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                      1月15日 王海豐:光催化反應機理模擬及活性動力學研究進展


                      報告人簡介:

                        王海豐,華東理工大學教授、博士生導師。國家萬人計劃“青年拔尖人才”(2017)及國家優秀青年基金(2016)獲得者,首屆中國科協青年人才托舉工程入選者(2015),上海市曙光學者(2017)、青年科技啟明星(2014)等。2005年本科畢業于華東理工大學應用化學專業,2008-2010年于英國女王大學博士聯合培養,2012年獲華東理工大學工業催化專業博士學位。主要從事計算化學和理論催化研究,致力于催化劑理性篩選和設計方法學及應用。在Nature Catal、Nature Commun、Angew Chem、Adv Mater、Nano Lett、ACS Catal等學術期刊發表論文70余篇(影響因子>10論文28篇),論文SCI他引2200余次。曾獲中國催化新秀獎(2014),擔任Chinese Chemical Letter青年編委、Frontier in Carbon-based Materials評審編委等。

                        

                      報告內容簡介:

                        基于多相光催化材料,實現太陽能的有效利用是解決能源問題的潛在途徑,但目前整體效率仍然停留在較低水平。追根溯源,這需要提高對復雜光催化反應機理和決速因素的微觀認知,在理論上解決激發態和液固界面反應模擬等難點問題,促進高效光催化材料的定向優化。本報告將匯報我們對相關議題的第一性原理計算模擬研究最新進展。

                      通過發展凝聚態表面激發態近似模擬方法,我們揭示了表界面光生空穴(hole)局域行為的電子/幾何結構特征,回答了hole是否參與、如何參與催化反應等科學問題爭議。特別是,我們提出了可以準確描述液固界面反應的第一性原理分子動力學模擬新方法(MPA-MD),實現了真實液固界面環境下光催化水分解析氧反應(OER)網絡的模擬,包括質子轉移、活性自由基產生和轉化、O-O偶聯反應等,明確了自由基參與的雙通道機制。該機理解釋了實驗觀測中長期以來存在的多種困惑,如表面粗糙化現象、pH依存關系等。微觀動力學分析定量指出,表面hole濃度低是限制活性的關鍵因素,而不是通常認為的反應動力學能壘限制。

                        

                        

                        



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