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[交流] 怎样做催化剂实验——对研究生说的话已有46人参与

做实验要动脑子。假设催化剂效果由三个因素（催化剂制备方法、焙烧温度、负载量）影响，做实验不能像“魔方”那样制备3＊3＊3＝27个样品。那样的话，假设每个样品需要做3个表征，那么需要进行27＊3＝81次实验。做这么多，不但浪费时间，而且给数据的解释带来很大的复杂性。更重要原因是，像“魔方”那样做实验，这不是科学研究，而是技术测试！正确的做法是首先改变一个变量（比如制备方法），探出最佳制备方法。然后针对这个最佳的制备方法，研究焙烧温度影响。然后再固定这个最佳的制备方法、最佳的焙烧温度，研究负载量的影响。这样只需制备3+2+2=7个催化剂。然后针对特定科学问题，有针对性的进行表征实验。
   以上我讲的这些条件实验，只是用来做个例子来说明实验设计方法的！事实上，科研不能仅仅是条件实验，更要提供一些基础的认识，或者说insights。只是测试“什么什么因素的影响”，越来越难发文章了。因为这只是说明表观的现象，没有阐明现象背后的原因。即使阐明了现象背后的原因，也不一定能发文章，因为这个科学问题（或者说“什么什么因素的影响”的选题）不一定重要，别人不一定感兴趣。因此，研究什么东西，也需要有审美观，或者说一种眼光。
   做科研、做实验、做论文，不能总是“依样画葫芦”。假设你发现一个金属对催化剂有促进作用，然后改变了不同条件的影响（比如制备方法、焙烧温度、负载量）。这些已经可以发表一篇文章了。可是，贪心不足的你还妄图把每个金属都来做一做，每组催化剂都研究制备方法、焙烧温度、负载量的影响。这其实是愚蠢的。写论文要有详有略、抓住主要矛盾。其实，做实验之初，就应该固定制备方法、焙烧温度、负载量，研究哪种金属效果最好，然后挑出最佳金属，详细研究，而其他的金属只是作为“绿叶”，一笔带过。而如果每个金属都想发单独发篇文章，这有可能吗？
   想一想，国外有些发表在JACS上的文章，都是有详有略的。比如有的人发明一种方法，能合成介孔氧化钛，那篇文章详细研究了介孔氧化钛，然后在靠近结尾的部分说这种方法也能用在其他典型介孔氧化物的合成上，给出1-2张图，用1-2段说明，证明这种方法的通用性。这就是好文章应该的样子，而不是每个样品都依样画葫芦地发表一篇文章。
   初涉科研的研究生往往陷入一种怪圈，看到有的东西（比如另外一种金属）做上手了，就想做做发篇文章。其实，有些东西一看就知道没有意思的，属于“鸡肋”，即使做出来了，也发不了好杂志。假设你用一个方法发明了一个催化剂，能发篇影响因子2.0的文章，你换了助剂，得到效果更差，能发什么文章呢？要知道，文章是不等价的，好的文章和坏的文章有很大的区别。并且，你发坏的文章，也要花很多时间来写，甚至要花更多的时间来“拔高”文章的意义，以便文章能够“销售”出去，甚至还要花大量时间来对付退稿。应该多有些创新性。创新性不是你看到文献中说A方法比B方法好，你也来试试，你的结论和文献完全一致，有什么创新性？不做实验也能预测结果，有什么创新性？
   别说“别人也用类似的研究方法研究了某个催化剂，效果也不好，也发了JC（Journal of Catalysis）。”我不要听那话。首先，你不是别人，你也不知道那篇文章具体的情况。也许是10年前刚开始这个课题的时候好发文章，同样的东西放到10年后就发不出来了。也许是那个作者有名气，或者正好落在朋友的手里审稿。也许是别人文章里做了详细的表征，把机理解释地很清楚。如果那篇文章你是作者，你来试试能中JC？科学研究是有领域的，有的“坑”里什么东西也没有，有的“坑”里有些残羹冷炙，有的“坑”里一锄头下去都是黄金。去研究那些没有意思的东西、技术测试型的东西、重复别人的东西、稍稍改头换面的东西，再怎么做也发不了好文章，即使发表了，也是“鸡肋”文章！
   做实验，特别是给别人提供测试或者合作科研，要多问清楚实验的目的，不能不动脑子地做实验。所谓不动脑子，就是今天装0.5克催化剂，明天装0.6克催化剂。今天用这个马弗炉焙烧催化剂，明天用别的管式炉烧催化剂。有时侯知道实验目的后，能当场设计进一步的实验，试图搞清楚一些问题。而不清楚实验目的，只是机械测试，没有及时设计进一步的实验，导致以后要做的时候，还得重新合成样品。
   同样，和别人合作的之前，也要问清楚实验目的。别人要你帮他测试数据有几种原因：1）为了发表科研论文；2）仅仅是充实本科毕业论文，成为本科毕业论文的一部分；3）只是看着玩玩的。同学，我这里不是测试中心，我的时间也好宝贵，做些对双方都有价值的事，好吗？
   做实验不能走捷径。有些“捷径”，只会浪费更多的时间。比如有的人贪多求快，明明一天能够笃定地测试一个样品，他一天试图测试两个样品，结果半夜里脑子昏昏沉沉去实验室，不是气体忘了开，就是没有设定机器自动记录数据。不是程序升温没有开，就是程序段设错了，使时间和样品、气体、电力白白地浪费了。更有甚着，炉门打开着就开始升温，或者热电偶没有插在催化剂表面，或者温度还没有降低到足够低的程度就开始测试。
   遵守实验操作步骤！有些步骤是这么样的，就是有原因的嘛！比如测试一个催化剂的降解污染气体的效果，首先在室温把气体通过催化剂一个小时，在这一个小时内，每过10分钟在线测试气体的浓度（峰面积），然后再升到更高的温度进行测试。为什么要停留一个小时，而不是30分钟，这是有原因的嘛！不这么做，实验能准吗？再比如，升温都是有“步长”的，你“步长”一会儿25度，一会儿50度，这个样品25度，那个样品50度，以后把数据叠加起来画在一张图上，难看不难看啊。
   有时候研究所谓的“载体效应”，就是把同样一种金属纳米颗粒负载在不同载体上，测试催化活性。然后进行了表征。假设有5个催化剂，测了这5个催化剂的活性。但是做表征的时候，用A表征方法研究了4个催化剂；用B表征方法研究了3个催化剂。这非常annoying。为什么不把实验做全？也许某个催化剂的效果奇差无比，你便以为这是个废数据。但是，在催化研究里面，“鲜花需要绿叶衬托”，如果你随便找个催化剂效果都很好，那么审稿人就觉得不可思议，并且也不知道好的催化剂究竟有多么优越。并且，把好的催化剂和坏的催化剂一起对比表征，更加清楚到底催化剂需要什么特征才能达到好的效果。
   做科研的一个大忌就是只做实验，不整理数据。做了老半天，不是发现别人已经报道过了，就是得到一堆没有意义的乱数据。有的时候你做完实验，等了一年才想到写文章，但其实在这一年中，对文章的认识并没有增加，也没有做进一步的实验。与其这样，为什么不能当时就及时整理文章，该补什么数据就补什么数据呢？十鸟在林，不如一鸟在手！
   做科研需要好的习惯、好的人品，细节决定成败！有的研究生想用别人的仪器，结果约了时间却不去做。有的研究生做实验盖子没有拧紧，也许是脑子里想着什么事或者忙着接电话，导致有害物质泄露出来。还有的离开的时候不关门、钥匙插在门上面、在实验室吃东西、敞开口的饮料放在电脑键盘旁边、不及时清理垃圾、不及时更换用完的气体钢瓶、把别人仪器上的螺丝帽拆下来装在自己的机器上......
   别小看科研细节，也别以为反正将来（毕业后）不会再搞科研，这些都能锻炼人的办事能力、思考问题能力，也反映一个人的素养。

本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-71964-707354.html

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