中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室章福祥

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章福祥,大连化物所研究员。1977年生于江西，2004年于南开大学化学学院获得物理化学博士学位，同年留校任教至2007年8月，2007年9月至2008年6月于巴黎第六大学做访问学者，2008年7月至2011年9月在东京大学做博士后和助理教授，2011年10月回国，现为大连化物所研究员、博导。获中科院“百人计划”择优项目、国家基金委优秀青年基金等资助。


章福祥
研究员、博导
催化基础国家重点实验室
电话：+86-411-84379008
手机：15842615536
传真：+86-411-84374447
电邮: fxzhang@dicp.ac.cn

主要研究介绍：
从事光催化研究十余年，研究内容涉及半导体光催化材料合成，高效光生电荷分离体系构建以及光催化表面/界面反应机制等方面。最近五年代表性研究成果有：1) 利用熔融盐(Flux)法合成氧化物前驱体，首次制备了多孔LaTiO2N氮氧化物单晶颗粒，发展了廉价CoOx放氧助催化剂的负载新方法，并在LaTiO2N催化剂上取得了27%@440 nm的放氧量子效率；2)发现Ta3N5表面亲水性改性可显著促进CoOx助催化剂的分散和界面电荷传输，进而将Ta3N5的分解水放氧量子效率由文献的5.2%提升至11.3%@500-600nm；3) 合成了多个宽光谱响应新材料，并基于我们自己开发的材料通过异质结策略构筑了表观量子效率高达6.8%@420nm的“Z”机制完全分解水制氢体系；4) 首次从实验上确认了BiVO4不同晶面间光生电荷分离效应，发现还原和氧化助催化剂同时负载在相应的还原和氧化晶面具有最好的光催化氧化水性能，为设计构筑高效光催化分解水体系提供了新策略。已发表SCI/EI学术论文60余篇，他引1600余次，H-index为24。
目前研究方向：1)宽光谱响应无机半导体材料的合成与助催化剂开发；2) 光生电荷分离与表界面等过程机制认识；3) 高效太阳能分解水制氢体系构筑等。
最近五年代表性论文：
1）Shanshan Chen, Yu Qi, Takashi Hisatomi, Qian Ding, Tomohiro Asai, Zheng Li, Su Su Khine Ma, Fuxiang Zhang*, Kazunari Domen, Can Li*. Efficient Visible-Light-Driven Z-Scheme Overall Water Splitting Using a MgTa2O6-xNy/TaON Heterostructure Photocatalyst for H2 Evolution.Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 8498-8501.
2）Shanshan Chen, Shuai Shen, Guiji Liu, Yu Qi, Fuxiang Zhang,* Can Li*, Interface Engineering of a CoOx/Ta3N5 Photocatalyst for Unprecedented Water Oxidation Performance under Visible-Light-Irradiation. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 3047-3051.
3）Rengui Li, Fuxiang Zhang, Donge Wang, Jingxiu Yang, Mingrun Li, Jian Zhu, Xin Zhou, Hongxian Han, Can Li. Spatial Separation of Photogenerated Electrons and Holes among {010} and {110} Crystal Facets of BiVO4. Nat. Commun. 2013, 4:1432, DOI: 10.1038/ncomms2401.
4）Fuxiang Zhang, Akira Yamakata, Kazuhiko Maeda, Yosuke Moriya, Tsuyoshi Takata, Jun Kubota, Katsuya Teshima, Shuji Oishi, Kazunari Domen. Cobalt-Modified Porous Single-Crystalline LaTiO2N for Highly Efficient Water Oxidation under Visible Light. J. Am. Chem. Soc. 134 (2012) 8348-8351.
5）Fuxiang Zhang, Kazuhiko Maeda, Takata Takata, Kazunari Domen Improvement of the photocatalytic hydrogen evolution activity of Sm2Ti2S2O5 under visible light by metal ion additives, J. Catal., 280 (2011) 1-7.

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李灿&章福祥AM：二维镉MOF可见光光解水

中科院化学所李灿和章福祥课题组首次报道一种2D层状框架的镉MOF单晶。该镉MOF具有良好的可见光吸收（边缘≈600 nm），是一种带隙约为2.15 eV的n型半导体。负载Pt或CoPi助催化剂后，镉MOF在可见光下对水的还原和氧化都具有活性。这被认为是第一个在可见光下用作水还原和氧化的光催化剂的MOF，展示MOF材料在太阳能-化学能转换中的巨大前景。

Xiao Y, etal. Visible-Light-Responsive 2D Cadmium-Organic Framework Single Crystals with Dual Functions of Water Reduction and Oxidation[J]. Advanced Materials,2018.

DOI: 10.1002/adma.201803401

https://doi.org/10.1002/adma.201803401

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近日，人力资源和社会保障部公布了2020年国家百千万人才工程入选名单，我所章福祥研究员入选，被授予“有突出贡献中青年专家”荣誉称号。
　　国家百千万人才工程由人力资源和社会保障部、科技部、教育部、中国科学院、自然科学基金会、中国科协等7个部门共同负责组织实施，以选拔培养国家经济社会发展需要的中青年学术技术领军人才为目标，以突出“高精尖缺”、聚焦国家重大发展战略、重点产业和重点领域为导向，重点选拔攻关“卡脖子”关键技术、在重大基础科学研究等领域发挥重要作用的创新人才。目前，我所共有国家百千万人才工程人选16人。（文/詹科萍）

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3月28日，我所太阳能研究部章福祥研究员负责的国家重点研发计划“大科学装置前沿研究”重点专项“多场-多相催化二氧化碳转化的原位同步辐射先进技术平台”项目启动会暨实施方案论证会顺利召开。会议以线上线下相结合的方式进行，合肥国家同步辐射实验室主任陆亚林教授担任专家组组长并主持会议，我所副所长金玉奇出席会议并致欢迎辞。

　　会上，项目及各课题负责人分别汇报了项目/课题的研究任务、实施方案、执行期内的进度安排和任务目标的完成节点；与会人员就各课题任务分工、衔接、交叉等事宜，以及细化实施方案等问题进行了深入讨论；与会专家就完善实施方案提出意见。陆亚林对论证会作了总结性发言，并要求项目组对专家们的意见认真讨论落实。
　　该项目依托我所，参与单位包括中国科学院高能物理研究所、南京大学、中国科学技术大学、苏州大学和东北师范大学等。项目实施期为四年，将针对多场-多相条件下催化剂结构动态多变、表面催化反应关键中间体难于检测等关键技术难点，发展光、电、热等多场耦合条件下催化具有高信噪比的原位同步辐射吸收/衍射与具有较高时间分辨原位红外/拉曼光谱相耦合的先进动态表征技术平台，希望从微观尺度揭示不同场（光、电、热）环境下催化转化二氧化碳高选择性至C1-C3产物的反应机制，致力于将新建平台辐射至其它多场-多相催化反应，促进我国相关重大催化应用方面的基础科学发展。
　　中国科学院近代物理所赵红卫院士、南京大学邹志刚院士、天津大学刘昌俊教授、中国科学院物理研究所翁羽翔研究员、中国科学院高能物理研究所胡天斗研究员、上海科技大学江怀东教授、上海光源姜政研究员、中国科学技术大学姚涛教授、我所冯兆池研究员等项目专家组成员出席会议。项目课题组成员、科技部高技术中心相关人员、我所科研及职能部门相关人员等参加了会议。（文/范文俊、郭向阳 图/周玉红）

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近日，我所太阳能研究部太阳能制储氢材料与催化研究组（DNL1621组）章福祥研究员团队设计合成了一种单原子铱修饰镍合金催化剂（Ir1Ni），用于碱性电解水析氢、析氧，具有水分子活化与H-H、O-O偶联功能，显著降低了析氢（0.7eV，U=-1.0V）与析氧（0.85eV, U=1.23V）的过电势。

　　太阳能光催化技术是实现太阳能至化学能转化的重要方式之一，而高效助催化剂的开发是实现高效光化学转化的重要一环。近年来我所DNL1621组致力于通过电催化剂的优化设计开发高效光催化助催化剂，在电催化析氢（Small，2022）、电催化析氧（J. Am. Chem. Soc.，2023；J. Phys. Chem. C，2021）等催化剂设计合成与机理研究方面取得系列进展。
　　本工作中，研究团队设计合成了一种MoO2氧化物负载的单原子铱修饰镍合金电催化剂（Ir1Ni@MoO2），展示了优异的碱性电解水析氢（48.6mV，-10mA/cm2）、析氧（280mV，10mA/cm2）性能。原位表征和密度泛函理论计算结果表明，Ir1/Ni界面可显著降低了氢结合能，而Ir单原子修饰可促进Ni物种的表面重构进而提高OH中间物种的覆盖度，降低OER的速控步电势。单原子Ir1Ni合金催化剂的开发有望作为助催化剂用于高效太阳能光化学转化，降低贵金属含量，为绿氢制备规模化奠定基础。
　　相关工作以“Single Atom Iridium Decorated Nickel Alloys Supported on Segregated MoO2 for Alkaline Water Electrolysis”为题，于近日发表在《先进材料》（Adv. Mater.）上。该工作共同第一作者为我所DNL1621组博士后王彬和博士研究生李江南。相关研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院国际合作计划等项目，以及北京光源机时等支持。（文/图 王彬）
　　文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.202305437