“答”问如流 妙“辩”连珠丨新材料学院郑世胜答辩风采展示

百年大计，教育为本。党的二十大报告指出，教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑，强调要全面提高人才自主培养质量，着力造就拔尖创新人才。研究生教育作为教育、科技、人才的“三位一体”结合部，承担着高水平科技自立自强和高层次人才自主培养的光荣使命。北京大学研究生院深入贯彻落实党的二十大精神和习近平总书记关于教育的重要论述，坚持立德树人的根本任务，通过“稳基础、抓交叉、促突破”，严格执行全过程管理，坚持学位授予高标准，树牢质量意识，打造卓越文化。

学位论文答辩是研究生培养过程和培养成果的集中体现，是研究成果展示的重要平台。研究生院深入各院系培养工作实际，推出“‘答’问如流 妙‘辩’连珠——北京大学研究生答辩风采展示”系列报道，将各院系答辩特色做法和精彩瞬间汇集成文，集中展现研究生的科研能力和综合素养培养成果，发挥榜样示范引领作用，为进一步提升人才培养质量提供借鉴与参考。

答辩现场

春种秋收，夏生长。蓬勃盛夏，万物向阳发展，正是踔厉奋发的好时节。南国燕园，钟灵毓秀，群英荟萃，济济一堂。在北京大学深圳研究生院H栋214室，新材料学院2018级硕博连读研究生郑世胜顺利完成了博士学位论文答辩。孟鸿教授、慈立杰教授、贺艳兵副教授、肖荫果副教授、郑家新副教授组成答辩委员会，对郑世胜的博士学位论文《基于第一性原理计算的电化学二氧化碳还原研究》进行了现场评审。博士学位论文答辩主要由三个环节组成，即论文陈述、专家学者提问、答辩委员会投票表决。

郑世胜答辩

在个人陈述环节中，郑世胜介绍了研究背景。当下，绿色发展与能源议题已经成为了国际合作的重要主题之一，中国也在逐步推进符合中国特色社会主义发展的“双碳”目标和战略任务。基于CO₂排放量居高不下的现状，解决问题的技术方式之一是进行CO₂资源化，把CO₂变废为宝。目前存在诸如化学转化、热催化、光催化等大量技术，其中电催化CO₂转化具有独特的优势。

研究背景：CO₂的资源化

在电催化CO₂还原的体系中，CO₂可以获得不同数目的电子还原生成不同类型的产物，根据含C的数目，可分为C1、C2、C3+产物。工业上一般希望得到深度还原的产物，含C数目越高，经济价值就越高。但是，由于各产物平衡电位接近和析氢反应(HER)电位接近，导致了二氧化碳电还原面临一个本质性挑战——产物选择性的调控：如何调控CO₂还原产物的选择性，开发出高效的针对特定高经济价值产物的催化剂？目前仍旧是一个值得探索的前沿问题。这恰恰正是郑世胜的论文攻坚克难的主题——根据CO₂还原至C1、C2、C3+、C-N特定产物的不同特点，设计出不同的调控策略，预测或理解相关催化剂。

整个研究的创新点也在于此，郑世胜具体提出了4个调控策略。第一个策略是过渡金属单原子修饰策略调控CO₂还原至C1产物。对于CO₂的单独还原，研究侧重于调控其结构。通过单原子微结构调控，实现单活性中心促进C1产物生成。策略二是界面氢覆盖度调控促进CO₂还原至C2产物。研究利用合金化策略调控氢覆盖度，实现局部双活性中心的活化以促进C2产物生成。值得一提的是，在该部分工作中，郑世胜发现了电催化体系中氢吸附现象与HER行为的普适性结论，该成果以共同一作身份成功发表于Nature。策略三是界面微结构协同促进CO₂还原至C3+产物。研究根据C3+产物的特点寻找具有三个金属中心的结构。在界面水分子氢键网络的作用下，表面三活性中心微结构协同相互作用将促进C3+产物的生成。最后一个策略是与含氮物质共还原策略促进CO₂转化为尿素。郑世胜跳出了前三个策略关于结构调控的思路，通过调控反应模式，去促进CO₂和NO3-的共还原，以生成含C-N键产物（尿素）。在寻找可以实现该反应模式催化剂的过程中，他开发了一种基于AI的研究方法。该方法利用图论和主动学习流程实现了对催化剂的快速预测和筛选。同时，其具有高度自动化和可迁移的特点，可以运用到其他复杂过程的催化剂预测中。

论文研究思路

最后，郑世胜总结了上述工作并作出展望。在二氧化碳电催化还原这个领域，他希望未来朝着两个方向继续努力：一是基于大尺度模型，开展电极电势、溶剂化效应、溶液PH值、水分子和阳离子等多因素耦合下的CO₂还原机理研究。二是突破目前多数研究工作只是基于静态模拟的局限，利用机器学习势能和分子动力学等新技术手段，实现长时间条件下的CO₂电催化过程模拟，理解催化剂的动态演化过程。

在提问环节，答辩委员对郑世胜系统全面的二氧化碳电催化还原研究工作给予了充分肯定，并提出了宝贵意见。贺艳兵教授指出对界面氢覆盖度对CO₂还原性能的影响应做更深入讨论，尤其是对于何种覆盖度下界面氢能展现出促进作用而不是抑制作用；慈立杰教授提出在探究单原子催化剂反应机制时应该考虑催化剂“失活”的可能性。郑世胜对相关问题作出回应并得到评委老师认可。投票表决环节后，答辩委员会主席孟鸿教授向郑世胜宣读了其全票通过答辩的决议。

答辩委员会成员、导师与郑世胜合影

/ 郑世胜 /

个  人  简  介

郑世胜，中共党员，2018级硕博连读生，材料物理与化学专业，师从潘锋教授。研究领域为新能源材料的开发与设计。目前已参与发表SCI文章21篇，其中以第一作者（含共一）在Nature、ACS Catalysis, Research等高质量杂志上发表文章6篇。曾担任新材料学院2018级党支部书记，新材料学院研究生会副主席，同时作为主要成员创建深圳研究生院研究生党建研究会并历任活动部部长、常务副会长。曾获国家奖学金、北京大学学生五.四奖章、北京大学优秀共产党员、北京大学优秀学生干部标兵、北京大学三好学生标兵等荣誉。

想说的话

对母校/学院/导师…

不知不觉，在南国燕园已度过五年的时光。感谢北大提供的良好学术环境和资源，使我能够全身心地投入研究工作。北大的家国情怀，南燕人敢闯敢试、开拓进取的精神是我一生的财富。感谢导师潘锋教授对我的培养，在整个博士研究期间给予了我无私的指导和支持。潘锋教授的专业知识、创新思维和对科研的激情一直是我学习的榜样。最后，真诚祝愿北大和北大深研院培养更多优秀人才，在民族复兴的征程中再放异彩。

——郑世胜

文字：袁梦恬

本期排版：南燕新闻社 FaFa

本期校对：南燕新闻社 Milly

审核编辑：王琳

审核发布：王可佳

近

期

发

布

笃行计划2023｜北京大学深圳研究生院2023年“笃行计划”暑期社会实践招募开启！

知行计划 | “知行计划·南燕”基地介绍

报名 | 第六期“知行计划”地方党政机关暑期见习实践报名开启！