報(bào)告題目：可見(jiàn)光催化自芬頓高速礦化及全氟污染物的光催化還原脫氟研究
報(bào)告人：朱永法（清華大學(xué)教授）
時(shí)間：2025年3月20日9:00-10:00
地點(diǎn)：繼續(xù)教育學(xué)院303報(bào)告廳
歡迎廣大師生參加！
環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院
2025年3月18日
主講人介紹：朱永法，清華大學(xué)化學(xué)系教授、博導(dǎo)，杰青，國(guó)家電子能譜中心常務(wù)副主任。分別從南京大學(xué)、北京大學(xué)和清華大學(xué)獲得學(xué)士、碩士和博士學(xué)位。1988.7月至今在清華大學(xué)工作，從事能源光催化、環(huán)境光催化及光催化健的研究。
承擔(dān)了國(guó)家973項(xiàng)目、863項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)、國(guó)家自然科學(xué)基金儀器專(zhuān)項(xiàng)，國(guó)際重點(diǎn)合作項(xiàng)目，區(qū)域創(chuàng)新聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目等基礎(chǔ)研究課題。獲得教育部跨世紀(jì)優(yōu)秀人才及國(guó)家自然科學(xué)基金委杰青年基金資助。獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng), 教育部自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)各1次。在Nature Energy, Nature Catalysis，Nature Communication（5），Agnew Chem（15），Chem.（3）, Advanced Materials（11），EES（3）EST（10）等刊物發(fā)表SCI論文585篇，高被引論文50余篇；論文總引55900余次，H因子為135。2014-至今，Elsevier高被引學(xué)者（化學(xué)），2018-至今，科睿唯安“全球高被引科學(xué)家”（化學(xué)）， 2021年度全球頂尖科學(xué)家排名第851位。Science for Energy and Environment（SEE）創(chuàng)刊主編，Green Carbon副主編；中國(guó)感光學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)。
報(bào)告摘要：建立了有機(jī)半導(dǎo)體光催化高效產(chǎn)雙氧水的新方法。利用聚合物光催化劑表面的酚基和醌基在光催化過(guò)程中的氧化還原循環(huán)，實(shí)現(xiàn)光催化高效原位產(chǎn)生雙氧水。揭示了半導(dǎo)體光催化劑的氧化還原電位以及表面含氧基團(tuán)對(duì)雙氧水形成的調(diào)控規(guī)律。通過(guò)苯羧基卟啉超分子光催化劑過(guò)氧酸中間體，在自然太陽(yáng)光下，產(chǎn)雙氧水的效率SCC達(dá)到1.3%。通過(guò)多巴胺的中間體，實(shí)現(xiàn)了雙電子氧還原和空穴氧化過(guò)氧酸雙通道產(chǎn)雙氧水，其SCC效率達(dá)到2.7%。同時(shí)，還可以通過(guò)聚合，構(gòu)筑海綿結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)流動(dòng)產(chǎn)雙氧水，其效率達(dá)到0.92%。
建立了光催化自芬頓方法，通過(guò)光催化劑表面原位產(chǎn)生的雙氧水與溶液中的芬頓催化劑反應(yīng)，不進(jìn)可以高速降解污染物，同時(shí)其礦化度可以提升到90%，雙氧水的利用效率提高了10倍。通過(guò)有機(jī)半導(dǎo)體光催化劑錨定芬頓催化劑以及構(gòu)筑為三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有免分離、表面吸附富集、連續(xù)流動(dòng)凈化特性，實(shí)現(xiàn)污染物的連續(xù)凈化、高速降解和深度礦化。其產(chǎn)H2O2活性比PDI粉體高2.1倍，四環(huán)素降解活性提高了8.2倍，礦化活性提高6.8倍。
通過(guò)有機(jī)共軛半導(dǎo)體光催化劑在光照下帶負(fù)電荷效應(yīng)，促進(jìn)了微塑料顆粒在光催化劑表面的聚集和降解礦化反應(yīng)。使得微塑料的光催化降解礦化率達(dá)到80%以上，為水中微塑料的清除提供了新思路。通過(guò)有機(jī)半導(dǎo)體光催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)控，提升光催化劑對(duì)PFOA和PFOS的吸附富集能力，其飽和吸附量分別達(dá)到110 mg/g和130 mg/g。并通過(guò)電子注入到π*反鍵軌道，降低了C-F鍵的強(qiáng)度。調(diào)控光催化劑結(jié)構(gòu)，提升了光生電子的還原能力。利用光生電子還原作用，斷裂了C-F鍵，實(shí)現(xiàn)了在可見(jiàn)光下的全氟污染物的完全脫氟。光生電子是全氟污染物脫氟的主要活性物種。此外，還可以通過(guò)光催化的光生空穴的氧化反應(yīng)，氧化斷裂C-C鍵，實(shí)現(xiàn)全氟污染物的降解。
