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多彩世界
工业废水与废弃牛毛,本是看似毫不相干的两样“垃圾”,在北京五中王梓宁同学眼中,却成了宝贵的资源。经过近两年的科研努力,梓宁同学的“以废弃牛毛为原料制备多孔碳及其在废水净化中的应用”项目,获得第33届全国青少年科技创大赛科技创新项目一等奖,第十七届北京青少年科技创新市长奖等荣誉。
从儿时对科学的向往,到今天的亲身体验,科研激发了他学习的主动性,解决问题的过程更坚定了他突破困难的信心——
人当立志。从小到现在,我的志向便是成为一名科研工作者,为祖国发展尽自己的一份力量。
父亲是一名科研工作者,我自幼便在一个充满着科研氛围的家庭里长大,父亲的实验室是我的后花园。得益于九年义务教育,我很早便知道了许多科学家的故事。我羡慕苹果树下灵光乍现的牛顿,也向往创造奇迹的钱学森,科研的种子早早便扎根于我的内心。
在五中分校就读初中时,我在科学老师的指导下开展以环保为主题的科学实践活动,高一参加了五中的的天然灵感创客空间,同时也被选拔加入了北京青少年科技俱乐部,在黄雅钦教授和五中校内导师的指导下,开始了科研实践活动。科研活动让我学会了探究,也激发了我学习的主动性。
科研路上体验未知的乐趣
我的第一个课题是“新型防雾霾多孔水凝胶的制备与探究”,经过半年多努力,获得第32届全国青少年科技创新成果优秀创意奖,这给了我极大的信心。
第二个课题“用废弃牛毛为原料制备多孔炭及其在废水净化中的应用”。我国是工业生产大国,每年会产生大量的废水,同时有许多废弃的动物毛经焚烧处理后埋于地下,不仅浪费资源,还会污染环境。能不能用动物毛制备炭材料来吸附工业废水呢?
通过查资料,我了解到目前活性炭是较好的吸附剂,人们研究主要集中在寻找碳源及如何提高其吸附能力。目前,主要的碳源包括椰壳、动物骨等食品加工的废弃物,这给我很大的启发。我把目光投向了农村亲戚家附近养牛厂的废弃牛毛。
经过查阅文献,我知道牛毛主要成分是角蛋白,含碳量高。为此,我想以废弃牛毛为原料,设计制备多孔炭材料,并探究其吸附性能,用于净化废水,实现废弃资源的再利用,保护我们的环境。这个想法得到了指导教师黄雅钦教授的肯定,在她的指导下,设计了课题的研究方案。
这个课题我做了将近两年的时间,期间也经历多次失败,遇到了不少困难,但在导师和大家的帮助下,我都逐一克服,最终实现了预期的目标。采用活化炭化法成功设计制备了对亚甲基蓝具有高吸附性能的牛毛基多孔炭,其吸附能力高于市售炭。为实现资源的有效利用,创新性地将吸附后得到的含亚甲基蓝多孔炭作为超级电容器的电极材料,发现其具有良好的电化学性能,具有接触内阻小和比容量高的优势。这不但为废弃动物毛资源的有效利用提供了新手段,也为废水净化提供了新型高性能净化剂和高效的新方法,为高性能超级电容器的电极材料制备提供了新途径,实现了废弃资源的再利用。
此项研究项目获得了33届全国青少年科技创大赛科技创新项目一等奖、第十七届北京青少年科技创新市长奖等荣誉。
克服困难、磨练耐力,对探究着迷
这两年多的科研经历,是我人生路途上对科学认识的一次重大的飞跃。在我眼中,昨天的垃圾,今天成为了宝贵的资源。研究过程中,我发现牛毛炭具有高的比表面积、且含硫,所以其对亚甲基蓝有高的吸附能力,但是脱附过程将需要较复杂的过程,如何解决这一问题曾一度让我灰心。
但在老师的鼓励下,我坚持继续研究,并找到了将其应用于新能源材料的可能性。这不仅为污水净化后吸附剂的利用找到了新方法,更为新能源材料制备开发了新途径。这个过程增加了我克服困难的耐力,更增加了我对探究的着迷。
看到自己的设想变成现实,看到自己的努力得到认可,看到越来越多的废弃物变成了资源,都让我感到了莫大的快乐。也正因为如此,我愈发的热爱科研这项工作。
参加科研实践的过程中,几位资深的老院士也不辞辛劳,与我们学生们一起讨论,给我们提出很多改进建议。像这样的科学家身上许多的品质令我所折服与向往。他们敏捷的思维、强烈的责任感、刻苦钻研的精神、乐观向上的态度、无私奉献的品质,都愈发的让我明白的身为一名科学家所应具有的品质。这段科研经历,坚定了我要成为科学家的信念。我要以这些科学家为榜样,努力实现我儿时的梦想——我的科学梦。
(作者系北京市第五中学高中学生。科学通讯社供稿)