报告题目：有机半导体可见光催化绿色能源转化研究

报告时间：2025年6月27日上午9：00

报告地点：致腾楼223会议室

报告人：朱永法 教授

主持人：苏陈良 教授

个人简介：清华大学化学系教授、博导，国家电子能谱中心副主任。1988.7月，一直在清华大学化学系工作，从事薄膜材料、纳米材料、环境催化以及光催化的研究。主要研究方向是能源光催化与环境催化的研究。获得教育部跨世纪优秀人才及国家自然科学基金委杰出青年基金的资助。获得国家自然科学奖二等奖1项, 教育部自然科学奖一等奖2项、二等奖1项，教育部科技进步奖二等奖和三等奖各1次。发表SCI收录论文298篇，ESI高被引论文29篇；论文总引18200余次，篇均引用61.1次，H因子为74。2014-2017年入选Elsevier中国高被引学者(化学), 2016年入选Elsevier发布的“全球材料科学与工程学科高被引学者”。中国感光学会光催化专业委员会主任，北京市室内与车内环境净化行业协会会长。高校分析测试中心理事会理事长，中国分析测试协会常务理事，中国化学会环境化学专业委员会委员；环境与能源光催化国家重点实验室学术委员会委员；上海师范大学教育部资源化学重点实验室学术委员会副主任，中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室学术委员会副主任。ISO/TC201表面分析国际标准委员会委员；全国环境化学计量技术委员会委员。全国低碳计量技术委员会温室气体计量工作组委员。2022年1月，入选“中国化学会第七届（2021-2023年度）青年人才托举工程遴选专家”名单。

摘要：构筑了PDINH有机超分子光催化剂，可见光活性可拓展到730nm，其产氧性能达到34.6umolg-1h-1。构筑的高度结晶的尿素-苝酰亚胺聚合物光催化剂，产氧性能提高了106.5倍，达到3.2mmolg-1h-1。发现结晶度的提高不仅可以提升内径电场，还可以降低复合中心，从而促进光电荷的迁移。咪唑熔盐法制备的高结晶PDI超分子，其产氧性能达到40.6 mmolg-1h-1。构筑了四苯羧基卟啉的超分子光催化剂，实现了全光谱的产氢和产氧(40.8和36.1μmolg-1h-1)活性和高效的降解污染物活性。发现了光催化活性随分子偶极的增加而大幅增加的规律，并拓展到多个体系。通过卟啉超与锌配位形成的超分子，可以把还原电位从-0.36V提升到-1.01V，产氢能力提升85倍，达到3.5 mmolg-1h-1。此外，可以通过分子内电子给体-受体（D-A）如苯磺基卟啉TPPS/C60-NH2光催化剂或D-A界面促进电荷迁移，提升其产氢性能。当苯磺基卟啉与C60构筑超分子DA体系，其产氢能力可以到33.00 mmolg-1h-1。基于前驱体分子的生色基团和助色基团以及分子偶极特性，设计合成了具有高产氢性能的四羧基苝和HOF超分子，其产氢性能分别达到120 mmolg-1h-1和1046 mmolg-1h-1。利用C3N4光催化剂的微观结构，涉及制备了具有强产氢活性和强产氧活性的C3N4多相光催化剂，实现了高活性的产氢和产氧性能。通过尿素-苝酰亚胺聚合物高产氧性能光催化剂的耦合，实现化学计量比的全解水产氢产氧，STH达到0.3%。此外，还利用PDI前驱体，构筑了HOF结构的有机半导体光催化剂，通过多重氢键作用，降低了激子结合能到26meV，促进了激子的近室温全分离，实现了光催化全解水产氢，其太阳光转换效率达到8.5%。此外，还利用有机半导体构筑了产双氧水的光催化剂，通过空穴氧化过氧酸中间体及多巴胺降低了电子氧还原活化能，实现了双途径合成双氧水，其SCC转化效率可以达到2.7%。有机半导体光催化剂可以在可见光激发下还原二氧化碳高选择性低产乙烷、乙烯和甲酸。

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