题目：光催化太阳能氢燃料制备

时间：2023年11月22日 9:30-11:30

地点：机械与动力工程学院 F210会议室

邀请人：周宝文 副教授（新能源动力研究所）

报告人简介

周鹏助理教授，目前工作于北京大学深圳研究生院环境与能源学院，主要从事半导体光催化制氢领域的研究，在该领域具有12年的研究经验。周鹏助理教授本科（2007-2011年）和硕士（2011-2014年）毕业于武汉理工大学材料科学与工程学院无机非金属材料科学与工程专业；博士（2014-2017年）毕业于中国科学院化学研究所。周鹏助理教授在2017-2019年以博士后的身份工作于北京大学工学院，在2019-2023年以助理研究员的身份工作于美国密歇根大学安娜堡分校。截止目前为止，周鹏助理教授以第一作者或通讯作者身份在Nature, Nat. Rev. Chem., Nat. Synth., Nat. Commun., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., PNAS等领域内的一流学术期刊发表论文32篇，个人总引用次数超过一万次，h因子44 ，研究成果为利用太阳能光解水制氢提供了重要的理论基础。

报告摘要

氢能作为一种新型的可再生清洁能源，已被广泛应用于燃料电池和化工行业。传统的热催化制氢需要消耗大量化石燃料，不仅价格高昂，而且二氧化碳排放问题突出；而新型光催化制氢技术利用太阳能和水直接完成氢气制备，价格低廉且可再生性强，若能得到实际应用，则将成为助力我国实现碳中和目标的绿色技术。目前光催化制氢技术的实际应用受制于光催化材料将太阳能转化为化学能的效率，因此开发具有高能量转换效率的半导体光催化材料便成为利用光催化制氢的核心任务。针对限制光催化材料能量转换效率的科学难题，即氢氧复合反应严重、表面催化位点活性低和氧化反应势垒高三个关键问题，本报告围绕光催化剂表面的正逆反应动力学控制、催化位点的配位调控和催化反应的路径设计开展研究，提出了光热效应在光催化全解水过程中同时增强正向水分解反应和抑制逆向氢氧复合反应的新策略，实现了~9%的光催化全解水效率(Nature 2023, 613, 66-70)；探索了光催化剂表面构建高还原程度和热稳定型金属单原子助催化剂的新策略，显著提升了光催化剂材料制氢的活性和稳定性(Nat Rev Chem 2022, 6, 823-838; Angew Chem Int Ed 2019, 58, 14184-14188; Nat Commun 2021, 12, 4412; Adv Mater 2020, 32, e1904249)；开发了光催化制氢的新路径，发展了有机物重组反应替换水氧化的光催化制氢策略，不仅提升了光催化剂的产氢效率，而且实现了高纯氢气和高附加值化学燃料的共产生(Chem 2021, 7, 1033-1049)。