中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究中心张铁锐

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张铁锐，中国科学院理化技术研究所研究员、博士生导师、长江学者、国家杰青。主要研究能量转换纳米催化材料，在Adv. Mater.、Angew. Chem.、JACS等期刊上发表SCI论文160余篇，被引用8000多次，H指数50，申请国家发明专利35项（已授权23项），在国际会议上做特邀报告20余次。2018年和2017年分别当选长江学者特聘教授和英国皇家化学会会士。曾获皇家学会高级牛顿学者基金、德国“洪堡”学者基金、国家基金委“杰青”、科技部中青年科技创新领军人才、国家“万人计划”-首批“青年拔尖人才支持计划”、国家基金委“优青”、中科院“百人计划”-结题优秀的资助，以及太阳能光化学与光催化领域优秀青年奖等奖项。兼任Science Bulletin副主编以及Scientific Reports等期刊任编委。现任中国材料研究学会纳米材料与器件分会-理事，中国材料研究学会青年工作委员会-常委，IAOEES-理事，中国感光学会光催化专业委员会-副主任委员、中国化学会青年工作者委员会-委员，第五届中国青年科技工作者协会-会员等学术职务。

张铁锐

姓 名:张铁锐        
性    别:男
职 务:无        
职    称:研究员
学 历:博士        
通讯地址:北京市中关村东路29号
电 话:010-82543428        
邮政编码:100190
传 真:010-62554670        
电子邮件:tierui@mail.ipc.ac.cn
主 页:http://zhanglab.ipc.ac.cn        
简历：
学历
1998- 2003    有机化学 博士，吉林大学化学学院，吉林长春 (免试)
1994-1998    化学基地班 学士，吉林大学化学学院，吉林长春 (免试)
工作经历
2009 -目前    研究员，博导，中科院“百人计划”择优支持，中科院理化技术研究所  
2007 -2009    博士后研究员，美国加州大学河滨分校化学系和化工系 Advisor: Prof. Yadong Yin；Prof. Yushan Yan
2005 -2007    博士后研究员，美国阿肯色大学化学与生物化学系 Advisor: Prof. Z. Ryan Tian  
2004 -2005    国家卫生研究院（NIH）博士后研究员，加拿大科学院国家纳米技术研究所   Advisor: Hicham Fenniri     
2003-2004    德国“洪堡”学者，德国马普胶体和界面研究所  Advisors: Prof. Markus Antonietti; Prof. Charl F. J. Faul
现任国际杂志Scientific Reports，Nanoscience & Nanotechnology-ASIA和Open Journal of Physical Chemistry的编委，并受邀担任Chem. Soc. Rev., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.等几十个国际核心学术刊物审稿人。在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Letters, Adv. Mater.等国际期刊发表SCI研究论文70余篇，引用2000余次，多次应邀在国内外学术会议上做邀请报告，受到国内外同行的高度关注。
研究领域：
功能导向的纳米材料的化学控制合成、组装及性能研究，主要包括：
1. 光催化分解水制氢和CO2还原；光催化降解有机污染物；光催化有机反应
2. 纳米催化剂在重要有机反应中的应用
3. 纳米材料的可控组装及其在催化、生物、传感等领域的应用
获奖及荣誉：
2014年：“百人计划”结题终期评估-优秀
2013年：44届世界化学大会青年化学家旅行奖
2013年：国家基金委“优秀青年科学基金”
2012年：中组部“万人计划”-首批“青年拔尖人才支持计划”
2011年：第十三届全国青年催化学术会议最佳口头报告奖
2010年：第二届“SCOPUS寻找未来科学之星”材料领域银奖
2009年：中国科学院引进国外杰出人才-“百人计划”  
2003年：德国亚历山大洪堡基金会-“洪堡”学者
代表论著：
1．Lu Shang, Tong Bian, Baihui Zhang, Donghui Zhang, Li-Zhu Wu, Chen-Ho Tung, Yadong Yin* and Tierui Zhang*, “Graphene-supported ultrafine metal nanoparticles encapsulated by mesoporous silica: a robust catalyst”, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 250-254. (Hot paper and Inside Cover article, Highlighted by Materials Views)
2．Tong Bian, Lu Shang, Huijun Yu, Maria Teresa Perez, Li-Zhu Wu, Chen-Ho Tung, Zhihong Nie*, Zhiyong Tang* and Tierui Zhang*, “Spontaneous organization of inorganic nanoparticles into nanovesicles triggered by UV light”, Adv. Mater. 2014, DOI: 10.1002/adma.201401182, Highlighted by Materials Views.
3．Tierui Zhang, Jianping Ge, Yongxing Hu, Qiao Zhang, Shaul Aloni and Yadong Yin, “Formation of hollow silica colloids through a spontaneous dissolution-regrowth process”, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 5806-5811.
4．Tierui Zhang, Wenjun Dong, Mary Keeter-Brewer, Roland N. Njabon and Z. Ryan Tian, “Site-specific nucleation and growth kinetics in hierarchical nanosyntheses of branched ZnO crystallites”, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10960-10968.
5．Tierui Zhang, Jianping Ge, Yongxing Hu and Yadong Yin, “A general approach for transferring hydrophobic nanocrystals to water”, Nano Lett. 2007, 7, 3203-3207. Highlighted by Science as “Editor’s choice”.
6．Tierui Zhang,Shaoqin Liu, Dirk G. Kurth and Charl F. J. Faul, “Organized nanostructured complexes of polyoxometalates and surfactants that exhibit photoluminescence and electrochromism”, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 642-652.
承担科研项目情况：
1. 中组部”万人计划“-首批“青年拔尖人才支持计划”:微纳米结构的表/界面构筑与催化性能
2. 国家自然科学基金“优秀青年科学基金”项目:微纳结构材料表界面
3. 国家重点基础研究发展计划（973计划）：人工光合成太阳能燃料的基础
4. 中国科学院知识创新工程重要方向项目：太阳能光（电）催化制氢与还原二氧化碳
5. 国家自然科学基金重大研究计划培育项目：二氧化硅颗粒可逆的组装与解组装介导的光控开关催化
6. 国家自然科学基金面上项目：可见光响应型半导体基介孔纳米晶复合微球光催化材料的可控制备及其光催化性能研究
除以上已批准项目外，另有多个项目正在申请中。

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Black phosphorus quantum dot/g-C3N4 composites for enhanced CO2 photoreduction to CO

韩春秋, 李珏, 马照宇, 谢海泉, Geoffrey I.N. Waterhouse, 叶立群*,张铁锐*

黑磷量子点/g-C3N4复合光催化剂的制备及其增强的光催化还原CO2到CO性能

摘要: 开发还原二氧化碳生成燃料和有价值化学品的低成本、非金属半导体光催化剂, 是减少二氧化碳浓度的一种有效方案. 本工作通过简单的静电吸引方法成功地将黑磷量子点(BPQDs)分散在石墨相氮化碳(g-C3N4)载体上, 成功制备了BP@g-C3N4复合材料, 并对其在紫外-可见光激发下光催化还原CO2的性能进行了研究. 电化学表征, 瞬态吸收光谱和荧光光谱数据表明BPQDs的负载提高了g-C3N4的载流子分离效率. 在氙灯的照射下, 与g-C3N4(CO的生成速率为2.1 μmol g−1 h−1)相比, BP@g-C3N4复合材料光催化还原CO2活性显著提高(当BPQDs的负载量为1 wt%时, CO的生成速率为6.54μmol g−1 h−1). 本工作发展了一种新型的可还原CO2的非金属基光催化剂.

黑磷量子点/g-C3N4复合光催化剂的制备及其增强的光催化还原CO2到CO性能

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太阳能燃料光催化材料的理性设计与构筑

报告人: 张铁锐 教授
中国科学院理化技术研究所
时间：2018年04月24日 下午2:0 0—3:30
地点：北京大学化学学院A区717报告厅.


太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。太阳能光催化分解水制氢和还原二氧化碳是有效利用太阳能实现太阳能-化学能转换的两种主要方式，也是科学界最具挑战的课题之一。实现光解水和还原二氧化碳反应的关键是开发高效光催化材料。最近几年，我们针对光催化材料的光吸收、光生电荷分离和表/界面反应等光催化领域科学问题，研究光催化材料的构效关系及其调控规律，并将其应用于设计和研制高性能光催化材料，通过调控能带与微观结构、构筑异质结构和改善反应动力学条件，实现光催化材料的理性设计合成和性能调控，取得重要研究进展。

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理化所张铁锐Chem. Soc.Rev.综述：二维材料，光驱动COx催化转化

目前可用于CO和CO2加氢的热催化技术在能量输入方面要求很高。由于太阳能资源的丰富性以及缺陷工程2D材料的高选择性，二维（2D）及其复合材料在非常温和的反应条件下，太阳能驱动COx催化转化。中科院理化所张铁锐课题组综述了基于二维材料的太阳能驱动COx还原为碳氢化合物的最新进展。二氧化碳催化剂性能的优化需要跨学科研究，包括催化剂电子结构和形态调控，表面/界面工程，反应器工程和DFT建模研究。通过原位表征技术可以深入研究二维相关催化剂中结构-性能关系。最后，期望光/光热/光电化学等技术能实现将CO和CO2还原成高价值产品（如烯烃）。

光驱动COx催化转化

Zhao Y,Waterhouse G I N, et al. Two-dimensional-related catalytic materials forsolar-driven conversion of COxinto valuable chemical feedstocks[J]. Chemical Society Reviews,2018.

DOI: 10.1039/c8cs00607e

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/cs/c8cs00607e

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报告题目：水滑石基纳米光催化材料合成太阳燃料和高附加值化学品
报告人：张铁锐
时间：2018年11月29日（周四）11:00
地点：中国石油大学（华东）特种实验楼C433
摘要：光催化技术被认为是解决能源问题的最有应用前景的技术之一。发展新型高效的光催化材料是该技术实用化的关键。水滑石基纳米结构材料因其电子结构可调，价格低廉等众多优势，而成为光催化领域的研究热点。近三年来，张教授研究团队通过在水滑石表面引入缺陷结构增加活性位，增强了对反应物CO2等的吸附和活化，进而提升了催化活性。另外，通过构造界面活性位，调控了中间物种的反应路径，从而实现了高附加值产品的高选择性合成。
报告人简介：张铁锐，中国科学院理化技术研究所研究员、博士生导师、长江学者、国家杰青。主要研究能量转换纳米催化材料，在Adv. Mater.、Angew. Chem.、JACS等期刊上发表SCI论文160余篇，被引用8000多次，H指数50，申请国家发明专利35项（已授权23项），在国际会议上做特邀报告20余次。2018年和2017年分别当选长江学者特聘教授和英国皇家化学会会士。曾获皇家学会高级牛顿学者基金、德国“洪堡”学者基金、国家基金委“杰青”、科技部中青年科技创新领军人才、国家“万人计划”-首批“青年拔尖人才支持计划”、国家基金委“优青”、中科院“百人计划”-结题优秀的资助，以及太阳能光化学与光催化领域优秀青年奖等奖项。兼任Science Bulletin副主编以及Scientific Reports等期刊任编委。现任中国材料研究学会纳米材料与器件分会-理事，中国材料研究学会青年工作委员会-常委，IAOEES-理事，中国感光学会光催化专业委员会-副主任委员、中国化学会青年工作者委员会-委员，第五届中国青年科技工作者协会-会员等学术职务。

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氨是重要的无机化工产品之一，合成氨工业在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为化肥外，农业上使用的氮肥，例如：尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。目前工业上合成氨主要采用经典的Haber-Bosch工艺将N2固定在NH3上，并且需要在铁基催化剂存在的条件下，在苛刻的反应条件下进行（15-25 MPa，300-550℃）。然而，这一过程需消耗世界能源供应的1-2％，每年向大气中排放大量的二氧化碳。同时，用于合成氨的原料氢气主要来自甲烷的重整，其占世界年度天然气产量的3-5％，这个过程也会释放大量的二氧化碳。这些会带来一系列环境污染和能源短缺等困扰人类可持续发展的难题。因此，在能源危机和环境问题日趋严峻的当下，寻求和开发绿色的氨合成方法显得尤为重要。

电催化合成氨

相比Haber-Bosch法，光/电催化合成氨往往可以以清洁和储能丰富的太阳能或者电能为驱动力，以来源广泛的水和氮气为原料，可促使在常温常压下实现氮气到氨的转换，这为合成氨提供了可替代的新方法。近年来，越来越多的课题组致力于开发新型高效的光/电合成氨的催化剂和反应体系。光/电催化合成氨也逐渐成为基础和应用研究的热门新领域，但目前用于氨检测和定量的方法的准确性还亟待改善。在很多已报道的研究结果中，氨产率偏低，而且较少考虑到检测过程中干扰物对氨定量的影响，这往往导致报道的氨产量可能不十分准确乃至失去参考意义。

中国科学院理化技术研究所张铁锐研究员课题组系统地研究了多种常用的检测方法（Nessler’s reagent method, indophenol blue method and ion chromatography method）在水介质中对氨定量的优点和局限性。结果表明，溶液的pH值，某些金属离子，牺牲剂和含氮化学物质的存在都会对氨的检测和定量产生不利影响。因此，由于反应过程中广泛存在NHx来源和一系列对氨检测存在的干扰物，准确测定氨浓度其实是很具挑战性的。基于所提供的数据支持，作者们构建了一个流程图，以帮助研究人员选择最佳的氨定量检测方法。该工作将为进入合成氨领域的科研人员提供指导和借鉴，避免许多与氨检测和定量相关的常见误区。同时，该研究也将会促进可靠的氨检测技术的改进和开发。

本文通过比较在一系列反应条件下使用不同氨检测方法获得的结果，期望为科研人员选择最佳氨定量方法提供指导。相关研究工作已发表在Advanced Science上（Adv. Sci. 2019, 1802109）。

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富乙烯气体中乙炔选择性加氢成乙烯是化工生产中的一个重要过程。虽然Pd基催化剂对乙炔加氢的选择性和耐久性都有待提高，但是由于其良好的加氢活性，在该反应中得到了广泛的应用。近日，理化所张铁锐等多团队合作，采用冷冻干燥辅助的方法合成了单原子Pd负载的N掺杂的石墨烯催化剂（Pd1/N-graphene）。实验发现，该催化剂在乙烯过量的气体中，Xe灯照射，125 ℃条件下，能高选择性高活性的将少量的乙炔加氢成乙烯，转化率达99%，选择性达93.5%。进一步研究发现，Pd与N强的结合， Pd不易团聚，使得该催化剂具有高的稳定性。而且Pd活性位点集中在催化剂表面，且Pd与乙烯的结合能较弱，从而使得Pd1/N-graphene具有高的活性和稳定性。

加氢成乙烯

Shiqi Zhou, Tierui Zhang,* et al. Pd Single-Atom Catalysts on Nitrogen-Doped Graphene for the HighlySelective Photothermal Hydrogenation of Acetylene to Ethylene. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201900509

https://doi.org/10.1002/adma.201900509

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10月9日至12日，中国感光学会第十次全国会员代表大会暨2019年学术年会在北京召开。会上，经中国感光学会青年科技奖专家评审会评审，决定对张铁锐、胡晰远、刘仁、李万迎、周海华等5名同志予以表彰，授予中国感光学会“青年科技奖”。
　　为鼓励我国感光影像科技领域广大青年科技工作者奋发进取，促进青年科技人才健康成长，中国感光学会在全国感光影像领域开展了“青年科技奖”的评选工作，旨在调动广大青年科技工作者的积极性，促进广大青年科技人才脱颖而出，奋发进取，为我国感光影像科技事业做出新的贡献。根据《中国感光学会青年科技奖奖励办法》，学会各专业委员会和理事单位推荐了第三届中国感光学会“青年科技奖”候选人。经中国感光学会青年科技奖专家评审会评审，最终确定了中国感光学会“青年科技奖”入选名单。
　　获奖人介绍：
　　张铁锐研究员主要围绕氢关联的光催化制氢及加氢合成等重要能源催化反应，对水滑石基纳米光催化材料的多尺度结构与性能关系开展了系列研究。累计在Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.等期刊上发表SCI论文180余篇，被引用11000多次，H指数56，并入选2018科睿唯安“全球高被引科学家”。申请国家发明专利41项（已授权24项），在国际会议上做特邀报告30余次。曾获国家基金委“杰青”、英国皇家学会高级牛顿学者、德国洪堡学者基金等的资助、以及太阳能光化学与光催化领域优秀青年奖等奖项。2017年当选英国皇家化学会会士。在产业化方面，目前正在积极推进与光催化相关的产业化应用研究。现已在理化所廊坊所区建设有自主知识产权的纳米氧化钛光催化材料生产线一条，用于光催化挥发性有机化合物（VOCs）的快速降解。2019年申请的“新型环境纳米催化剂的产业化”项目已经得到北京市科委的立项支持。

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10月11日，中国感光学会发布了2021年度中国感光学会科学技术奖评选结果。理化所“水滑石基高效人工光合成材料体系创制”项目荣获中国感光学会科学技术奖特等奖。项目主要完成人为张铁锐、赵运宣、赵宇飞、李振华、施润、吴骊珠。
　　“水滑石基高效人工光合成材料体系创制”项目是基于层状双金属氢氧化物（LDH，又称水滑石）的系列光催化材料，针对水滑石材料表、界结构精细调控及水滑石基光催化反应动力学机制等方面展开了系统、深入的基础研究工作。例如：1.开拓了宽光谱吸收水滑石基二维纳米光催化材料合成新方法，发展了纳米水滑石表、界面缺陷结构精细调控新策略，为构建具有优异太阳光谱吸收与光催化反应活性的人工光合成体系奠定了材料基础。2.首次提出了常压光驱动费托合成新策略，实现了二氧化碳、一氧化碳分子向低碳烯烃、长链烷烃的高活性、高选择性光化学转换，突破了以往光催化领域对于太阳光长波波段利用方式的理解，对传统光化学与碳一化学化工之间的交叉融合起到了示范和引领作用。3.揭示了水滑石晶格应变、原子空位、局域不饱和配位等影响氮气界面化学转化动力学的本质因素，率先提出了光催化固氮产物检测准则，首次报道了近红外光照下（700 nm）光催化固氮合成氨反应的进行，为光催化太阳能转换效率的提升提供了新的发展策略。
　　相关研究成果聚焦新型水滑石基纳米光催化材料的合成与性能研究，突破了以往基于半导体材料的光催化反应机制的认知，有力地推动了国内太阳能光化学转换以及人工光合成等领域的发展。

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在10月20日举行的第二届纳米材料科学奖颁奖典礼暨第9期纳米材料科学论坛上，理化所张铁锐研究员荣获第二届纳米材料科学青年科学家奖。
　　纳米材料科学奖由Nano Materials Science英文刊于2021年发起设立，旨在表彰对纳米科学和纳米技术方面做出杰出贡献的科学家。根据来自19个国家的候选人提名，经过资格审查，评审委员会公平、公正、严格评选，第二届纳米材料科学奖正式揭晓。
      张铁锐，中国科学院理化技术研究所研究员。研究重点为能源转换纳米催化材料用于合成太阳能燃料和高附加值化学品等。在Nat. Catal. 、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed. 和 J. Am. Chem. Soc.等期刊上发表论文330多篇，被引用3.7万余次，h指数107，入选科睿唯安2018—2022年度全球高被引科学家名单，并获得44项授权中国发明专利。担任Science Bulletin、Industrial Chemistry & Materials、Nano Research Energy、Transactions of Tianjin University等刊物副主编，以及Advanced Energy Materials、Advanced Science、Chemical Science、Small Methods、Small Structures、Scientific Reports、ChemPhysChem、Materials Chemistry Frontier、Solar RRL、Carbon Energy、Innovation and SmartMat等期刊编委。曾获国家杰出青年基金、国家高层次人才特殊支持计划、英国皇家学会-牛顿高级学者基金等。2017年被评为英国皇家化学会会士（FRSC），2023年被评为中国化学会会士（FCCS）。