在大科学装置的激励下加速前进

　　他是典型的“80后”教授，年纪轻轻却已在自己的专业领域有所建树；他是“土生土长”的国内学者，从大学到硕士，直至博士，一直在国内从事科研工作，成果却并不落伍；在两年的副研究员经历之后，年仅31岁的他，就被破格升为特任教授，4年后正式成为教授，没有“金刚钻”，还真无法获得评审专家的认可。他，就是中国科学技术大学国家同步辐射实验室教授姚涛，一个看上去还有几分腼腆的大男孩。

　　姚涛，中国科学技术大学教授、博士生导师，国家自然基金委优秀青年基金获得者，中国科学院青年创新促进会优秀会员；主要从事同步辐射实验技术的创新方法学及其在先进能源材料应用的交叉科学研究，致力于建立和发展原位时间分辨同步辐射谱学实验新方法，并应用于研究能源材料的可控制备、过程机理，纳米材料液相生长的研究。

　　独辟蹊径，获取廉价氢氧催化剂

　　在中国科学技术大学西校园中，坐落着我国第一个国家级实验室——国家同步辐射实验室，拥有现今国内高校中唯一一台大科学装置，而姚涛正是以这台独一无二的装置为依托，发挥团队成员的聪明才智，独辟蹊径，从“水”这种非常常见的物质中，一步步挖掘其潜能，获取了更为廉价的氢氧催化剂。

　　众所周知，氢气是一种能量密度高、清洁无污染的可再生能源，制氢技术经过了多年发展，质子交换膜水电解池（PEMWE）被认为最具发展潜力，具有转化效率高、氢气纯度高、无污染等优点，但也存在瓶颈，阳极析氧反应缓慢的动力学速率以及催化剂在酸性环境下的不稳定性，制约着PEMWE的进一步应用，因此，设计出高效稳定的酸性析氧电催化剂来提升PEMWE的效率已迫在眉睫。

　　姚涛及其团队通过对PEMWE的透彻研究，发现催化剂活性位的原子和电子结构可能在实际电催化反应中发生可逆的自我调整和优化，这是影响催化剂稳定性的关键所在。针对该项科学问题，姚涛及其团队经过缜密的理论计算，发展了原位同步辐射吸收谱和红外技术，首次精确探测到钌基单原子催化剂在酸性电化学析氧反应过程中的催化活性位点的动态变化过程，并依此设计出高活性和高稳定性的酸性OER催化剂。这项发现为今后PEMWE实际应用开发新型高效稳定的催化剂提供了实验基础，也为从原子尺度研究催化材料表面/界面的动态过程提供了理论指导。

　　姚涛介绍说，电解水时同时还产生氧，相对氢来说，在酸性环境下产生氧的反应要更复杂和困难一点。姚涛及其团队经过进一步努力，发展了一种新型的、廉价的单原子催化剂，可在酸性环境下，只需少量电能就可以把水氧化成氧气而应用到工业中。姚涛兴奋地说，基于同步辐射大科学装置发展的这种原位实验方法来测得反应的过程所取得的反应规律，很少被观察到，因此，具有非常重要的学术意义。

　　其实，早在2019年年初，姚涛及其团队就有一篇研究成果在线发表于《自然—催化》杂志上，该项研究同样是针对如何高效地实现电催化析氢这一过程的，不过，采用了另外一种途径——钴基催化，同时依赖了实验室所具备的高亮度的先进同步辐射光源。姚涛说：“高度灵敏的同步辐射X射线吸收精细结构谱学技术，能够在原位实时在线探测处于工作状态的催化剂的‘一举一动’。”

　　该研究揭开了催化材料在实际工作状态中的真实面纱，为从原子尺度探究催化活性中心结构和反应机理提供了实验基础和理论指导，为设计高效的能量转化材料提供了新的思路，并且钴基催化材料的性能和稳定性接近铂碳催化剂，但成本不到其一半，显示出潜在的广阔应用前景。

　　追本溯源，原位同步辐射不容小觑

　　姚涛的整个求学和工作经历，都没有离开安徽这片热土。考入中国科学技术大学攻读博士学位时，姚涛师从韦世强教授，至今，韦世强教授依旧是姚涛的良师益友，有多项成果是两人的技术团队合作的结果。在博士期间，韦世强教授将姚涛的研究方向定位为原位同步辐射XAFS 新方法及其功能材料动力学的研究，从此，姚涛与国家同步辐射实验室结下了难以割舍的情缘。

　　在姚涛攻读博士期间，就基于同步辐射大科学装置发展并建立了同步辐射原位时间分辨 XAFS 实验新方法，开创了两个“首次”——首次从实验上观察到纳米晶的初期成核经历形成二聚物的新中间体；首次给出强关联材料二氧化钒温致金属-绝缘体相变的原子和电子结构的变化规律，获得了中国科学院优秀博士学位论文奖、中国科学院院长优秀奖，中广核奖学金及省级、校级优秀毕业生等奖项。

　　在谈及自己为何一直在科大进行研究而没有走出国门时，姚涛动情地讲道，回顾自己与科大同步辐射结缘，已经有13个年头了。博士毕业后的他认为，纵观当时国内经济、科研的发展和态势，我国综合国力、国民经济和科研实力也在稳步提升，很多领域已经走在世界头部，甚至处于领先水平，最终选择了留在了国内工作。从姚涛朴实的言语中，可以深深地体会到一位一线科研工作者对于国内研究氛围的深刻了解，对国内研究水平的自豪之情，也能够感受到，作为一名在国内成长起来的年轻学者，能够取得如今的成就，姚涛的内心是多么地激动，姚涛也愿意将自己的所学、所知，奉献给自己的祖国。

　　事实上，姚涛已在自己的研究领域收获颇丰，曾获得“第38届真空紫外与X射线物理学国际会议青年科学家奖”。

　　面对过去，姚涛既有成就，也有遗憾，他多年的精力主要还是放在了基础研究方面，对于应用还较为欠缺，为此，姚涛也在努力积极地思考将来如何将自己的成果真正地投入到产业化中，在谈到未来的规划时，姚涛说，他还承担着国家优秀青年基金、国家自然科学基金、中科院青年创新促进会等课题，项目的进展也都比较顺利，而姚涛重点关注的能源催化、原位同步辐射相关的工作，更是有条不紊地开展。真心预祝姚涛及其团队在未来的日子里，带来更多的创新成果。