章福祥

男， 中国科学院大连化学物理研究所， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1995.9-1999.6 南开大学化学学院 本科学生
1999.9-2004.6 南开大学化学学院 博士学生
2004.7-2007.8 南开大学化学学院 讲师、副教授
2007.9-2008.6 巴黎第六大学 博士后
2008.6-2011.9 东京大学 博士后、助理教授
2011.10-现在 大连化物所 副研究员、研究员

研究领域和兴趣

物理化学/能源光催化

主要业绩

章福祥研究员自2011年底留学回国以来主攻"宽光谱可见光催化剂全分解水制氢"这一前沿交叉性课题，针对吸光、电荷分离、催化转化等关键科学问题展开系列研究。已在包括Nature Catal., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Joule和Adv. Mater. 等期刊发表系列原创论文100多篇，他引6000余次，受邀撰写太阳能光化学转化主题相关综述3篇，编写中文专著3章节。受邀请在国内外学术会议作大会、主题和邀请等类型报告50多次；正主持承担国家基金委杰出青年、重点项目等，入选英国皇家化学会会士、中科院青促会优秀会员；受邀担任J. Energy Chem.副主编，Sci. China Chem.青年编委等。代表性创新成果介绍如下：
（1）围绕如何实现光催化剂高效捕光这一关键科学问题，申请人设计合成了系列氮掺杂氧化物（MgTa2O6−xNy、Ba5Ta4O15−xNx、Sr2Ta2O7−xNx、Ba(Mg1/3Ta2/3)O3−xNy等），金属有机框架（MOFs）化合物（Cd-TBAPy、Bi-TBAPy、Mn-TBAPy 等）以及类钙钛矿结构含氧酸盐（LiCuTa3O9）等宽光谱捕光新材料（捕光范围均至550 nm 以上）；针对氮掺杂氧化物这类宽光谱捕光催化剂缺陷多、电荷分离效率低等缺点，研制了“一锅氮化法”构筑MgTa2O6−xNy/TaON“异质结”光催化剂，显著促进了其光生电荷的分离及其用于“Z”机制可见光催化全分解水制氢效率，取得了2015年论文发表时粉末体系“Z”机制可见光催化全分解水制氢国际最高表观量子效率(420 nm激发6.8%)；此“一锅氮化法”被成功应用于BaTaO2N/Ta3N5、1D Ta3N5/0D BaTaO2N、BaMg1/3Ta2/3O3−xNy/Ta3N5等其它“异质结”构筑，说明该方法具有普适性。
（2）围绕光催化剂表面如何实现高效催化转化这一关键科学问题，申请人一方面设计合成了单核MnN4/C和纳米/亚纳米CoOx、FeOx、IrOx等多相水氧化催化剂，取得了水氧化TOF值高出文献同类多相水氧化催化剂1~3个数量级的性能，其中单核MnN4/C催化剂多相水氧化TOF值达214 s-1，与自然光合体系中的PSII水氧化效率相当，为目前同类文献报道的最高值。另一方面发展了界面修饰调控氮化物表面亲疏水性的新策略，提升Ta3N5可见光催化氧化水半反应活性至1200 μmol/h 左右，并实验证明光催化剂表面亲疏水性对助催化剂分散和光生电荷界面分离等具有重要影响。
（3）围绕宽光谱捕光催化剂自身如何实现高效光生电荷分离这一关键科学问题，申请人以具有不同晶面取向的BiVO4为模型光催化剂，通过光催化还原沉积金属、光催化氧化沉积金属氧化物等实验设计原创性确认BiVO4的不同晶面{010}和{110}之间存在光生电荷空间分离。基于前期发现发展了双助催化剂在BiVO4不同晶面间选择性负载策略实现其水氧化性能大幅提升（两个数量级）。进一步利用BiVO4 自身不同晶面间光生电荷空间分离的优势，在优化筛选高效Fe(CN)63-还原助催化剂Au 基础上采用双助催化剂（Au 和CoOx）选择性负载策略，最终成功将其用于构筑“Z”机制可见光催化全分解水制氢体系，可见光420 nm 激发下其全分解水制氢量子效率达10.3%。刷新了申请人2015 年创造的粉末体系420 nm 激发6.8%的可见光催化全分解水制氢量子效率世界最高记录。

代表成果

1. S. Chen, F.X. Zhang, C. Li et al. Angew. Chem. Int. Ed. 54, 3047 (2015).
2. S. Chen, F. X.Zhang, C. Li et al. Angew. Chem. Int. Ed. 54, 8498 (2015).
3. J. Guan, F. X.Zhang, C. Li et al. Nat. Catal. 1, 870 (2018).
4. Y. Qi, F. X.Zhang, C. Li et al. Chem. Sci., 8, 438 (2017).
5. R. Li, F. X.Zhang, C. Li et al. Nat. Commun. 4:1432 (2013).
6. Y. Qi, F. X. Zhang, C. Li et al. Joule 2, 2394 (2018).
7. B.B. Dong, F. X. Zhang, C. Li et al. Adv. Mater. 31, 1808185 (2019).
8. Y.J. Xiao, F. X. Zhang, C. Li et al. Adv. Mater. 30, 1803401(2018).
9. F.X. Zhang, K. Maeda, K. Domen et al. J. Am. Chem. Soc. 134, 8348 (2012).
10. S. Chen, F. X. Zhang, C. Li et al. Joule 2, 2260 (2018).

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