【学术视频】第十九届全国催化学术会议 | 华东理工大学张金龙院士

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图 | 张金龙

题   目：新型产氢光催化材料的设计与制备报告人：张金龙单   位：华东理工大学时   间：2019-10-17地   点：重庆悦来国际会议中心

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报告摘要

基于半导体光催化剂的太阳能分解水技术被认为是一种绿色高效的技术，其有望解决当前对化石燃料过量消耗的问题。目前，太阳能若要成功转化为氢能取决于那些具有对太阳能利用率高，电子空穴有效分离和产生的光生电子还原电势越负的高效半导体光催化材料的设计。然而，单一组成的半导体光催化材料很难实现上述提到的要求。因为其产生的电子和空穴很容易复合，导致太阳能的转化率受到严重制约。为了解决这个瓶颈，模仿自然界的人工光合作用系统（直接Z型反应），已经被成功开发。直接Z型反应通常仅仅是由两种半导体，不需要加入氧化还原介质。本工作通过空心Co(OH)₂模板设计了一种基于Z体系光解水产氢的CdS/Co₉S₈空心结构光催化材料。其中CdS量子点是镶嵌在空心Co₉S₈表面。研究表明，Z型反应的设计和空心结构的聚光效应共同提高了CdS/Co₉S₈催化材料的光解水活性和稳定性。

本工作还设计合成了一种优异的光解水催化剂Cd_xZn_1-xSe/CoP，并考察了Cd/Zn原子比，助催化剂CoP负载量以及牺牲剂浓度对催化剂产氢速率的影响。在最优条件下，Cd_xZn_1-xSe/CoP复合光催化剂在520 nm处量子效率高达11.8%，并且在可见光照射下，产氢速率可以达到1.2mmol/h^-1（50mg样品），这也使得Cd_xZn_1-xSe/CoP可以直接暴露在空气中自然光下分解水产氢。
我们还设计了一种无贵金属参与的空间分离双助催化剂的光催化体系MnO_x@CdS/CoP（MnO_x和CoP分别负载在CdS壳层的内壁和外壁）。在受光照之后，光生电子和空穴分别被外壁的CoP和内壁的MnOx捕获，从而展现了优异的光解水产氢能力。此外，MnO_x@CdS/CoP还克服了传统CdS光腐蚀的难题，在光解水产氢以及降解罗丹明B实验中呈现出稳定的光催化活性。本文的研究也为制备低成本，高效的光催化剂提供了方向。

个人简介

张金龙，欧洲科学院院士（外籍，2019），华东理工大学“汇贤学者”讲席教授，博士生导师。1985年获得华东理工大学应用化学系学士学位；1985年8月-1988年8月，任无锡电影胶片厂研究所技术员；1988年9月-1993年7月，在华东理工大学精细化工研究所获博士学位；1993年8月-1995年9月，任华东理工大学精细化工研究所讲师；1995年10月-1996年9月，任华东理工大学精细化工研究所副教授（期间在东北师大留日预备学校学习日语）；1996年10月-2000年9月，在日本大阪府立大学工学部做博士后；2000年10月-2007年1月，任华东理工大学精细化工研究所副所长，教授，博士生导师；2007年1月- 2016年3月，任华东理工大学化学与分子工程学院副院长，教授，博士生导师；2016年4月至今，任职于华东理工大学化学与分子工程学院。张教授工作期间获得2001年度上海市第七届曙光学者称号，2004年度教育部新世纪优秀人才资助计划，2009年度上海市育才奖，2010年享受政府特殊津贴，2012年度上海市优秀学术带头人，2012年度获上海市领军人才称号，2017年度江苏省双创人才，2019年获选华东理工大学“汇贤学者”讲席教授，2019年当选欧洲科学院院士（外籍）。其主要学术兼职包括： “Res. Chem. Intermed.”副主编，“Applied Catalysis B: Enviromental”;  “Scientific Reports”; “J. Photocatalysis”国际编委；“Inter. J. Photoenergy”客座主编；“J. Nanotechnology”客座编辑；“影像科学与光化学”编委。担任“粒子输运与富集技术国防科技重点实验室”第一届学术委员会委员。The 13th Intermational Symposium on Eco-materials Processing and Design国际顾问委员；第六届国际环境催化会议组委会委员；任历届全国太阳能光化学与光催化会议组委会委员，第四届全国环境催化与环境材料学术会议学术委员会委员，第五届介孔材料国际学术研讨会执委委员，上海市法院知识产权技术咨询专家，第五届东亚功能染料-先进材料学术会议学术委员会委员，自然科学基金评审专家，教育部回国人员启动基金评审专家，教育部科技奖励评审专家，中国博士后科学基金评审专家；教育部博士点基金评审专家；日本大阪府立大学客座教授，美国化学会会员。其研究方向包括：高效光催化材料的设计、制备及在环境和能源领域中的应用；有机功能染料的设计和合成。已在Nat. Comm.; Chem.; Chem. Soc. Rev.; Chem. Rev.; J. Am. Chem. Soc.; Angew Chem Int Ed; Energy & Environmental Science.等国际一流杂志上发表论文420余篇，被引用21000余次，H因子为74。获2017年度上海市自然科学一等奖，2011年度工业和信息化部国防科学技术进步奖二等奖、2011年度中国核工业集团公司科学技术奖一等奖、2008-2009最高论文引用率奖、环境科学类杂志大陆最高引用率奖、并于2005年获得教育部提名国家科技二等奖，2005年度上海市科技进步三等奖。入选“ESI高被引论文”（世界前1%）30篇，“0.1%热点文章”9篇。连续入选Elsevier公布的2014，2015,2016，2017和2018年度中国高被引学者之一，入选2018年度科睿唯安“全球高被引科学家”（Highly Cited Researchers）。参加和承担了国家973项目，863项目，国家自然科学重点基金和面上基金，科技部国际合作项目和上海市纳米项目60余项。

会议简介

第十九届全国催化学术会议于2019年10月13-17日在重庆市召开。会议由中国化学会催化委员会主办，重庆大学承办。此次会议主题是“催化新时代”。“全国催化学术会议”每两年举办一次，近年来首次在西部地区召开，会议内容将涵盖催化在化工、能源、环境、材料、生物、制药、分析等领域的前沿技术发展和基础研究，以期达到推动原始创新、增加前沿交流、促进学科融合、推动技术进步的目的。

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