蔡启瑞讲座
报告题目：人工光合成过程的全时空域成像研究
报告时间：2024-12-20 09:00
报告人： 范峰滔 教授
中科院大连化学物理研究所
报告地点：卢嘉锡楼202报告厅
转播地点：翔安校区能源材料大楼三号楼二层报告厅，漳州校区生化主楼307教室
报告摘要：
在太阳能转化领域，光生电荷的激发、分离、参与后续反应及器件输出的复杂过程构成了该领域的主要表征挑战。这些物理过程与表面化学反应过程紧密相连且相互卷积，而针对这些核心难题的有效解决方案至今仍较为匮乏。
近年来，报告人聚焦于人工光合成太阳燃料过程中光生电荷的空间分离机制这一核心科学问题，并取得了一系列显著进展。通过自主研发先进仪器，我们发展了高空间分辨率的表面光电压成像新方法，该方法能够直观地研究光催化微纳颗粒局域电场与光生电荷分布之间的定量关系，并揭示了电场矢量叠加对高效电荷分离效应的促进作用。基于这一深刻理解，我们提出了利用不对称特性（如光照、铁电性和缺陷等）来增强光生电荷定向分离的策略，并发现了光催化剂中电荷分离向阳背阴的新机制。
在静态研究光生电荷的基础上，我们进一步发展了全时空动态追踪的新方法，成功“拍摄”到了光生电荷转移演化的全时空图像，从而揭示了光催化剂中的准弹道超快电子转移和慢时间尺度缺陷诱导的空穴转移等多重电荷转移新机制。
最近，随着液相原子力显微镜技术的不断进步，我们成功开发了能够在电解质存在条件下同时探测电荷分离和反应过程的新方法。这些研究成果不仅深刻阐释了电荷分离与表面催化反应位点之间的卷积关系，还揭示了液相环境对电荷分离的重大影响。
这些研究明确了电荷分离机制与光催化分解水之间的本质联系，为突破太阳能光催化反应的“瓶颈”提供了新的见解，并为高效光催化剂的合成提供了重要的理论指导。
报告人简介：
范峰滔，中国科学院大连化学物理研究所研究员，博士生导师，国家高层次人才，英国皇家化学会会士。现任能源催化转化全国重点实验室副主任、中国化学会催化专业委员会秘书长、亚太催化协会秘书长、英国皇家化学会期刊ChemComm副主编，美国化学会ACS Elelctrochemistry编辑顾问委员。
主要从事(光)催化剂及(光)催化反应过程的原位、动态先进成像技术的表征研究，发展了空间分辨的表面光电压成像方法并在国际上最早将其应用到微纳尺度光催化材料电荷分离的成像研究中，通过发展“时空接力相机”实现光生电荷转移过程的全时空动态追踪，“拍摄”到光生电荷转移演化全时空图，为进一步诊断和突破光解水的瓶颈问题提供重要解决手段。
在Nature，Nat. Energy，Nat. Materials，Nat. Protocols，Natl. Sci. Rev.，Chem. Soc. Rev.，Acc. Chem. Res.，J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.等国内外核心刊物上发表论文140余篇，多次应邀在Faraday Discussion、Gordon Research Conference等国际重要学术会议上作主旨报告。曾获国家自然科学二等奖、中国石化前瞻性基础性研究科学奖二等奖、国际催化学会理事会“青年科学家奖”、科学探索奖等十余项科学奖励。
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固体表面物理化学国家重点实验室
