马万红

男， 中国科学院化学研究所， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

• 1982年7月河北化工学院获工学学士学位
• 1987年9月郑州大学化学系获理学硕士学位
• 1987年9月-1996年7月郑州大学化学系任教
• 1996年9月-1999年7月获武汉大学理学博士学位
• 1999年9月-2001年7月中科院原感光化学所进行博士后研究
• 2001年9月-2011年12月中科院化学所分子科学中心光化学重点实验室副研究员（2002年2月-2002年6月获日本学术振兴会（JSPS）研究基金资助，在日本国立环境研究所进行"化学与燃烧过程中的中间物种的研究"）
• 2012年1月至今中科院化学所分子科学中心光化学重点实验室，研究员

研究领域和兴趣

光化学

主要业绩

1. 发现了TiO2光催化剂失活的关键表面物种：TiO2作为明星光催化材料以及电子传输材料已被广泛用于太阳能电池、光解水、光还原CO2、光固氮、光催化降解污染物和光催化有机合成等领域，但其实际应用效率远低于理论值，且失活机理至今没有搞清楚。特别是涉及到C-H、O-H、N-H键断裂释放质子以及质子偶合电子转移等催化过程，此前许多研究证明了质子在这些过程中的重要作用，但从未有将质子转移和光催化剂的表面失活关联起来。我们发现，利用可见光时，质子能逐步形成Ti-H物种覆盖在TiO2光催化剂表面，这个共价的物种严重降低了纳米颗粒表面的亲水性和传输、转移电子的能力，是TiO2光催化剂失活长期以来未被发现的新物种和途径。该结果2017年在J. Am. Chem. Soc.发表以后，最近我们已经找到了如何消除残余或反应释放质子在转化太阳能过程中形成Ti-H物种的方法。将目前以TiO2为电子传输层（ETL）钙钛矿太阳能电池的效率（PEC）在不改换任何原工艺的条件下，增加3~5百分点。
2. 揭示了分子氧光催化活化的若干机制：分子氧光催化活化在燃油深度脱硫、水或室内空气污染物降解以及C-H化合物光催化选择性加氧等方向应用前景广阔。但分子氧光催化活化和反应途径非常受限。我们利用同位素标记、自由基捕获等方法，发现了分子氧光催化活化的新途径：在TiO2光催化氧化醇到醛的过程中，是氧原子转移机理而非传统的-H消除机理；在分子氧对芳香环开环降解的历程中，是单氧原子插入机理，不是过去认为的双氧加成机理和自由基机理；利用杂多酸光催化氧化脱燃油中噻吩硫的过程中，是发生Diels-Alder环加成去芳香化，然后挤出SO2的历程，即可以一步直接氧化到无机硫，不是过去认为的一般条件下只氧化到亚砜或砜的芳香性保持的历程。研究结果分别在Appl. Catal. B、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.上发表。该研究积累对今后开发高效、实用的活化分子氧光催化剂提供了重要依据。

代表成果

代表性论文：
1. Yuhan Lin, Yan Yan, Wei Peng, Xiaofen Qiao, Di Huang, Hongwei Ji, Chuncheng Chen, Wanhong Ma*, Jincai Zhao, Crucial Effect of Ti−H Species Generated in the Visible-Light-Driven Transformations: Slowed-Down Proton-Coupled Electron Transfer, J. Phys. Chem. Lett. 2020, 11, 3941−3946
2. Yan Yan, Weidong Shi, Wei Peng, Yuhan Lin, Chunxi Zhang, Lailai Li, Young Sun, Huanxin Ju, Junfa Zhu, Wanhong Ma*, Jincai Zhao,* Proton-free electron-trapping feature of titanium dioxide nanoparticles without the characteristic blue color, Commun. Chem., 2019, 2:88, (doi.org/10.1038/s42004-019-0191-7)
3. Yang Cao, Peng Zhou, Yongguang Tu, Zheng Liu, Bo-Wei Dong, Aryan Azad, Dongge Ma, Dong Wang, Xu Zhang, Yang Yang, Sheng-Da Jiang, Rui Zhu, Shaojun Guo, Fanyang Mo*, Wanhong Ma, Modification of TiO2 nanoparticles with organodiboron molecules inducing stable surface Ti3+ complex, iScience 20, 2019, 195-204
4. Chun Yang, Hongwei Ji, Chuncheng Chen, Wanhong Ma*, Jincai Zhao,* Desulfurization of thiophenes in oils into H2SO4 using molecular oxygen，Appl. Catal. B: Environ. 2018，235，207–213
5. Yanfen Fang, Wei Zhou, Changcun Tang, Yingping Huang,* David Mark Johnson, Zhiyong Jason Ren, and Wanhong Ma*, Brönsted catalyzed hydrolysis of microcystin-LR by siderite, Environ. Sci. Technol. 2018, 52, 6426−6437
6. Yan Yan, Weidong Shi, Zhen Yuan, Shenggui He, Dongmei Li, Qingbo Meng, Hongwei Ji, Chuncheng Chen, Wanhong Ma*, Jincai Zhao* The Formation of Ti–H Species at Interface Is Lethal to the Efficiency of TiO2-Based Dye-Sensitized Devices. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 2083-2089
7. Yuanzheng Gong, Chun Yang, Hongwei Ji, Chuncheng Chen, Wanhong Ma*, Jincai Zhao* Aqueous Oxidations Started by TiO2 Photoinduced Holes Can Be a Rate-Determining Step. Chem. Asian J. 2017, 12,2048 –2051.
8. Yuanzheng Gong, Chun Yang, Hongwei Ji, Chuncheng Chen, Wanhong Ma*, Jincai Zhao*. Mechanistic Studies of TiO2 Photocatalytic and Fenton Degradation of Hydrophobic Aromatic Pollutants in Water. Chemistry - An Asian Journal, 2016, 11(24), 3568–3574.
9. Chang, W.; Sun, C. Y.; Pang, X. B.; Sheng, H.; Li, Y.; Ji, H. W.; Song, W. J.; Chen, C. C.; Ma, W. H.*; Zhao, J. C.* Inverse Kinetic Solvent Isotope Effect in TiO2 Photocatalytic Dehalogenation of Non-adsorbable Aromatic Halides: a Proton-induced Pathway. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 2052 –2056.
10. Pang, X. B.; Chang, W.; Chen, C. C.; Ji, H. W.; Ma, W. H.*; Zhao, J. C.* Determining the TiO2-Photocatalytic Aryl-Ring-Opening Mechanism in Aqueous Solution Using Oxygen-18 Labeled O2 and H2O. J. Am. Chem. Soc., 2014, 136 (24), 8714–8721.

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