报告题目：有机半导体光催化材料的可控·组装与调控

报告时间：2024.10.21 上午10:20

报告地点：致腾楼223会议室

报告人：蒋保江

个人简介：黑龙江大学二级教授，博士生导师，国家级高层次人才，科技部中青年科技创新领军人才，黑龙江省杰出青年基金获得者，黑龙江省政府特贴获得者。现为中国感光学会光催化专业委员会委员，担任Chinese Chemical Letters的编委，入选全球顶尖前10万科学家名单，入选斯坦福大学发布的全球前2%顶尖科学家榜单。作为项目负责人主持国家、省部级项目8项，已授权中国发明专利12项。获黑龙江省科学技术奖一等奖2项，黑龙江省科学技术奖二等奖2项。目前主要从事纳米半导体材料的可控合成与能源环境催化领域研究，近五年以通讯作者身份在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等重要的SCI收录刊物上发表研究论文60余篇，其中ESI高被引论文7篇。

摘要：石墨相氮化碳是一种廉价易得、稳定无毒的有机半导体，具有良好的商业开发和应用潜力。在热力学方面，氮化碳的能带位置可驱动水分解以及有机氧化还原反应的进行，但块体氮化碳（BCN）存在比表面积小、可见光利用率低、光生电子-空穴易复合等问题，不利于在光催化领域中应用。构建具有分级或者超薄结构特征的氮化碳以及功能化复合是克服以上问题的有效途径，通常的“自上而下”策略面临可控性较差、产率低以及步骤复杂等问题。针对以上问题，课题组发展了基于氨基-羟基相互作用的“自下而上”组装策略，实现了在分子水平上调控CN的形态和组成，进而提升其光催化效率。以三聚氰胺（Melamine）为前驱体，利用其酸性条件下会部分水解成三聚氰酸（Cyanuric acid）的特点，使用亚磷酸调控其水解速度和超分子组装热力学和动力学因素，合成单斜晶系的六方棒状前驱物。通过热处理，形成原子掺杂与缺陷并存的六方管状石墨相氮化碳（P-TCN）。进而基于超分子前驱体为层状结构的特点，发展了利用分子进行插层获得多孔超薄的氮化碳纳米片、多孔TiO2/氮化碳复合体以及单原子铜/氮化碳杂化体的系列方法。并通过引入具有不同C/N比和非对称特性的自组装分子，利用酰胺化反应和分子间氢键构建结构新颖的超分子前驱体，进一步热解获得超薄多孔氮化碳集束体。通过对结构、形貌和组成的调控，丰富了氮化碳的活性位点、提高了光生载流子分离效率、拓宽了光吸收范围并调控了能带结构，实现了光生电子和空穴的同时高效利用。所得氮化碳基催化剂用于同步太阳能光催化分解水产氢和选择性有机物氧化，表现出优异的光催化性能和循环稳定性。