報告時間：2023年4月13日 14：30——16：00

報告地點：學匯樓-311房間（智慧教室）

報告題目：有機半導體可見光催化環境凈化與太陽能能源轉化研究

報告人簡介：

朱永法，清華大學化學系教授、博導，國家電子能譜中心常務副主任。分別從南京大學、北京大學和清華大學獲得學士、碩士和博士學位以及在日本愛媛大學從事博士后研究工作。1988.7月到現在，一直在清華大學化學系工作，從事能源光催化、環境光催化及光催化健康的研究。

承擔了國家973項目、863項目、國家自然科學基金重點、國家自然科學基金儀器專項，國際重點合作項目和面上項目等基礎研究課題，同時，還承擔了企業的有關吸附凈化材料、光催化材料及其在空氣和水環境凈化方面的應用課題。

獲得教育部跨世紀優秀人才及國家自然科學基金委杰青年基金資助。獲得國家自然科學獎二等獎1項, 教育部自然科學獎一等獎2項、二等獎1項，教育部科技進步獎二等獎和三等獎各1次。發表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高被引學者（化學），2018-至今，科睿唯安“全球高被引科學家”（化學）， 2021年度全球頂尖前10萬科學家排名第851位。

學術兼職有Science for Energy and Environment（SEE）創刊主編，Applied Catalysis B 副主編，中國感光學會副理事長兼光催化專業委員會主任，北京市室內與車內環境凈化行業協會會長。中國分析測試協會常務理事，中國化學會環境化學專業委員會委員；環境與能源光催化國家重點實驗室學術委員會委員；教育部資源化學重點實驗室學術委員會副主任。

報告摘要：

有機半導體可以通過調控前驅體分子生色基團和助色基團的結構，實現光催化劑的寬光譜響應、消光系數高以及能帶結構可調控。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，還可以分解水產氫和產氧。

構建了氫鍵自組裝的PDINH全有機超分子結構，可見光活性可拓展到730nm。該自組裝PDINH超分子光催化劑具有優異的可見光降解苯酚與光解水產氧（無助催化劑）活性。在可見光輻照下，污染物降解性能達到了C3N4的16倍，其產氧性能達到34.6umolg-1h-1。成功構筑高度結晶的尿素-苝酰亞胺聚合物光催化劑，產氧性能達到3.2mmolg-1h-1，比常規PDI超分子光催化劑提高106.5倍。Urea-PDI的高結晶度和強的分子偶極促進了內建電場提升，從而促進光生載流子的分離和傳輸。通過咪唑熔鹽制備獲得的PDI高結晶超分子，其產氧性能可以達到40.6 mmolg-1h-1,400nm處的量子效率達到10.4%。利用產氫活性的C3N4光催化劑與產氧性能的尿素-苝酰亞胺聚合物光催化劑耦合，實現化學計量比的全解水產氫產氧，STH達到0.3%。

構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現產氫和產氧(40.8和36.1μmolg-1h-1)，并具有高效降解污染物活性，其性能達到了C3N4光催化劑的10倍以上。并發現共軛結構是調控產氫和產氧性能的關鍵因素，分子偶極是決定光催化活性的關鍵因素。該催化劑同時具有優異的產雙氧水性能，具有光催化自芬頓降解性能。當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，產氫能力提升85倍，達到3.5 mmolg-1h-1。此外，可以通過分子內電子給體-受體（D-A）如苯磺基卟啉TPPS/C60-NH2光催化劑或D-A界面促進電荷遷移，提升其產氫性能。當苯磺基卟啉與C60構筑超分子DA體系，其產氫能力可以到33.00 mmolg-1h-1。基于前驅體分子的生色基團和助色基團以及分子偶極，獲得了具有產氫性能達到120 mmolg-1h-1和1046 mmolg-1h-1的四羧基苝和HOF超分子。此外，有機半導體光催化劑還具有非常優異的產雙氧水能力,太陽光轉換效率達到1.8%。

建立了基于有機超分子光催化快速殺滅癌細胞和實體瘤的新方法。無金屬的超分子光催化劑具有生物安全性，無毒無害特性。并可以通過腫瘤細胞對納米顆粒尺寸的選擇性，實現自動靶向給藥，對正常器官沒有副作用。在紅光（>650 nm）輻照下，被吞噬到腫瘤細胞內部的光催化劑產生強氧化性光生空穴，從內部快速殺滅癌細胞，可以在10分鐘內消除直徑10mm的腫瘤塊，對腫瘤的治愈率達到了100%，大幅提高了小鼠的成活率。該有機光催化腫瘤治療方法具有很好的應用前景。

輪機工程學院

2023年4月12日