【教授的影响力系列报道之十二】
纳米催化研究的一颗“明珠”
记者 谢晓丽
张海军 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室教授，学科带头人，博士生导师，第六届中国金属学会冶金先进青年科技工作者。主要研究高技术陶瓷与耐火材料、纳米材料。
进入12月，张海军教授格外忙碌。两个国家自然科学基金面上项目、1个973项目、1个黄鹤英才项目都要接受年终评估，还有几个国际会议邀请他做主题报告，张海军像个陀螺一样不得不连轴转，但他乐在其中：“工作着，快乐着。”
从2011年来校工作，四年间，张海军的名字多次出现在《Nature Materials》(自然?材料)、《Advanced Materials》（先进材料）、《Angewandte Chemie International Edition》(德国应用化学)等材料、化学类的国际最顶级期刊上，实现了武科大以第一完成单位在上述高规格期刊发表论文零的突破。
“明珠”敲开《自然》大门
2012年，42岁的张海军登上了一个万众瞩目的学术高峰――凭借由他率先制备并命名的“明珠-皇冠”纳米催化剂，敲开了《自然》子刊《自然?材料》的大门。他撰写的论文被国际审稿专家惊为“令人震撼的发现”。
《自然?材料》的SCI影响因子为36.5，是无数科技工作者梦寐以求的学术高地，能在这样级别的刊物上发表文章，成为很多业内人士的毕生追求。中国，每年大概只有20篇左右的论文能入选。
那年的11月，河南已进入隆冬。晚上十点，在豫出差的张海军像往常一样，睡前习惯性地打开电子邮箱处理各类信件。一封外文邮件让他的心猛地一跳：“《自然?材料》来信了！”他握鼠标的手激动地抖动起来。
“亲爱的张海军先生，我们非常高兴地通知您，您的论文被正式录用……”信件的措辞，他至今还记得很清楚。“那一刻的感觉，很难形容。就是现在有人给我500万，也不会有那种幸福感。”张海军沉浸在科研取得突破性进展的喜悦中，“做基础理论研究的最大乐趣就在于此。”
是怎样的研究成果获得了国际顶级期刊的青睐？“是个小小的催化剂，纳米级。”张海军谦虚一笑。
纳米催化剂，是用来调整化学反应速率的，就像发动机的油门，可调整行车速度。跟外行谈专业，张海军爱打比方，通俗易懂。那么1纳米等于10-9米，到底是个什么概念？张海军拿我们熟悉的地球打比方：地球的直径是12500公里左右，如果把它缩小10的负九次方，就只有这个直径约12mm的玻璃球这么大。张海军拿出一个小孩都喜欢玩的玻璃弹珠，比划着。
以前，世界公认的双金属纳米颗粒结构模型有四种：合金型、核/壳型、反核/壳型、团簇型。张海军打破传统，创造性地设计了一种新结构，在原子层面上通过选择性置换反应将一种金属的原子原位自组装在另一种金属纳米颗粒表面的特定活性位置，实现了对催化剂的结构、形状及其成分的设计和裁剪，大幅度提高了催化性能。
实验结果令人振奋，但怎样才能标记这个具有开创性意义的“新生儿”？得给它一个辨识度高的形象化命名。张海军开始天马行空地遐想。“帽子，像你们中国男人古时候戴的帽子。”东京理科大学的合作教授户岛直树启发他。
在显微镜下，金属纳米颗粒的排列就像一顶帽子，其顶点位置上的原子就像中国古代官员帽子上的珠宝，是价值的焦点。“明珠-皇冠”这个词一下从他脑子里蹦出来。
品尝果子是甜蜜的，但摘果子的过程并不轻松。
《自然?材料》的审稿极其严格，一审的淘汰率约为80%，二审后，再次淘汰10%以上，最后能被正式录用的不到10%。敢向这个期刊投稿的论文，基本上都是一个科研工作者希望向世界呈现的自己一生中最好的研究成果，但90%以上的心血，会被无情地辜负。
“我的论文能够被录用，也历经审稿专家三次质询。”张海军说。文章只有4页纸，但答复专家意见却前后三次写了30多页。第一次针对专家意见完善修订，张海军全力以赴花了一个月，写了20多页的答复文件。而后，又历经了两轮意见交换，才终于拨云见日，拿到了“通行证”。
后来，这篇文章被国际权威测评机构ESI评为材料领域的“高被引论文”，位列材料领域被引用次数最高的前1%。
绿色催化破解制氢难题
关了灯，睡不着；打开灯，还是睡不着。今年6月18日，化工学院的鲁礼林博士经历了一个不眠之夜。他和张海军教授合作完成的学术论文被国际化学类顶级期刊《德国应用化学》接受，该期刊SCI影响因子为11.34。这是武科大科研历史上的又一个里程碑。
“氢气是最清洁的燃料,大力发展氢能源是国家十三五规划的重要议题。如何在‘低成本、环境友好’的条件下，催化硼氢化物水解制取氢气，是未来开发利用氢能源的一个重要途径，成为需要我们攻克的难题。”张海军说。
瞄准这一方向，他们做了大量的实验。一次，他们偶然发现铵盐的加入，能大大提高催化活性，在室温下的催化产氢效率高达4500 mL-H2/min/g。铵盐是农民耕作用的氮肥的主要成分，成本低、无公害。一时间，云开雾散，难题告破。他们通过论文向全世界宣告：中国科研工作者首次发现了一系列铵盐催化剂，性能优于大多数传统的纳米贵金属催化剂，而成本却比传统的铂金属催化剂便宜十万倍，比常见的钴金属催化剂便宜一千倍，为氢能源的大规模应用做出重要贡献。
“张海军教授是通讯作者，当他晚上九点打电话告诉我这个好消息后，我激动得一整夜没睡着。”鲁礼林博士搓着手，不好意思地笑了。“‘这是一篇VIP论文，应尽快予以发表。’国际审稿专家的评价我反反复复看了几十遍，最后闭上眼睛这句话就在我眼前跳动。”鲁礼林拿出珍藏在文件袋里的论文单行本，轻轻地摩挲。
加入张海军教授的科研团队才两年，就有如此重大的学术成果，这让年轻的鲁博士感觉幸福来得太突然。2013年，鲁礼林博士毕业，与张海军在学校的“科研基金在线”QQ群里结识，其“计算化学”的专业背景正好与张海军想要寻找的技术支撑契合。“学科交叉融合是大势所趋。”两人一拍即合，以绿色催化为导向，结合社会需求，弥补技术缺口。
今年年初，张海军还曾和鲁礼林合作，在《先进材料》上发表影响因子为17.5的高水平论文，审稿专家建议“该文无需修改直接接受”。
2013年，张海军在SCI影响因子为5.5的期刊《Catalysis Science & Technology》（催化科学与技术）发表特邀综述论文，并被选为刊物的封面予以重点介绍。
上个月，我校首批6个学科交叉创新团队建设项目启动，其中就有张海军牵头金属纳米颗粒的制备及催化、生物相容性和非线性光学性能研究团队。
张海军有很多“名片”：获省部级科技奖7项，授权国家发明专利15项，出版学术专著3部，Interceram和China’s Refractories编委……醉心基础理论研究的他，已发表学术论文270余篇，其中被SCI收录104篇、EI收录123篇。近年来承担、完成了国家自然科学基金项目、国家科技支撑计划项目等30余项。
张海军发表的论文曾被《科学》《自然》等SCI刊物正面评价830多次。美国加利福利亚大学、日本东京大学等100多个国际研究小组，清华大学、中国科技大学、中国科学院大连化学物理所等30多个国内研究小组曾把张海军的成果作为重要依据加以引用。
“您想过把研究成果应用于生产实际吗？”面对记者的提问，张海军淡然摇头：“一个人的精力有限，我喜欢做基础理论研究，之后的实际应用就留给感兴趣的人去做吧！”
记者手记
记者 谢晓丽
先后师从钟香崇、姚熹两位院士，让张海军对科研入了迷。他说，我没有其他爱好，我唯一的爱好就是做研究；在研究中无限靠近预想的目标，是人生最大的乐趣。
导师把他领进了科研大门，他也总希望把自己的学生带进科研的殿堂。现在招研究生的流行做法是师生双向选择，但张海军从来不挑学生。不管学生本科阶段是什么层次的学校，谁先报考，谁先录用。张海军说：“人生来是不平等的，只有努力是平等的。我有信心，不管什么样的学生，在我的炉子里炼过后，出来都会是‘好钢’。”事实证明，这不是大话，团队里的7个研究生，进来时基础参差不齐，但现在每个人都成功申请到了研究生国家奖学金，每个人都有高水平的论文面世。
张教授指导学生有什么秘诀？张海军的助手段红娟老师说：“改论文。让学生在论文的反复锤炼中，接近真理。”
下班在家，帮学生改论文；出差坐飞机坐火车，一落座，他就拿出学生的论文，如果周围的环境嘈杂，就戴上耳机抗干扰。博士生王军凯说，有一天下午六点，他把论文发给导师，没想到第二天早上一上班，导师就把修改稿交到他手上了，一片红，连隐藏在参考文献里的小纰漏都揪出来了。
“做基础理论研究，要快，一个疑难问题，可能全世界很多团队都在力求突破，而科学上只有第一没有第二，一旦别人首发，我们的研究意义就会大打折扣。所以，我不敢怠慢。”张海军有危机感。
王军凯跟张海军出去参加过几次学术会议，每次回来都爱自豪地跟学弟学妹们“吹牛”：日本大阪大学化学系的Mitsutaka Okumura教授很牛吧？知道他怎么评价我们张老师吗？――出色的、锲而不舍、自强不息的学者。世界著名冶金物理化学专家、瑞典皇家工学院Seshadri Seetharaman教授的大名如雷贯耳吧？“张海军教授在Sialon基复合材料的制备及应用领域做了最前沿的研究工作。”幽默的王军凯绘声绘色地模拟外国专家的腔调，逗乐了一群听得津津有味的同门师弟。
谈起导师的影响力，学生们有爆不完的料。
“张老师曾应邀为英国皇家学会、美国三家出版社的国际学术刊物撰写综述论文的邀请信。”硕士生赵万国迫不及待地抢先开了头。
“张老师多次担任国内外高端学术会议主席，并做特邀报告。”“美国布鲁克海文国家实验室、法国国家科学研究中心以及美国、英国、加拿大、意大利等十几个国家的教授都曾引用过张老师的成果。”学生们你一言我一语，语气骄傲。
