[00314764]新型光催化剂的合成方法学及其光催化作用的科学问题研究

该项目开展新型光催化剂设计、光催化去除污染物性能优化及机理和构效关系的研究。主要贡献：光催化剂制备方法学创新---率先将超临界、eisa、醇热醇解和喷雾干燥技术引入光催化剂制备，揭示材料组装生长规律；光催化材料创新---可控调控组成、形貌结构及晶面生长，制备出核壳、纳米管、花球、介孔单晶、特定晶面暴露等多级结构的修饰和非修饰tio及非tio光催化剂；光催化理论创新---深化光催化反应机理及构效关系研究，提出多次反射增强光捕获的模型，探索光催化剂能级调变与光激发活化机理，实现复合材料及光催化偶合反应体系协同作用促进光生电荷分离，从而提高光催化活性。在大量实验及理论研究的基础上，归纳了实现高效光催化的三条经验规则，并开发了全天候污水净化系统和吸附-光催化复合空气净化器，已实施应用。该项目先后获国家杰出青年基金(20825724)、国家自然科学基金重点项目(21237003)、国家自然科学基金国际合作项目(21261140333)、国家自然科学基金(21207091、21407106、21377088、20907032、21047009、21207090、21477079、21007040)、霍英东基金(142022)等资助，属于光(电)化学、催化、材料化学及环境化学交叉技术领域。环境净化是当今全球研究热点和难点。光催化由于条件温和、易操作、能直接利用太阳光、去污普适性好、无二次污染等优点，有望成为新一代高效节能的绿色环保技术，存在的瓶颈是太阳光利用差和量子效率低导致光催化效率不高，关键科学问题是如何提高光的捕获及利用率、减少光生电荷复合率、阐述光催化作用机理及构效关系等。该项目针对上述问题开展了光催化剂合成方法学与组装生长机理研究；光催化剂结构组成调控及其促进光利用的研究；协同效应及其促进电荷分离的研究。该项目历时近10年，多项研究成果处于国际领先地位。承担国家杰出青年基金和国家自然科学重点基金等一批科研项目，已发表49篇sci论文，主编英文专著1部，其中在j.am.chem.soc.和angew.chem.int.ed.上发表论文5篇，l.上发表论文1篇，为chem.an asian j.撰写综述1篇；论文他引2593次(sci他引2334次)，其中，20篇重要论文他引2106次(sci他引1913次)，8篇代表作他引1498次(sci他引1379次)，单篇最高他引597次(sci他引559次)，esi论文4篇；申请中国发明专利29件(授权20件)；承办了全国催化剂制备科学与技术研讨会、全国光催化和光化学会议、全国精细化工催化会议、全国环境化学大会、资源化学国际学术研讨会等；担任中国光催化专委会副主任、appl.catal.b副主编等，申报成功环境科学上海市重点学科、环境功能材料教育部创新团队、资源化学教育部重点实验室，与普林斯顿大学和新加坡国立大学组建国际联合实验室，在国际上有较高知名度和影响力。通过该项目研究，丰富和发展了纳米半导体制备技术，拓展了光催化剂范畴，深化了光催化理论研究，为推动化学、材料和环境学科发展，推广光催化在环境净化中的应用做出了重要贡献。