報(bào)告時(shí)間：2023年4月13日 14：30——16：00

報(bào)告地點(diǎn)：學(xué)匯樓-311房間（智慧教室）

報(bào)告題目：有機(jī)半導(dǎo)體可見(jiàn)光催化環(huán)境凈化與太陽(yáng)能能源轉(zhuǎn)化研究

報(bào)告人簡(jiǎn)介：

朱永法，清華大學(xué)化學(xué)系教授、博導(dǎo)，國(guó)家電子能譜中心常務(wù)副主任。分別從南京大學(xué)、北京大學(xué)和清華大學(xué)獲得學(xué)士、碩士和博士學(xué)位以及在日本愛(ài)媛大學(xué)從事博士后研究工作。1988.7月到現(xiàn)在，一直在清華大學(xué)化學(xué)系工作，從事能源光催化、環(huán)境光催化及光催化健康的研究。

承擔(dān)了國(guó)家973項(xiàng)目、863項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)、國(guó)家自然科學(xué)基金儀器專(zhuān)項(xiàng)，國(guó)際重點(diǎn)合作項(xiàng)目和面上項(xiàng)目等基礎(chǔ)研究課題，同時(shí)，還承擔(dān)了企業(yè)的有關(guān)吸附凈化材料、光催化材料及其在空氣和水環(huán)境凈化方面的應(yīng)用課題。

獲得教育部跨世紀(jì)優(yōu)秀人才及國(guó)家自然科學(xué)基金委杰青年基金資助。獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng), 教育部自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)各1次。發(fā)表SCI論文479篇，高被引論文42篇；論文總引42800余次，H因子為118。2014-至今，Elsevier高被引學(xué)者（化學(xué)），2018-至今，科睿唯安“全球高被引科學(xué)家”（化學(xué)）， 2021年度全球頂尖前10萬(wàn)科學(xué)家排名第851位。

學(xué)術(shù)兼職有Science for Energy and Environment（SEE）創(chuàng)刊主編，Applied Catalysis B 副主編，中國(guó)感光學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)兼光催化專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任，北京市室內(nèi)與車(chē)內(nèi)環(huán)境凈化行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)。中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)常務(wù)理事，中國(guó)化學(xué)會(huì)環(huán)境化學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員；環(huán)境與能源光催化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)委員；教育部資源化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任。

報(bào)告摘要：

有機(jī)半導(dǎo)體可以通過(guò)調(diào)控前驅(qū)體分子生色基團(tuán)和助色基團(tuán)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)光催化劑的寬光譜響應(yīng)、消光系數(shù)高以及能帶結(jié)構(gòu)可調(diào)控。合成的PDI、卟啉和HOF系列超分子和聚合物光催化劑，在可見(jiàn)光輻照下，不僅可以降解和礦化苯酚等難降解的污染物，還可以分解水產(chǎn)氫和產(chǎn)氧。

構(gòu)建了氫鍵自組裝的PDINH全有機(jī)超分子結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)光活性可拓展到730nm。該自組裝PDINH超分子光催化劑具有優(yōu)異的可見(jiàn)光降解苯酚與光解水產(chǎn)氧（無(wú)助催化劑）活性。在可見(jiàn)光輻照下，污染物降解性能達(dá)到了C3N4的16倍，其產(chǎn)氧性能達(dá)到34.6umolg-1h-1。成功構(gòu)筑高度結(jié)晶的尿素-苝酰亞胺聚合物光催化劑，產(chǎn)氧性能達(dá)到3.2mmolg-1h-1，比常規(guī)PDI超分子光催化劑提高106.5倍。Urea-PDI的高結(jié)晶度和強(qiáng)的分子偶極促進(jìn)了內(nèi)建電場(chǎng)提升，從而促進(jìn)光生載流子的分離和傳輸。通過(guò)咪唑熔鹽制備獲得的PDI高結(jié)晶超分子，其產(chǎn)氧性能可以達(dá)到40.6 mmolg-1h-1,400nm處的量子效率達(dá)到10.4%。利用產(chǎn)氫活性的C3N4光催化劑與產(chǎn)氧性能的尿素-苝酰亞胺聚合物光催化劑耦合，實(shí)現(xiàn)化學(xué)計(jì)量比的全解水產(chǎn)氫產(chǎn)氧，STH達(dá)到0.3%。

構(gòu)筑了四苯羧基卟啉的超分子光催化劑SA-TCPP，在全光譜輻照下可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)氫和產(chǎn)氧(40.8和36.1μmolg-1h-1)，并具有高效降解污染物活性，其性能達(dá)到了C3N4光催化劑的10倍以上。并發(fā)現(xiàn)共軛結(jié)構(gòu)是調(diào)控產(chǎn)氫和產(chǎn)氧性能的關(guān)鍵因素，分子偶極是決定光催化活性的關(guān)鍵因素。該催化劑同時(shí)具有優(yōu)異的產(chǎn)雙氧水性能，具有光催化自芬頓降解性能。當(dāng)卟啉超分子與鋅配位后，可以把還原電位從-0.36V提升到-1.01V，產(chǎn)氫能力提升85倍，達(dá)到3.5 mmolg-1h-1。此外，可以通過(guò)分子內(nèi)電子給體-受體（D-A）如苯磺基卟啉TPPS/C60-NH2光催化劑或D-A界面促進(jìn)電荷遷移，提升其產(chǎn)氫性能。當(dāng)苯磺基卟啉與C60構(gòu)筑超分子DA體系，其產(chǎn)氫能力可以到33.00 mmolg-1h-1?；谇膀?qū)體分子的生色基團(tuán)和助色基團(tuán)以及分子偶極，獲得了具有產(chǎn)氫性能達(dá)到120 mmolg-1h-1和1046 mmolg-1h-1的四羧基苝和HOF超分子。此外，有機(jī)半導(dǎo)體光催化劑還具有非常優(yōu)異的產(chǎn)雙氧水能力,太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換效率達(dá)到1.8%。

建立了基于有機(jī)超分子光催化快速殺滅癌細(xì)胞和實(shí)體瘤的新方法。無(wú)金屬的超分子光催化劑具有生物安全性，無(wú)毒無(wú)害特性。并可以通過(guò)腫瘤細(xì)胞對(duì)納米顆粒尺寸的選擇性，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)靶向給藥，對(duì)正常器官?zèng)]有副作用。在紅光（>650 nm）輻照下，被吞噬到腫瘤細(xì)胞內(nèi)部的光催化劑產(chǎn)生強(qiáng)氧化性光生空穴，從內(nèi)部快速殺滅癌細(xì)胞，可以在10分鐘內(nèi)消除直徑10mm的腫瘤塊，對(duì)腫瘤的治愈率達(dá)到了100%，大幅提高了小鼠的成活率。該有機(jī)光催化腫瘤治療方法具有很好的應(yīng)用前景。

輪機(jī)工程學(xué)院

2023年4月12日