一颗种子萌发成幼芽，再成长为树苗，需要充分且良好的外界条件，保护一个学生科学研究的种子亦是如此。本科人才培养是高等教育的重要组成与基础，创新创业能力是人才培养的标准之一，如何引领学生科研入门，激发学生科研兴趣，是培育创新型人才的重点。我校以大学生创新训练（简称“SIT”）计划为主要抓手，充分利用学院在师资力量和科研方面的优势，形成了融教师科研与教学于一体、科研与育人相结合、个人创新与团队探索相结合、在科研项目的研究氛围中逐渐地培养学生创新能力的人才培养模式。
——前言
蒋康，2018年毕业于湖南大学材料科学与工程学院，目前为材料学院硕士一年级研究生。本科期间获得“湖南大学三好学生”、“湖南大学一等奖学金”、“湖南大学家润多奖学金”、“湖南大学2018年毕业论文一等奖”等荣誉。近日，蒋康以共同第一作者的身份在Nature子刊《Nature Communications》（IF: 12.353）上发表了题为“Single platinum atoms embedded in nanoporous cobalt selenide as electrocatalyst for accelerating hydrogen evolution reaction”的研究论文。
揭开催化剂高活性的面纱
电催化水裂解析氢，是一种前景广阔的可持续能源技术。该技术能够将水电解为清洁能源——氢气，氢气不仅能作为各种氢能源设施的燃料，还能作为很多工业反应（例如工业合成氨的Haber-Bosch反应）的原料。
“最初选择这个领域是因为看到家乡道路上的氢能源公交车，觉得能将自己所学和实际应用联系在一起挺不错的。”带着这个想法，蒋康在2017年大四上学期加入湖南大学材料科学与工程学院谭勇文教授的课题组进行毕业设计，研究纳米多孔金属化合物电催化剂在水裂解领域的应用。
在实验的过程中，蒋康发现把单原子铂嵌入纳米多孔硒化钴之后，催化剂的催化能力大大提升了。对于这个实验现象，他觉得十分好奇，因为催化过程中活性位点大多数应该是钴原子和硒原子，催化能力的提升到底是因为新的铂原子活性位点，还是因为钴原子和硒原子发生了变化？在谭老师的支持下，蒋康决定探索这其中的奥秘。
催化剂是在液态的电解质溶液中进行电催化水裂解反应的，而且反应中涉及到一系列复杂的动态过程，因此，在催化条件下观察并调控催化剂的反应机理以及活性中心的动态过程一直是催化领域的研究难题，但这也是提高催化剂能量转换效率和构建新能源技术的关键。
为了探究催化剂在真实催化条件下活性原子的变化，谭老师联系了荷兰乌特勒支大学的Frank F. M. de Groot教授团队，为研究团队提供了原位同步辐射研究平台。结合原位同步辐射技术和密度泛函理论计算，蒋康及其他课题组成员发现：孤立的铂原子能够激发周围惰性钴原子的催化活性使钴原子转化为水解离的活性位点；同时还发现了单原子铂能与周围的钴原子产生协同作用共同促进析氢反应的热力学和动力学过程。
该项研究成果获得了“湖南大学2018年毕业设计一等奖”并以“Single platinum atoms embedded in nanoporous cobalt selenide as electrocatalyst for accelerating hydrogen evolution reaction”为题发表在Nature子刊《Nature Communications》（IF: 12.353）上。这项研究不仅为单原子掺杂导致催化剂催化活性增强的机理提供了直接证据，也为析氢反应催化剂和其他能源转换反应催化剂的设计提供了新的思路。
SIT让大学不再是象牙塔
“大学课程中的知识很丰富，我总是学得很快，但是在考试之后也忘得很快......”大学生活中，蒋康也有这样的烦恼，感觉理论的堆砌并不是大学学习的意义所在。为此，蒋康在大二时和志同道合的同学一起申请了国家级SIT项目进入实验室跟随李伟老师进行麻纤维增强尼龙复合材料的研究。
当己内酰胺单体和催化剂被吸入金属模具中并在改性麻纤维上原位聚合时，蒋康在大学中第一次感受到知识被应用的喜悦。几个伙伴拿着最后制备出的复合材料板用力弯曲感受和纯尼龙板的不同，然后观察麻纤维阻聚的情况，一起讨论改进的方案。
“SIT项目让我第一次走出理论知识去接触科学研究，那种看着理论知识转化为实实在在的东西的满足感，不是背记理论知识能得到的。”这段经历不仅在蒋康心中埋下了科研的种子，而且为后来的毕业设计积累了丰富的实验经验。
虽然基础的理论和实验都是相通的，但是毕业设计从高分子材料领域跨越到纳米多孔材料和电催化领域还是给蒋康带来了很多困难，材料制备和电化学测试的各种设备都是陌生的，实验数据的处理和分析也比较复杂。大四进入实验室时，谭老师的课题组刚刚成立，师兄师姐们也都处于摸索的阶段，虽然前期入门有点难，但是大家都乐在其中。
“每当有人遇到不懂的地方或者实验遇到困难，大家总是齐心协力一起解决问题，每当有人学会了新的方法或者是实验的小技巧，总是会拉着大家一起分享。”在这样的氛围下，所有人的专业知识和实验技能都快速增长，蒋康心中的科研种子也开始慢慢发芽。
师者，所以传道授业解惑也
回忆起过去一年多的科研时光，蒋康最想感谢的还是恩师谭勇文老师。“师者，所以传道受业解惑也”，在蒋康眼里用这句话来形容谭老师最恰当不过了，谭老师真正的做到了“传道”、“授业”和“解惑”。
谭老师每天八点半到办公室，晚上十点半离开办公室，以便能够随时为学生解决遇到的问题。和很多课题组的“放养模式”不同，在谭老师的课题组，谭老师经常主动询问学生遇到的困难，和学生一起讨论并提出解决方案。实验过程中，谭老师会纠正学生实验方法或操作上的错误并把自己的实验技巧传授给学生。刚入门时，蒋康在实验数据的处理和分析中遇到了困难，谭老师知道以后叫上所有的学生，亲自教学生怎么处理数据和分析数据。“Work hard, work smart”，这是谭老师对实验室的学生常说的一句话，蒋康始终铭记在心——科学研究既要坚持不懈，也要讲究方式方法、及时总结和交流。
“每一次课题的进展都和谭老师息息相关”，蒋康对恩师充满了敬佩与感激。在催化剂的制备阶段，蒋康花了整整一个月的时间没有进展，整个人都比较疲惫。有一天晚上谭老师在实验室看到蒋康守着工作中的设备发呆，就坐下来询问他遇到的困难，在了解了情况之后就开始观察实验的现象。“看这个现象不是应该成功了吗？”谭老师在看到了实验中的一个现象后突然问蒋康。在谭老师的提醒下，蒋康对当天晚上的实验现象进行了反复观察，与文献中描述的现象完全符合！正是谭老师观察到的现象奠定了催化剂成功制备的基础。在催化剂的理论探索阶段，谭老师费尽心力联系了原位同步辐射平台，为相关理论的提出提供了强有力的支持。最后论文撰写的阶段，谭老师每天帮蒋康修改论文到深夜，五个月的时间，17次论文的修改，蒋康觉得自己的成果始终离不开谭老师的悉心教导。
从理论学习到实验应用，从科研萌芽到深入求索，蒋康内心是充实而满足的，“从大学学习的理论知识到科学研究并没有想象中的那么难。很多同学对科研的印象是枯燥无味的，但是只要你愿意去探索，就会发现很多乐趣，每当解决一个难题，你就会有满满的收获感。”谈及未来，蒋康也有自己的“能源梦”，他希望能够在电催化析氢、电催化二氧化碳还原、电催化合成氨等方面贡献自己的力量，希望在整个领域科研人员的共同努力之下，清洁能源早日变成现实。