在能源转型与“双碳”战略推进的时代浪潮中，中国科学院院士、北京大学化学与分子工程学院教授马丁凭借卓越的科研洞察力与持续突破的创新精神，成为催化科学领域的标杆与典范。他深耕能源催化研究三十载，从水分子低温活化到氢气高效制备，从废碳资源高值转化到“氢-碳循环体系”构建，再到解决费托合成高碳排放的工业难题，其研究成果不仅拓展了催化科学的理论边界，更推动了中国能源产业链的实质性进展，为全球能源可持续发展贡献了“中国方案”，为我国绿色低碳发展注入了澎湃动能。
细致入微 为“氢能经济”蓝图增添科学基石
马丁的研究工作始终与国家需求、能源发展同频共振。在他看来：“科研要敢于啃硬骨头，但更重要的是，要解决时代赋予的需要解决的重要科学问题。”
2009年，马丁到北京大学工作，自此扎根这片科学研究的沃土，带领研究团队深耕多相催化科学领域，始终聚焦对国计民生、国家发展具有重大意义的新能源与传统能源研究方向，产生了一系列具有国际影响力的原创性科研成果。身负如此重担，马丁身上却一贯保有一种潇洒和松弛，以及对未知领域的持久敏锐和好奇。这种责任感和本能的兴趣，让马丁步履不停、持续创新。
氢能在未来能源结构中将占据重要地位，但其大规模应用一直受制于两大核心挑战：高昂的制氢成本与复杂的储运问题。其中，如何以低能耗、高效率的方式从广泛存在的水中获取氢气，是横亘在科学与产业之间的关键壁垒。然而在2014年前后，氢能研究还未得到广泛关注。彼时，敏锐的直觉使得马丁带领团队锚定制氢过程，最终在这一领域取得系列原创性突破。他们开创的低温高效催化制氢新路径，为“氢能经济”蓝图增添了极具分量的科学基石。
前期的研究中，马丁团队首先创制出可在室温下解离水的α-MoC载体，进而通过构筑金属/载体界面，打造出低温催化“核心引擎”。特别是铂/α-MoC催化剂，将水气变换反应温度大幅降至120°C，产氢活性达到国际先进标准，攻克了低温下高活性与高稳定性难以兼得的技术难题。团队进一步揭示了水分子“低温均裂活化”新机制，并将此平台拓展至甲醇制氢，开发出原子级分散金属/碳化钼催化剂，实现活性数量级提升。这些工作不仅开辟了温和条件下水中取氢的新路径，更形成了从高效制氢到高值化学品合成的一体化新思路。系列研究成果入选了2017年度“中国科学十大进展”，并荣获2023年度“国家自然科学奖二等奖”。
创新的脚步没有因为斩获荣誉而停歇。马丁团队孜孜以求，在氢气制备领域持续求索。2025年2月，马丁团队接连在《自然》和《科学》上发表重要研究成果。
在《自然》上发表的研究中，团队创新性地引入稀土元素，开发出一种全新且普适的高活性产氢催化剂稳定策略。该催化剂中每个铂原子可产生1500万个氢分子，其“转换数”较此前最高纪录高出一个数量级，显著提升催化剂寿命，为高效、稳定的制氢技术提供了全新思路；在《科学》上发表的研究则聚焦于乙醇和水分子重整的零碳排放制氢新路径。团队开发了一种高效的双金属/碳化钼的界面催化剂，不仅实现了水分子和乙醇分子的同时活化，还成功避免了乙醇分子C-C键的断裂，反应在高效生成氢气的同时还可以联产高附加值乙酸产品，实现了零二氧化碳排放的产氢过程。
两项成果在技术层面各有千秋，稀土改性催化剂为氢气的规模化稳定生产提供了可能，而零二氧化碳排放制氢-联产化学品技术则开创了一种全新的绿色化学路径，不仅减少了碳排放，还实现了资源的高效利用。
从基础概念的突破，到催化材料的创制，再到反应机制的深刻阐明，马丁团队完成的是一次贯穿基础研究与应用探索的完整科研攻坚。他们的系列成果，正在降低氢能获取的“门槛”，为该领域研究打开了一扇新的大门。此举也展现了中国科学家在前沿能源科技领域的原创实力与使命担当。
全新范式 “碳氢循环”持续发展的中国方案
在未来氢能大规模应用的背景下，废弃含碳物质的合理利用将更具深远意义。马丁在国际上较早提出将废弃含碳物质作为碳资源，将其催化转化制备高值化学品、材料和液体燃料，建立“碳-氢循环”催化新体系。这一创新性的研究方向有着巨大的生态和经济双重效益，对我国碳排放的减少和资源优化利用起到关键作用。
对此，面对现有混合废塑料处理难题，马丁团队聚焦于二氧化碳和废塑料等战略性碳资源，创造性地提出从分子水平上转化废弃塑料新过程，发展了废塑料升级转化为高值化学品的新反应路径，并开发出一系列新催化过程。在此基础上，马丁团队进一步提出废塑料“正交转化”策略，结合核磁共振技术对塑料进行快速“体检”，直接识别内部化学结构，无需预分类即可高效处理复杂混合废塑料。基于该策略，团队实现催化反应路径的定制化设计，逐步将废塑料转化为高价值产品，如苯甲酸、乳酸、双酚A、芳香胺盐等化工原料，潜在的经济效益显著优于传统回收方法。
聚焦“碳-氢循环”这一重要能源问题，既需要“开源”，即发展新技术新过程；也需要“节流”，对已有重要化工过程中的碳排放问题进行优化、变革。因此，马丁团队的研究在新能源领域锐意进取的同时，也敢于挑战传统难题，聚焦传统能源过程中的碳排放问题，立志啃下这块“硬骨头”。
费托合成工艺已有百年历史，其过程主要是通过催化剂将合成气转化为液体燃料或烯烃等高值化学品。传统的费托合成过程中，铁基催化剂难免会生成一定量的二氧化碳。这一产物严重消耗碳资源，导致产物选择性下降，还会产生更多的碳排放造成环境污染和能耗损失。换言之，如何遏制费托合成产生的高碳排放是业界一直以来面临的难题。
2025年10月，马丁团队携手合作单位再次向外界传出重大喜讯——在破解费托合成高碳排放难题方面取得突破性成果。这一重大突破源于马丁团队在2025年的一次偶然实验中观测到的异常结果。长期在C1化学领域的深耕，使马丁和团队骨干具有敏锐的洞察，因此，他们抓住了这样一个本可以轻易忽略的“异常”。马丁迅速布局，团队高效协作，立即开展相关研究，厘清科学问题本质，阐明卤素对于催化性能的影响作用。
马丁团队发现，在费托合成中，只需在反应气体中引入极微量的卤素化合物（如溴甲烷、碘甲烷等），研究团队形象地将这一过程比喻成“就像在烹饪中加入一滴分子级调味料”。这微小的添加量，却能带来巨大的反应差异。这些卤素分子在反应中以“动态调控者”身份存在，在铁基催化剂表面不断吸附、解离、再结合，像“电子开关”一样调节催化剂的表面状态，阻断催化剂表面的水分子活化，从而阻断一氧化碳和水生成二氧化碳。同时，抑制催化剂表面烃类的过度氢化，使产物主要以烯烃形式生成。这项技术破解了费托合成带来的高碳排放难题，为我国在“双碳”目标下推动煤、天然气、生物质等碳资源的绿色转化提供了新路径。相关成果2025年10月发表于国际权威期刊《科学》。国际媒体对这项研究也给予了高度评价，美国化学会旗下的Chemical & Engineering News在报道时称其为“这是一个令人吃惊的重要发现”“这是一个突破性工作”。
科教融合 多相催化发展的新机遇
马丁带领团队根据核磁共振实验结果制定混合废塑料催化转化方案
马丁的科研成就不仅体现在论文与奖项上，更在于其对产业生态的构建。其团队与国内外多家研究机构、高校长期保持深度且广泛的合作，成为全球催化研究的重要枢纽和创新高地。他还多次受邀在国际学术会议上发表演讲，与世界顶尖科学家开展交流合作，推动中国催化科学的发展与国际影响力的提升。2025年11月，马丁当选中国科学院院士，这是对其科研生涯的高度肯定。
与此同时，作为一名教育科研工作者，马丁深知人才培养对于科学发展的重要性。他注重培养学生的科学思维和实验技能，鼓励学生积极参与科研项目。在他的课堂上，学生们不仅能够学到扎实的专业知识，还能感受到科学家严谨的治学态度、勇于探索的创新精神以及乐观豁达的人格魅力。马丁曾获得北京大学“十佳导师”荣誉称号，是学生们心目中的良师益友。马丁课题组的毕业生中，多人获国家级人才计划支持，广泛分布于高校、科研机构及新能源企业，成为推动中国能源产业发展的中坚力量。
近年来，面对“双碳”目标、能源安全和能源转型等多重挑战，马丁带领团队不断在向更高目标迈进。在全球可持续发展的星辰大海中，马丁正以催化研究为笔，书写属于中国科学家的时代篇章。责编 / 冯昭
马丁在第十九届全国催化学术会议上演讲
