為自治區(qū)生態(tài)發(fā)展的亮麗特色。

在蘇海全的眼里，凝聚、穩(wěn)定人才隊(duì)伍，培養(yǎng)學(xué)術(shù)帶頭人，提高科技創(chuàng)新能力和水平，是實(shí)驗(yàn)室的重要職責(zé)。實(shí)驗(yàn)室利用有限的資金，合理調(diào)度和安排，努力創(chuàng)造良好的科學(xué)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件，不斷培養(yǎng)和吸引青年博士，壯大科研隊(duì)伍。經(jīng)過建設(shè)，人才匯聚效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)逐漸涌現(xiàn)。

目前，實(shí)驗(yàn)室從事科研的固定人員共有16人，全部具有博士學(xué)位，其中國務(wù)院特殊津貼獲得者2人，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃人選1人，自治區(qū)草原英才5人，內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)校青年科技英才支持計(jì)劃入選1人。

“做實(shí)驗(yàn)尤其是精細(xì)的化工實(shí)驗(yàn)，要的是嚴(yán)謹(jǐn)和認(rèn)真的學(xué)術(shù)態(tài)度。實(shí)驗(yàn)室歷來有‘幫扶帶’的傳統(tǒng)，對于剛剛起步的年輕人，在關(guān)鍵時(shí)刻會(huì)給予支持，幫助他們堅(jiān)定獻(xiàn)身科研的決心。”蘇海全教授期待，實(shí)驗(yàn)室提供的平臺(tái)，能夠讓學(xué)生們在稀土材料領(lǐng)域開創(chuàng)一片新天地。