兰州大学—这个高端“中心” ，为什么花落兰大？ —甘肃站

　　稀土资源是全球竞争的关键矿产资源。推动我国从“稀土大国”迈向“稀土强国”，技术创新是关键。2023年3月，兰州大学“稀土功能材料教育部工程研究中心”建设计划通过专家论证。研究中心致力于开展新型稀土功能材料的技术创新和产业化关键技术开发，提高我国稀土资源的高值化应用水平，推动我国稀土高端材料的成果转化及产业化。未来建设中，研究中心将聚焦哪些研究方向？将重点解决稀土领域的哪些发展难题？带着这些问题，我们访谈了稀土功能材料教育部工程研究中心主任、化学化工学院唐瑜教授。

　　1.稀土功能材料教育部工程研究中心建设的背景是什么？

　　稀土功能材料教育部工程研究中心依托于兰州大学化学一级学科建设。稀土专业历史悠久，是上世纪70年代国家在兰州大学首批设立的专业之一，为国内很多企事业单位培养了稀土领域的专门化人才。而后，在稀土化学专业的基础之上建设了无机化学学科，稀土元素化学成为无机化学学科非常重要的一个研究方向。很多老师都在从事稀土配位化学的相关研究工作，我们也在2022年获批了基金委“稀土功能材料”创新研究群体，这是一个以基础研究为主的群体。

　　近年来，我们在丰厚的基础研究成果基础上与企业进行着十分密切的合作。早在2019年12月，包钢(集团)公司与兰州大学签订了战略合作协议，双方将合作深化到实验室、工厂、车间等。2022年，我们又与其下属的北方稀土公司签订了全面合作的框架合作协议。可以说兰州大学与稀土行业相关企业在科学研究、人才培养、成果转化等方面都有着非常紧密的联系。

　　稀土功能材料教育部工程研究中心的建设与应用转化、企业发展密切结合，不仅可以将基础研究的成果在企业进行转化，更能够解决稀土行业的实际技术难题。基于此，建设稀土功能材料教育部工程研究中心不仅能够切实服务于企业的创新发展、与行业的进步紧密结合，更在发挥我们基础研究优势的条件下满足了为国家稀土事业发展作出更大贡献的热切愿望。

　　2.研究中心聚焦的研究方向是什么？

　　一是稀土配位化学基础研究，主要以我们擅长的分子设计方式进行稀土功能材料的设计与性能调控相关研究工作。借助于稀土配位化学研究这一手段，对研究范式进行进一步的变革，计划在未来将人工智能、机器学习与化学研究紧密结合，借助人工智能优势开展相关的稀土配合物及其材料设计合成性能调控研究。这是整个中心研究的基础支撑。

　　二是稀土智能发光材料研发。在稀土配位化学的研究基础上，应用的出口主要在于稀土智能发光材料的研制。它是对外界刺激能进行响应的一类材料，可以用于光学编码、生物诊疗等方面。与此同时，检测试剂盒以及高性能长余辉发光材料的研制也是这一研究下的主要内容。这是比较重要的应用与转化出口，也是我们长期从事的一个研究方向。

　　三是稀土能源催化材料研发。对比裂解水制氢、制氧，我们当下围绕我国“碳达峰”、“碳中和”的重大战略目标，将稀土促进型催化剂应用在光解、电解水制氢制氧以及二氧化碳转化等方面。与此同时，在保有钙钛矿太阳能电池材料质轻、价廉、可溶液加工和大面积制备等优势的前提下，为突破其稳定性欠佳的局限，我们也正在尝试创新性地将有机稀土配合物应用于这一体系中，加速钙钛矿太阳能电池器件的产业化进程。

　　四是稀土环境修复材料研发，这是一个具有创新性和突出特色的研究方向，将助力国家清洁能源战略和“双碳”目标早日实现。当下我们已经与甘肃稀土公司开展了废水处理的长期合作，利用稀土环保型功能材料的研发探索废水模块化处理的新技术，从而实现废水安全排放。与此同时，我们的创新性也体现在将太阳能技术应用于高盐废水处理的体系之中，目前已在甘肃稀土公司完成中试。未来，我们将持续聚焦废气、废水、废渣处理的问题，与更多稀土企业进行合作，不仅可以助力企业环保、长效发展，更能使我们国家的稀土生产以及相关行业真正做到绿色、可持续发展。

　　3.研究中心当前已有的成熟技术有哪些？有着怎样的建设基础？

　　日常得见的防伪标签是一个典型案例。中心围绕分子水平精准调控稀土配合物发光材料的功能这一关键科学问题，开展系统性的刺激响应型稀土配合物智能发光材料创制研究。与旧有的防伪标签相比，研制的新型标签不仅能够以荧光的方式指示冷链运输过程中温度的变化，更能以荧光颜色为区分精确指示运输与保存所经历的时间，很大程度上规避了疫苗、食品等在冷链运输中质量受损的风险。此外，因荧光油墨和荧光凝胶具备多级刺激响应、高安全性及颜色丰富等特性，难以被仿制，可作为高档商品的防伪标签。这一关键技术目前已进入中试阶段。

　　与此同时，稀土能源催化新材料、稀土环境修复/环保材料等的研发技术已经十分成熟，目前大多进入中试阶段，未来会更进一步对其推广、应用与转化。

　　中心的获批得益于化学化工学院、功能有机分子化学国家重点实验室、甘肃省有色金属化学与资源利用重点实验室等的协助。2022年，我们获批了基金委“稀土功能材料”创新研究群体，许多无机化学方向的老师正在从事稀土配位化学的相关研究工作，基础研究成果丰厚。此外，我们的研究导向也由个体兴趣转为国家重大战略需求，基础研究的深入推进不放弃、不放松；在此基础上，研究中心正与稀土行业内多家企业进行紧密的长期合作，工程化工作的展开正稳步进行，稀土功能材料教育部工程研究中心的建设基础十分坚实。

　　4.研究中心将与共建单位北方稀土集团、包头稀土研究院等企业的产业优势进行对接，合作模式是怎样的？将如何充分发挥双方优势？

　　两方的联系、交流与合作往来已久。主要体现在科研项目落地与转化、人才培养及互派常驻人员三个方面。

　　科研项目合作过程中，兰州大学与稀土相关企业就其发展难题与困境设立横向项目，在基础研究的创新上切实服务于企业长效发展；共建单位如北方稀土集团、包头稀土研究院等则为我们提供了优秀的中试基地与科研成果转化场所，助力产出看得见、摸得着的产品。两方优势结合，契合我国稀土产业发展的重大战略需求。

　　人才培养同样十分重要。专业学位硕士生与专业学位博士生的培养需要学校与企业双方共同努力。兰州大学充分发挥自身的人才培养优势，对企业一线员工中同等学力的研究生进行招收，结合其在一线生产过程中梳理的数据与问题凝练科学问题，响应其技术创新的需求，提升技术创新的能力。由此，我们能够将论文真正“写在祖国的大地上”。2022年，我们也获批了材料与化工专业博士点，将于今年面向企业一线员工进行招生。

　　互派常驻人员的工作也于近日展开。兰州大学派出六位助企教授深入北方稀土集团进行交流，五位来自该集团的一线员工也进入我们实验室担任助理实验师。双方在交流对接的过程中共享经验、解决问题，在长效合作中实现互利共赢。

　　5.研究中心成立后将重点解决稀土领域的哪些发展难题？

　　从我们自身出发，需要回答“两个如何”。一是如何将基础研究优势转化为应用优势，在发表高质量学术论文的同时切实将其转化为服务国民经济发展的产品。二是如何加强中试成果转化，提升产品质控实效，从而真正解决企业长效发展的难题。

　　从国家战略需求出发，我们致力于在推动我国由“稀土大国”转为“稀土强国”的进程中做出贡献。当前，全球的稀土储量大约为1.3亿吨，其中中国占了5500万吨，占全球总量的37%，位居第一。中国不仅是稀土储存量最多的国家，也是稀土生产量最大的国家。虽然有丰富且多样的稀土资源，但是我国的技术研发与应用转化水平相对较低。如何将资源优势转化为研究优势、技术优势，真正创新出高科技产品，提升稀土资源附加值，这是亟待突破的关键问题。

　　除了研究方向上的独创性，我们同样能够实实在在地解决稀土企业发展的困境。我们与北方稀土公司有着直接且密切的交流，在前期调研过程中实地参观了白云鄂博的稀土矿。同样，甘肃稀土公司的一线员工也与我们保持着紧密的联系。基于此，我们能够精准把握企业发展的痛点、难点。

　　以废水处理为例，我们曾为甘肃稀土公司做过两个中试项目，其中之一就是高盐废水的处理。将我们的太阳能技术投入污水处理中，充分利用太阳的能量进行污水蒸发，而后回收盐。从前端有机污染物的处理一直到高盐废水的蒸发，我们的技术不仅能够提高整个流程的稳定性，更能帮助企业最大程度地节约废水处理的成本，助力企业绿色、长效、可持续发展。

　　整个过程中，我们一直在努力突破空间的局限，借助稀土功能材料教育部工程研究中心这一平台将基础研究成果真正转化为产品，推向应用、推向市场，促进稀土功能材料产业发展，提高我国稀土资源的高值化应用水平。

　　6.研究中心的主要组成力量都有哪些？

　　目前，稀土功能材料教育部工程研究中心依托兰州大学建设和运行，主要设置技术委员会、中心主任、中心副主任、研发工程部、成果转化部、平台管理部等。

　　在人员构成上，主体部分是兰州大学化学化工学院的老师，尤其是无机化学学科的老师。同时，我们也需要共建单位如北方稀土集团、包头稀土院等的教授级高级工程师作为研究人员参与共建，为我们提供良好的科研成果基础。此外，我们也邀请了国内稀土材料化学及相关领域的知名技术专家组成技术委员会参与，这是未来能够指导中心更好建设与发展的坚实力量。

　　7.在申请建设平台的过程中有没有什么困难或印象深刻的事情？

　　前期的组织筹划是相对稳扎稳打的，但疫情的冲击使得后期答辩与论证略显困难。2022年7月，答辩工作展开，当时大家都封控在家，无论是录制视频还是制作答辩PPT都十分不便，只能通过各种渠道收集线下素材，同时梳理家中已有的数据备份，克服困难将这一工作完成。最终批准建设的消息鼓舞人心，后期节奏的迟缓与进度的耽搁如今看来倒也不足挂齿。

　　与此同时，申请书撰写时对于应用成果的凝练也投入了我们很大的精力。学科内的老师大多长期浸润在实验室的环境与氛围中，多以基础研究项目申报为主。纯应用的、工程化的项目是大家第一次接触，较为陌生。得益于近年来与稀土相关企业良好的合作基础与科研院所的指导和建议，我们能够结合已有的工程化基础，将偏应用的成果与经验做了很好地梳理、总结。最终，申请书的完成度和清晰度令我们大家都十分满意。