CO₂，是人们熟知的一种温室气体
也是可循环利用的一种资源
如何实现CO₂的变废为宝
川大的这个团队很有“招”
无畏挑战，他们实现独特创新
学习与科研，他们群策群力
对于未来，他们追求更多可能性
他们是
四川大学化学学院
CO₂活化转化科研团队
让我们一起走进他们的故事
2015年3月，由余达刚教授指导的四川大学化学学院CO₂活化转化科研团队正式建立。面对国家发展的重大需求，团队从建立之初就明确了研究方向：CO₂的高效活化与选择性转化。尽管该研究方向存在很多挑战，但CO₂活化转化科研团队通过近十年的坚持，提出了CO₂高效活化与选择性转化的新理念和新策略，发展了一系列CO₂转化新反应，取得了可喜的研究成果。
作为空气中的重要组分，CO₂是广泛存在、廉价易得、无毒、可再生循环使用的“碳一”（C1）资源，其高效活化与选择性转化对人类可持续发展具有积极的推动作用。但是，由于CO₂在热力学和动力学方面有较高的稳定性，反应活性较低，目前已有的CO₂活化转化途径还存在一些不足，因此需要发展新策略和新方法来实现CO₂高效活化与选择性转化。
面对这样的挑战，团队多年来坚持围绕CO₂的高效活化以及选择性转化这一方向开展研究，并基于过渡金属催化、光催化、电化学等多种反应体系，探索了不同的CO₂活化转化模式，实现了独到的创新：在过渡金属催化方向，他们利用了廉价金属催化CO₂转化，高效合成了重要手性羧酸和醇类化合物；在光催化方向，他们提出了连续单电子转移还原新策略，开发了多个强还原性体系，实现了CO₂活化及其参与的一系列选择性羧基化新反应；在电化学方向，他们通过改变反应池类型调控了氮杂芳烃碳氢键羧基化的区域选择性，并为惰性碳氢键和碳碳键的选择性转化提供了新方法。
利用这些CO₂转化反应得到的羧酸等产物，该团队探索了生物活性分子和高分子材料分子的合成和性能优化。团队的研究，实现了CO₂的变废为宝与高附加值转化，为该领域的后续发展奠定了基础，具有重要意义。
团队最开始的设想是成功实现CO₂的高效高选择性转化，最终应用于工业中。然而，在实际开展实验时，CO₂作为惰性分子无法按照理想的方式进行反应，也就无法实现最终目标。
但是，成员们并没有被困难打倒，而是加强了彼此的合作交流。“我们经常开组会，老师会针对工作进展给予相应指导，成员间也会通过小组讨论以及线上交流帮助对方解决问题。”成员们从不吝于站在各自小领域的角度来表达自己的看法，及时分享各自积累的最新文献和心得体会，群策群力，将问题一一解决。
“我们团队的学术氛围非常浓厚，大家立足国际前沿、目标明确，在团结友好的氛围里我们互帮互助，不计个人得失，践行‘我为人人，人人为我’的团队精神。”团队成员徐文浩说。
在团队里，余达刚教授对成员们做人做事的要求都很严格，不仅注重培养认真与严谨的科研态度，还从“怎样提出问题、怎样分析问题和怎样解决问题”等基础方面培养思考、分析与动手能力，并且在思想道德方面也提出了高要求。“我们在进入课题组初期会针对各项能力开展相应的培训。从做人、做事和做科研的各个方面，余老师都会指导与帮助。我们之间更像是一种亦师亦友的关系。”团队成员岳峻平说。
所有成员都是团队正常运行的重要一环，每个人都兼顾一部分公共职责，如药品管理、卫生管理、采购仪器等，互帮互助，共同成长。周而复始的科学研究中，每个成员不断收获着自己的欣喜，每一份欣喜都带来对热爱科研的坚持。在做好自己课题的同时，成员们也会积极帮助他人，相互付出、互相促进，让36份坚持聚成合力，促进项目的推进，也推动集体不断进步。
实验室里，大家是并肩齐行的学习伙伴。在实验室外，CO₂活化转化团队则是一个温暖的大家庭。老师不仅经常和学生交流，关心和帮助有困难的成员，引导大家健康成长和全面发展，还记得各位成员的生日，每个月的月底为本月同学庆生；课题组每周五晚上会组织集体运动，提醒大家“身体是革命的本钱”；每年会有多次聚餐和出游，增进感情，也增强了凝聚力。
课题组还有着传帮带的传统，对新成员进行相关事宜的培训，帮助他们尽快融入集体，并根据具体情况每年及时更新实验室管理制度，实现团队的良性发展。在这样的团队氛围里，成员们以成为具备优秀思想品德和专业科研素养的科技人才为目标，努力提升自我，在解决科学问题的过程中不断深入学习、积累经验、探索未知。
目前团队主要成员有36名，包含化学大类的博士15名、硕士13名以及对课题感兴趣的8名优秀本科生。团队成员立志科创报国，攻坚“双碳”，已在Nature等高水平学术期刊上发表论文48篇，获国家发明专利授权8项，获批国家自然科学基金青年学生基础研究项目1项，团队成为四川省青年科技创新研究团队，成果入选2023年四川十大科学进展。
从课题组成立至今，团队开发了在温和条件下实现CO₂活化转化的新方法，并于国际上首次提出了可见光促进CO₂单电子活化和可见光催化连续单电子转移还原新策略以及自由基型CO₂转化等新模式。这些研究成果丰富了CO₂参与有机反应的类型，同时也实现了一些新反应，有利于解决CO₂活化转化领域的关键科学问题。
此外，团队进一步利用新反应将廉价易得的CO₂合成为高附加值的羧酸产物，应用于药物分子和功能材料分子的合成，实现变废为宝。
“我们组很早就在做这个方向，通过CO₂的活化转化来合成有用的产物。既促进了CO₂的合理利用，服务国家双碳战略，又能支持新医药和新材料等新兴产业发展，实现科研报国的理想。”团队成员刘毅说。
团队的研究成果实现了CO₂的变废为宝和高附加值产品的合成，为研究CO₂活化转化的本质规律提供了新的实验基础和理论模型，也为促进CO₂化学研究起到了积极的作用。至今，团队的研究成果已得到了国际国内许多业内领军人物的高度正面评价，以及科技界和社会上的强影响力报道，相关工作被广泛引用，许多工作入选封面和成为高被引文章。团队的研究不仅推动了该领域的发展，还吸引了越来越多的研究人员进入这个研究领域，一起努力，共同促进CO₂化学的进步。
目前，在工业中CO₂的转化条件仍较为苛刻，还存在很多难题需要解决。“我们会努力在这个领域做得更好、更完善，做出更有创造性的成果，为CO₂转化提供更多可能性，争取得到更多社会以及国际上的重视和应用。”团队成员高田宇说。
接下来团队希望能在目前基础上，继续深挖一口井，发展CO₂活化新策略和新体系，将CO₂转化变得更加温和、高效，不断拓宽该领域的知识边界，实现更加惰性的底物与CO₂的有机转化，精准合成人类发展所需的精细化学品和大宗化学品，促进资源开发和可持续发展，助力我国双碳战略的实施。
【今日大川】
采写丨 顾涵玥 陈亦欣
图片丨 受访者提供
编辑丨陈亦欣
责编丨袁月
