费泓涵

男， 同济大学， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

2003.09~2007.07 复旦大学化学系 理学学士
2007.09~2012.07 美国加州大学圣克鲁斯分校化学与生化系 理学博士
2012.08~2015.02 美国加州大学圣地亚哥分校化学与生化系 博士后
2015.03~至今 同济大学化学科学与工程学院 教授

研究领域和兴趣

无机化学 配位型有机金属卤化物

主要业绩

有机金属卤化物具有优异的光化学性质，包括可调控的能带结构和优异的载流子输运机制，在光电领域已展现出巨大的潜能，以这类材料为主体组份的太阳能电池NREL认证效率高达25%，有望进军光伏产业。由于光伏和光催化之间的紧密联系，这类材料的优异光化学特性使其也成为一类潜在出色的光催化材料。鉴于有机金属卤化物的离子键合晶体结构，卤族离子易迁移和解离，因此绝大部分有机金属卤化物在极性质子型环境和光照条件下会发生结构坍塌，限制了其在不同光化学领域的应用前景，是该类材料国际公认的一大瓶颈问题。极性环境和光照条件在光催化过程中不可避免，比如光催化全解水和光催化CO2还原全反应。因此，如何从晶体结构源头提升有机金属卤化物的晶格能，同时保留该类材料优异的光化学特性，是有机金属卤化物光催化领域的关键科学问题。
费泓涵教授自2015年起组建课题组，独立开展工作，一直聚焦配位型有机金属卤化物材料的基础研究，致力于将有机金属卤化物的优异光电特性从光伏拓展至光催化领域，实现在纯水体系下光催化活化小分子。近五年来，围绕上述关键科学问题和研究核心，主要取得了以下三方面的创新成果：
一、 建立了有机羧酸配位导向高稳定有机金属卤化物的普适合成方法：针对传统有机金属卤化物具有离子键合结构且亲水有机胺为配体，申请人采用有机羧酸配位组装金属卤族结构单元，配位组装结构大幅提升了有机金属卤化物的晶格能和结构稳定性，其高配位桥连卤族离子不易与极性分子接触和反应，进一步调控有机羧酸的分子结构可普适合成一大类不同维度的高稳定配位型有机金属卤化物，解决了国际公认的有机金属卤化物易与极性分子反应的瓶颈难题。
二、 阐明了配位型有机金属卤化物的载流子输运机制并实现光催化全解水：这类羧酸配位稳化的有机金属卤化物在提升了稳定性的同时，保留了有机金属卤化物的半导体型光物理特性，其卤族离子组份可精准调控禁带宽度，具有高的载流子迁移率和长的载流子迁移距离，实现了基于有机金属卤化物的一步法光催化全解水，在无需牺牲剂条件下将水分解成2:1的H2和O2，奠定了有机金属卤化物在纯水体系光催化的应用前景。
三、 发展了基于金属卤族和有机配体修饰的孔道限域小分子活化方法：在上述工作基础上，实现了配位型有机金属卤化物从紧密堆积晶格矩阵向多孔网格框架的过渡，研究了多孔晶格中卤化铅基元的孔道限域活化客体小分子的过程，达成了在纯水蒸气条件下的光催化CO2还原全反应，进一步在多孔晶格中修饰了具有CO2活化性质的氮杂环卡宾基团，孔道限域效应和CO2分子活化位点协同作用CO2到甲醇的催化循环，为有机金属卤化物的官能团修饰和小分子催化活化提供了优异平台。
在这类研究进展的基础上，以第一作者或通讯作者在Nat. Catal.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等国际期刊发表论文60余篇，其中近五年以通讯作者在Nat. Catal.、Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Acc. Chem. Res.、CCS Chem.、Chem. Sci.等国际顶级期刊发表论文30余篇，受邀在国内外学术大会以及中美高校作特邀学术报告，先后入选国家级海外高层次人才计划、上海市青年科技启明星（A类）计划和同济大学长聘教授，荣获国际衍射数据中心颁布的Ludo Frevel晶体学奖。

代表成果

1. Chen Sun, Ruonan Xi, Honghan Fei* “ Organolead Halide-Based Coordination Polymers: Intrinsic Stability and Photophysical Applications” Acc. Chem. Res. 2023, 56, 452. (Invited Review)
2. Xinfeng Chen, Chengdong Peng, Wenyan Dan, Long Yu, Yinan Wu, Honghan Fei* “Bromo- and Iodo-Bridged Building Units in Metal-Organic Frameworks for Enhanced Carrier Transport and CO2 Photoreduction by Water Vapor” Nat. Commun. 2022, 13, 4592.
3. Jinlin Yin, Yuan Yu, Xueling Song, Yilin Jiang, Honghan Fei* “Highly Efficient Self-Trapped Bluish White-Light Emission from [Pb4Cl5]3+ Nodes in a Moisture-Tolerant Metal-Organic Framework” CCS Chem., 2022, 4, 540-547.
4. Yilin Jiang, Yuan Yu, Xu Zhang, Micha Weinert, Xueling Song, Jing Ai, Lu Han, and Honghan Fei* “N-Heterocyclic Carbene-Stabilized Ultrasmall Gold Nanoclusters in a Metal-Organic Framework for Photocatalytic CO2 Reduction” Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 17388-17393. (VIP paper)
5. Xueling Song, Guangfeng Wei, Jiao Sun, Chengdong Peng, Jinlin Yin, Xu Zhang, Yilin Jiang, Honghan Fei* “Overall Photocatalytic Water Splitting by an Organolead Iodide Crystalline Material” Nat. Catal., 2020, 3, 1027–1033.
6. Chengdong Peng, Xueling Song, Jinlin Yin, Guiyang Zhang, Honghan Fei* “Intrinsic White-Light-Emitting Metal-Organic Frameworks with Structurally Deformable Secondary Building Units” Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 7818-7822.
7. Xu Zhang, Jiao Sun, Guangfeng Wei*, Zhipan Liu, Huimin Yang, Kaimin Wang, Honghan Fei* “In-situ Generation of An N-Heterocyclic Carbene-Functionalized Metal-Organic Framework via Postsynthetic Ligand Exchange for Efficient and Selective Hydrosilylation of CO2” Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 2844-2849.
8. Chengdong Peng, Zewen Zhuang, Huimin Yang, Guiyang Zhang, Honghan Fei* “Ultrastable, Cationic Three-Dimensional Lead Bromide Frameworks that Intrinsically Emits Broadband White-Light.” Chem. Sci., 2018, 9, 1627-1633.
9. Jina Hao, Xiaoyu Xu, Honghan Fei*, Liangchun Li*, Bing Yan* “Functionalization of Metal-Organic Frameworks for Photoactive Materials.” Adv. Mater., 2018, 30, 1705634. (Invited Review)
10. Zewen Zhuang, Chengdong Peng, Guiyang Zhang, Huimin Yang, Jinlin Yin, Honghan Fei* “Intrinsic Broadband White-Light Emission from Ultrastable, Cationic Lead Halide Layered Materials.” Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 14411-14416.

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