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香港中文大學余濟美教授報告心得，歡迎大家交流~ 已有39人參與
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今天聽了香港中文大學余濟美教授（Jimmy C. YU）的報告，題目是Little Things Mean A Lot，這里向各位蟲友報告一下心得，歡迎大家交流。 余教授是知名的光催化專家，蟲友有興趣可以去他的主頁看看：http://ihome.cuhk.edu.hk/~b111268/jimyu/index.html。據(jù)他自己的說法，他是1996年回到香港開始從事光催化方面的研究工作的�，F(xiàn)如今已經(jīng)做出了卓有成效的業(yè)績。他目前身兼數(shù)職，是中文大學的化學系主任，同時也是聯(lián)合書院的院長，和國內(nèi)很多知名的光催化專家都是好朋友，也經(jīng)常參加國內(nèi)的學術(shù)會議。他的很多產(chǎn)品已經(jīng)用于實際，比如幫助海鮮店的養(yǎng)魚池進行殺菌處理（他本人也是養(yǎng)魚高手），收到了非常好的效果。另外還和中文大學的建筑學院合作，準備在未來的建筑物上大面積安裝光催化材料，比如自清潔材料。這些成績都值得我們大家學習，也給我們這些做光催化的蟲子很大的信心，確信我們做的研究還是有一定社會效益的。在這次報告會上，他講了很多香港中文大學的人才培養(yǎng)機制，也提到了2009年諾獎得主，高琨。高琨教授曾經(jīng)是香港中文大學的校長，和余教授私人感情非常好，經(jīng)常一起打打網(wǎng)球，聊聊天。另外他也和光催化的鼻祖，日本的Fujishima教授有密切的往來，被邀請參觀那個非常著名的Fujishima-Honda effect的催化產(chǎn)氫裝置，也去了那個號稱日本政府贈送，且全部利用太陽能發(fā)電的Fujishima家中住過（據(jù)說他家很小）。 閑話不多說，余教授目前的得意之作應該是2002年發(fā)表在Chemistry of Materials上一篇論文，題為“Effects of F-doping on the photocatalytic activity and microstructures of nanocrystalline TiO2 powders”，目前這篇論文已經(jīng)被引用超過600次。自這篇論文以后，很多光催化學者都去從事非金屬摻雜TiO2的改性研究了。那么為什么F的摻雜會有那么好的效果？我想這得益于F元素很強的電負性，可以有效減小電荷的復合。此外，很多原本光催化性能不怎么樣的材料，通過HF的處理，也會變成非常好的可見光材料，比如，香港城市大學李述湯院士2009年發(fā)表在JACS上的一篇論文，就講了Silicon經(jīng)過HF處理之后，在表面接了很多H原子，馬上變成了非常好的可見光催化劑，原因是H原子是很好的electron sinking sites，有助于電荷的分離。不過，我覺得這篇論文還是有些缺陷的，因為里面提到Silicon在可見光照下，會產(chǎn)生OH自由基，而實際情況是Silicon的價帶電位還不足以產(chǎn)生OH自由基，所以更為可能是O2被電子還原成為活性氧物種，從而引發(fā)了一系列的氧化反應，另外F是否也有影響也沒有做很好的考量。有趣的是，李述湯院士原本也是在香港中文大學拿的本科學位。 這次報告中，余教授主要介紹了他最近的得意之作（見上圖），即利用我們都知道，但是從未用過的材料，紅磷 （Red phosphorus）做了可見光分解水的實驗。這項工作的原創(chuàng)性是非常高的，首先，紅磷是非常普通，價格便宜，earth abundant的材料；其次，紅磷是單元素的非金屬材料，有著非常好的可見光吸收性能，從400 nm到700 nm都可以有效吸收；第三，只要經(jīng)過簡單的改性，比如Pt負載或者和YPO4形成compsite就能大幅提高產(chǎn)氫效率，第四，穩(wěn)定性還不錯。不過讓我感到意外的是，這篇論文發(fā)表在了Applied Catalysis B: Environmental上，也許是余教授想盡快占領(lǐng)這個領(lǐng)域，所以投了低一點但是必中的雜志。其實按原創(chuàng)性來說，這些結(jié)果發(fā)在JACS上都是很正常的事情。為什么這么說呢，因為很多從事光催化的蟲子都知道，2008年Wang Xinchen教授發(fā)表在Nature Materials上的一篇論文（A metal-free polymeric photocatalyst for hydrogen production from water under visible light），講的就是利用C3N4做可見光分解水。這篇論文結(jié)合了東大的Domen教授，馬普所的Markus Antonietti教授等大牛，所以雖然分解水的效率很低，利用的還是甲醇這類犧牲試劑，且用了Pt做為co-catalyst，但還是發(fā)表在了�？�。C3N4是非金屬材料，其實和紅磷是有異曲同工之妙的，加上Wang Xinchen本來就是余教授的學生，所以利用紅磷做可見光分解水發(fā)在JACS上是不為過的。之前我和余教授討論的時候，我說到現(xiàn)在為止，很多做光催化的研究者一直在考慮半導體光催化，比如要去分解水，材料必須要有個禁帶，光一打，空穴-電子對產(chǎn)生了，才有氧化還原水的能力。但現(xiàn)實情況是，比如紅磷，比如C3N4，要說它一定有禁帶當然可以，就算是金屬，也有禁帶，只是很小罷了，但是否一定需要這樣的條件，我有疑問。加上這些材料多數(shù)只能還原水，而非氧化水，也就更難用禁帶寬度說事了。但是不這么說，審稿人肯定有意見，所以不管是C3N4還是紅磷，都用DFT理論計算證明了它們確實有禁帶，而且導帶價帶位置剛好在分解水的那兩個能級上下，這樣一來審稿人就容易接受了�？傊嘟淌谶@篇利用紅磷做可見光分解水是非常好的工作，一定會刺激后來的研究工作者從事這方面的工作。另外，我也發(fā)現(xiàn)了一個非常有意思的規(guī)律，就是一般搞科研的人，差不多8-10年會有一個周期，有了一個好工作之后，那么8-10年之后就會有一個新的突破，余教授在2002年發(fā)表了那篇F-doping的TiO2之后，10年之后又發(fā)現(xiàn)了紅磷這種好材料，確實很好玩。還有金催化的鼻祖，春田正毅（Masatake Haruta）教授也有類似的說法，他說自己的突破性的發(fā)現(xiàn)，即納米金低溫催化氧化CO，催化烯烴環(huán)氧化，就是間隔了8-10年的時間，然后希望下一個8年會有另外一個重大的科研突破。我想這也是科研人的一大憧憬，一大樂事吧！ 最后，聽了余教授的報告，有個問題必須澄清一下，就是我們很多做光催化的蟲子，包括我自己，總是把光催化鼻祖這個頭銜加到Fujishima教授身上，其實不然，早在1938年，就有人系統(tǒng)的研究過TiO2光催化，論文期刊號是Trans. Faraday. Soc. 1938, 34, 570-579. 當然更早的還有，我也沒好好找過。另外JACS. 1953, 75, 2850-2853，J. Ind. Chem. 1964, 67, 1136-1140也都是早期關(guān)于光催化的好論文。只是這些論文沒有Nature那么吸引眼球罷了。 PS：我把帖子中提到的幾篇文獻放在附件里了，歡迎大家下載交流！[ 來自科研家族 木蟲催化 ] [ Last edited by flylrh on 2012-4-6 at 21:27 ] |
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- 附件 2 : Nature Materials C3N4.pdf
- 附件 3 : HF-Treated Silicon.pdf
- 附件 4 : F-doping TiO2.pdf
2012-04-06 20:59:57, 777.09 K
2012-04-06 21:00:25, 743.21 K
2012-04-06 21:00:51, 366.93 K
2012-04-06 21:02:57, 246.33 K
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