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钛酸锶光催化5-羟甲基糠醛转化

申报人:彭玉 申报日期:2025-10-30

基本情况

2026年度大学生创新创业训练计划
钛酸锶光催化5-羟甲基糠醛转化
创新训练项目
工学
材料类
一年半期
材料科学与工程学院
彭玉
指导教师

1青年科学基金项目52203330,国家自然科学基金委员会二维杂化钙钛矿手性铁电体的设计合成及其自驱动圆偏振光探测性能研究2023-01-012025-12-3130万元在研主持

2启明星培育(扬帆专项),22YF1410000上海市科学技术委员会,二维杂化金属卤化物铁电体的设计合成及其偏振光探测性能研究,2022-052025-0420万元结题主持

364批面上资助项目2021M701190,中国博士后科学基金会,窄带隙层状金属卤化物铁电体的可控制备及其光伏性能研究,2022-012024.018万元结题主持

4上海市超级博士后激励计划上海市人力资源和社会保障局,面向太阳能电池的窄带隙二维金属卤化物铁电体研究,2021-07-2023-0630万元结题主持

 本人主要从事新型卤化物极性半导体的设计合成及其光催化性能研究,迄今共发表SCI论文36篇,其中以第一作者在J. Am. Chem. Soc.2篇)、Angew. Chem. Int. Ed.3篇)等高水平期刊发表SCI论文10。主要研究成果如下:

1)新型卤化物极性半导体材料的设计合成

    本人通过引入手性配体诱导材料结构对称性破缺,成功构筑了一系列手极性卤化物钙钛矿半导体材料(J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 14077-14082Adv. Optical Mater2022, 11, 2201888 J. Mater. Chem. C 2018, 6, 6033-6037.);进一步,结合化学合理设计和理论计算,提出了限域转子策略,实现了二维多层金属卤化物铁电半导体的定向设计合成(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 2839-2843)。

2)卤化物极性半导体材料的光电光催化性能研究

  基于二维卤化物钙钛矿的结构兼容性和可调性,提出了异金属合金化策略,有效的抑制了光生载流子非辐射复合(J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 12197-12201)。随后,基于二维金属卤化物极性半导体中自发极化和光生载流子的相互作用,深入研究了它们的光电响应及体光伏性能(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 3933-3937)。得益于去极化场驱动的光生载流子分离和优异的稳定性,该类化合物表现出优异的光催化产氢性能,为探索新型极性光催化剂、进一步提高光催化制氢效率提供了新思路(Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202319882

  综上,本人对新型金属卤化物半导体材料的设计制备及其光电性能研究领域具有丰富的研究经验,可指导学生顺利完成本次创新训练。

在全球能源需求持续增长和环境保护压力增大的背景下,生物质作为一种可再生资源,其转化为高附加值燃料和化学品正成为实现绿色能源转型的关键技术之一。在众多生物质平台分子中,5-羟甲基糠醛可以通过催化转化生成多种重要的工业化学品和药物中间体。在5-羟甲基糠醛的异相催化转化过程中,传统的热催化工艺需要苛刻的反应条件。有趣的是,光催化作为一种新型且环保的工艺,能够在温和条件下高选择性、定向地将5-羟甲基糠醛转化为高价值化学品。然而,参与催化剂的结构-活性关系仍然缺乏深入理解,催化剂优化往往是一个经验过程。尽管有一些理性设计高性能催化剂以适应特定反应类型的例子,但对于涉及气体、固体和液体相的多相反应系统来说,这类例子仍然相对稀缺。因此,本项目将基于经典的钛酸锶光催化材料,通过探索光强、温度、pH和气氛对反应路径和动力学的影响,实现高选择性和转化率的光催化5-羟甲基糠醛转化。

选题成员

4

指导教师

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