华东理工大学化学与分子工程学院张金龙

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张金龙，华东理工大学教授，博士生导师，欧洲科学院院士，研究方向为高效纳米光催化材料的制备及在环境和能源领域中的应用，已在Nat. Comm.; Chem. Rev.等国际一流杂志上发表论文420余篇，被引用21000余次，H因子为74，入选“ESI高被引论文”（世界前1%）30篇，“0.1%热点文章”6篇，连续四年入选Elsevier公布的年度中国高被引学者之一，入选科睿唯安“高被引科学家”。获上海市自然科学一等奖，参加和承担了国家973项目和863项目等60余项。

张金龙
  汉族，现职华东理工大学教授，博士生导师（应用化学/工业催化/先进材料与制备技术专业）。
  2001年度上海市第七届曙光学者称号；
  2004年度教育部新世纪优秀人才资助计划；
  2009年度上海市育才奖；
  2010年享受政府特殊津贴；
  2012年度上海市优秀学术带头人；
  2012年度获上海市领军人才称号。

简历：
1981,9-1985,7   华东理工大学应用化学系 本科
1985,8-1988,8   无锡电影胶片厂研究所 技术员
1988,9-1993,7   华东理工大学 精细化工研究所，获博士学位
1993,8-1995,9   华东理工大学 精细化工研究所，讲师
1995,10-1996,9  华东理工大学 精细化工研究所，副教授（期间在东北师大留日预备学校学习日语）
1996,10-2000,9  日本大阪府立大学工学部，博士后（JSPS）
2000,10-现在    华东理工大学 精细化工研究所，教授，博士生导师

主要学术兼职：
      现任“Res. Chem. Intermed.”副主编， “Applied Catalysis B: Enviromental”; “Scientific Reports”国际编委; “感光科学与光化学”编委；历任“Dyes and Pigments”国际编委；“Inter. J. Photoenergy”客座主编；“J.Nanotechnology”客座编辑。The 13th Intermational Symposium on Eco-materials Processing and Design国际顾问委员；第六届国际环境催化会议组委会委员；任历届全国太阳能光化学与光催化会议组委会委员，第四届全国环境催化与环境材料学术会议学术委员会委员, 第五届介孔材料国际学术研讨会执委委员，上海市法院知识产权技术咨询专家，第五届东亚功能染料-先进材料学术会议学术委员会委员，自然科学基金评审专家，教育部回国人员启动基金评审专家，教育部科技奖励评审专家，中国博士后科学基金评审专家；教育部博士点基金评审专家；日本大阪府立大学客座教授，美国化学会会员。

研究方向:
(1) 高效光催化材料制备及在能源和环境污染控制中的应用
(2) 微环境反应场内有机无机主-客体分子间的相互作用机理及其光物理化学性能研究
(3) 功能膜的制备和表征
(4) 有机功能染料的设计和合成

主要学术成果：
      已在Chem. Rev.; J. Am. Chem. Soc.; Angew. Chem. Int. Ed； Energy & Environmental Science，Adv. Funct. Mater.; Chem. Comm.等国际一流杂志上发表SCI论文350余篇，被引用14000余次， H因子为58。获2011年度工业和信息化部国防科学技术进步奖二等奖、2011年度中国核工业集团公司科学技术奖一等奖、 2008-2009 最高论文引用率奖、环境科学类杂志大陆最高引用率奖、并于2005年获得教育部提名国家科技二等奖，2005年度上海市科技进步三等奖。参加和承担了国家973项目，863项目，国家自然科学重点基金和面上基金，科技部国际合作项目和上海市科委重点基础项目等40余项。

联系地址：
        上海市梅陇路130号华东理工大学实验十三号楼211室
        Tel/Fax: 021-64252062；e-mail: jlzhang@ecust.edu.cn

        Dr. Jinlong Zhang is a Professor, supervisor of PhD student in the School of Chemistry and Molecular Engineering, East China University of Science and Technology. He obtained his Bachelor Degree in 1985 and his Ph.D. in 1993 from East China University of Science and Technology, Shanghai, China.  Professor Zhang joined the East China University of Science and Technology in 1993. He worked in Osaka Prefecture University as a Postdoctor (JSPS) collaborated with Prof. Anpo from 1996 to 2000. He is also the Vice dean of the School of Chemistry and Molecular Engineering from 2007 to 2016.
        Professor Zhang’s major research interests are in: (1) The preparation of high efficient photocatalytic materials and applications on the energy and control of environmental pollutions; (2) Study on the interaction mechanism of organic and inorganic host-guest molecules within micro-environmental reaction fields and their photo-physical chemical properties. (3) Preparation and characterization of functional films; (4) Design and synthesis of organic functional dyes.  He has published in journals more than 350 papers in these areas and has been cited more than 140400 times. His H-IF is 58. He has made outstanding achievements particularly in the study of photocatalysis and were conferred the third prize of Shanghai Science and Technoligy Award in 2005. Professor Zhang is also active in professional activities. He is currently Associate Editor of “Res. Chem. Intermed.”, and also on the Editorial Boards of “Applied Catalysis B: Enviromental”, “Dyes and Pigments”; and “Photographic Science and Photochemistry”.  Professor Zhang is also comments expert of the Scientific Research Foundation for the Returned Overseas Chinese Scholars of State Education Ministry. He is also a guest professor of the Osaka Prefecture University, Japan.

近期代表性论文(Selected Papers)：

• Mingyang Xing, Bocheng Qiu*, Mengmeng Du, Qiaohong Zhu, Lingzhi Wang and Jinlong Zhang*; Spatially Separated CdS Shells Exposed with Reduction Surfaces for Enhancing Photocatalytic Hydrogen Evolution; Adv. Funct. Mater. 2017, 1702624
• Wenzhang Fang, Mingyang Xing* and Jinlong Zhang*; Modifications on Reduced Titanium Dioxide Photocatalysts: A Review; J. Photoch. Photobiol. C Photochemistry Review; 2017, 32, 21-39
• Yuanxi Deng, Mingyang Xing* and Jinlong Zhang*; An Advanced TiO2/Fe2TiO5/Fe2O3 Triple-Heterojunction with Enhanced and Stable Visible-Light-Driven Fenton Reaction for the Removal of Organic Pollutants; Applied Catalysis B: Environmental; 2017, DOI information: 2017, 211, 157-166
• Bocheng Qiu, Qiaohong Zhu, Mengmeng Du, Linggang Fan, Mingyang Xing* and Jinlong Zhang*; Z-scheme Typed CdS/Co9S8 Hollow Cube with Efficient Solar-light-harvesting Towards Synergetic Photocatalytic Water Splitting, Angewandte Chemie-International Edition;2017, 129, 2728
• Bocheng Qiu, Qiaohong Zhu, Mingyang Xing* and Jinlong Zhang*; A robust and efficient catalyst of CdxZn1xSe motivated by CoP for photocatalytic hydrogen evolution under sunlight irradiation; Chem. Comm.;2017, 53, 897
• Fenghui Liu, Jie Yu, Guangyuan Tu, Ling Qu, Jiacheng Xiao, Yongdi Liu, Lingzhi Wang, Juying Lei*, Jinlong Zhang*. Carbon nitride coupled Ti-SBA15 catalyst for visible-light-driven photocatalytic reduction of Cr (VI) and the synergistic oxidation of phenol. Applied Catalysis B: Environmental, 2017, 201,1-11.
• Dan Du, Wen Shi, Lingzhi Wang*, Jinlong Zhang*, Yolk-Shell Structured Fe3O4@ void@TiO2 as a Photo-Fenton-Like Catalyst for the Extremely Efficient Elimination of Tetracycline, Applied Catalysis B: Environmental, 2017, 200, 484-492
• Qiangfang Wu, Shenyuan Bao, Baozhu Tian,* Yifei Xiao and Jinlong Zhang*, Double-diffusion-based synthesis of BiVO4 mesoporous single crystals with enhanced photocatalytic activity for oxygen evolution, Chemical Communications, 2016, 52, 7478–7481.
• Chunyang Dong, Mingyang Xing*, Jinlong Zhang*. Economic hydrophobicity triggering of CO2 photoreduction for selective CH4 generation on noble-metal-free TiO2-SiO2. The Journal of Physical Chemistry Letters 2016,7, 2962-2966.
• Chunyang Dong, Mingyang Xing*, Jinlong Zhang*. Double-cocatalysts promote charge separation efficiency in CO2 photoreduction: Spatial location matters. Mater. Horiz., 2016, 3, 608-612
• Bocheng Qiu, Yuanxin Deng, Mengmeng Du, Mingyang Xing*, Jinlong Zhang*. Ultradispersed cobalt ferrite nanoparticles assembled in graphene aerogel for continuous photo-fenton reaction and enhanced lithium storage performance. Scientific Reports2016,6, 29099.
• Xuefeng Yan, Lingzhi Wang*, Xianjun Tan, Baozhu Tian, and Jinlong Zhang*, Surface-Enhanced Raman Spectroscopy Assisted by Radical Capturer for Tracking of Plasmon-Driven Redox Reaction, Scientific Reports, 2016, 6, , 30193-30199
• Wen Shi, Dan Du, Bin Shen, Chuanfeng Cui, Liujia Lu, Lingzhi Wang*, and Jinlong Zhang*, Synthesis of Yolk–Shell Structured Fe3O4@void@CdS Nanoparticles: A General and Effective Structure Design for Photo-Fenton Reaction, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8, 32, 20831–20838
• Lingang Yang, Chuanfeng Cui, Lingzhi Wang*, Juying Lei, and Jinlong Zhang*, Dual-Shell Fluorescent Nanoparticles for Self-Monitoring of pH-Responsive Molecule-Releasing in a Visualized Way, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8, 29, 19084–19091
• Lingang Yang, Lingzhi Wang,* Chuanfeng Cui, Juying Lei and Jinlong Zhang*; Stober strategy for synthesizing multifluorescent organosilica nanocrystals; Chem. Comm. 2016, 52, 6154-6157
• X. Tan, L. Wang*, C. Cheng, X. Yan, B. Shen, J. Zhang*, Plasmonic MoO3−x@MoO3 nanosheets for highly sensitive SERS detection through nanoshell-isolated electromagnetic enhancement. Chem. Comm. 2016, 52, 2893-2896
• Yi Zhou, Qiuying Yi, Mingyang Xing,* Lu Shang, Tierui Zhang* and Jinlong Zhang*，Graphene modified mesoporous titania single crystals with controlled and selective photoredox surfaces, Chem. Comm.2016, 52, 1689 - 1692
• Bocheng Qiu, Qiaoying Li, Bin Shen, Mingyang Xing*, Jinlong Zhang*, Stöber-like method to synthesize ultradispersed Fe3O4 nanoparticles on graphene with excellent Photo-Fenton reaction and high-performance lithium storage, Applied Catalysis B: Environmental,2016, 183, , 216-223
• Lingang Yang, Lingzhi Wang*, Mingyang Xing, Juying Lei, and Jinlong Zhang*; Silica Nanocrystal/Graphene Composite with Improved Photoelectric and Photocatalytic Performance; Applied Catalysis B: Environmental;2016, 180: 106-112;
• Bocheng Qiu, Minying Xing*, Qiuying Yin and Jinlong Zhang*, Chiral Carbonaceous Nanotubes Modified with Titania Nanocrystals: Plasmon-Free and Recyclable SERS Sensitivity; Angewandte Chemie-International Edition; 2015, 54(36), 10643-10647
• Ya Liu, Ping Zhang, Baozhu Tian* and Jinlong Zhang*; Core-Shell Structural CdS@SnO2 Nanorods with Excellent Visible-Light Photocatalytic Activity for the Selective Oxidation of Benzyl Alcohol to Benzaldehyde; ACS Applied Materials & Interfaces; 2015, 7(25), 13849-13858
• Dianyu Qi, Xuefeng Yan, Lingzhi Wang* and Jinlong Zhang*; Plasmon-free SERS self-monitoring of catalysis reaction on Au nanoclusters/TiO2 photonic microarray; Chemical Communications, 2015, 51, 8813 – 8816; DOI: 10.1039/C5CC02468D
• Yi Zhou, Yunchang Liu, Pengwei Liu, Weiyi Zhang, Mingyang Xing* and Jinlong Zhang*, A Facile Approach to Further Improve the Substitution of Nitrogen into Reduced TiO2-x with an Enhanced Photocatalytic Activity; Applied Catalysis B: Environmental;2015, 170–171,66–73
• Juying Lei, Lingang Yang, Deli Lu, Xuefeng Yan, Chen Cheng, Yongdi Liu, Lingzhi Wang*, Jinlong Zhang*. Carbon Dot-Incorporated PMO Nanoparticles as Versatile Platforms for the Design of Ratiometric Sensors, Multichannel Traceable Drug Delivery Vehicles, and Efficient Photocatalysts. Advanced Optical Materials, 2015, 3(1), 57-63
• Mingyang Xing, Jinlong Zhang*, Bocheng Qiu, Baozhu Tian, Masakazu Anpo, and Michel Che, A “Brown” Mesoporous TiO2-x/MCF Composite with an Extremely High Quantum Yield of Solar Energy Photocatalysis for H2 Evolution, Small, 2015, 11(16): 1920-1929, DOI: 10.1002/smll.201403056.
• Xiao Li, Pengwei Liu, Yu Mao, Mingyang Xing*, Jinlong Zhang*, Preparation of homogeneous nitrogen-doped mesoporous TiO2 spheres with enhanced visible-light photocatalysis. Applied Catalysis B: Environmental;2015, 164, 352–359.
• Liujia Lu, Fei Teng, SenTapas, Dianyu Qi, Lingzhi Wang,∗, Jinlong Zhang,∗ Synthesis of visible-light driven CrxOy–TiO2 binary photocatalystbased on hierarchical macro–mesoporous silic; Applied Catalysis B: Environmental;2015, 163, 9–15.
• Bocheng Qiu, Yi Zhou, Yunfei Ma, Xiaolong Yang, Weiqin Sheng, Mingyang Xing* and Jinlong Zhang*; Facile synthesis of the Ti3+ self-doped TiO2-graphene nanosheet composites with enhanced photocatalysis; Scientific Reports 2015, 5, 8591
• Jenny Schneider, Masaya Matsuoka, Masato Takeuchi, Jinlong Zhang, Yu Horiuchi, Masakazu Anpo, and Detlef W. Bahnemann*;Understanding TiO2 Photocatalysis: Mechanisms and Materials; Chem. Rev.2014, 114 (19), 9919–9986
• Mingyang Xing, Fan Shen, Bocheng Qiu and Jinlong Zhang*; Highly-dispersed Boron-doped Graphene Nanosheets Loaded with TiO2 Nanoparticles for Enhancing CO2 Photoreduction; Scientific Reports2014, 4, 6341
• Baozhu Tian, Rongfang Dong, Jinming Zhang, Shenyuan Bao, Fan Yang, Jinlong Zhang; Sandwich-structured AgCl@Ag@TiO2 with excellent visible-light photocatalytic activity for organic pollutant degradation and E-coli K12 inactivation; Applied Catalysis B: Environmental; 2014, 158, 76-84
• Dianyu Qi, Liujia Lu, Lingzhi Wang*, Jinlong Zhang*; Improved SERS Sensitivity on Plasmon-Free TiO2 Photonic Microarray by Enhancing Light-Matter Coupling;J. Am. Chem. Soc.2014,136 , 9886
• Dianyu Qi; Liujia Lu; Zhenhao Xi; Lingzhi Wang, Jinlomng Zhang*; Enhanced Photocatalytic Performance of TiO2 Based on Synergistic Effect of Ti3+ Self-Doping and Slow Light Effect; Applied Catalysis B: Environmental; 2014, 160, 621-628
• Mingyang Xing; Xiao Li; Jinlong Zhang*; Synergistic effect on the visible light activity of Ti3+doped TiO2 nanorods/boron doped graphene composite; Scientific Reports2014, 4 : 5493
• Wenzhang Fang, Mingyang Xing, Jinlong Zhang*; A new approach to prepare Ti3+ self-doped TiO2 via NaBH4 reduction and hydrochloric acid treatment;Applied Catalysis B: Environmental; 2014,160-161, 240-246
• Xing, M.; Fang, W.; Yang, X.; Tian, B.; Zhang, J.*Highly-dispersed Boron-doped Graphene Nanoribbons with Enhancing Conductibilities and Photocatalysis Chem. Commun.2014, 50, 6637-6640
• Qiu, B.; Xing, M.; Zhang, J.*Mesoporous TiO2 Nanocrystals Grown In-Situ on Graphene Aerogels for High Photocatalysis and Lithium Ion Batteries; J. Am. Chem. Soc.2014, 136, 5852-5
• Baozhu Tian, Tingting Wang, Rongfang Dong, Shenyuan Bao, Fan Yang, Jinlong Zhang; Core-shell structured gamma-Fe2O3@SiO2@AgBr:Ag composite with high magnetic separation efficiency and excellent visible light activity for acid orange 7 degradation; Appl. Catal. B: Environ.2014, 147, 22-28
• Mingyang Xing, B. X. Yang, H. Yu, B. Z. Tian, S. Bagwasi, J. L. Zhang, X. Q. Gong, Enhanced Photocatalysis by Au Nanoparticles Loading on TiO2 Single Crystal (001) and (110) Facets The Journal of Physical Chemistry Letters 2013, 4, 3910.
• Mingyang Xing, Wenzhang Fang, Nasir Muhammad, Yunfei Ma, Jinlong Zhang* and Masakazu Anpo; Self-doped Ti3+ Enhanced TiO2 Nanoparticles with a High Performance Photocatalysis; J. Catal.2013, 297, 236-243
• Hongyu Yang, Feng Chen, Yaochao Jiao, Jinlong Zhang; The role of interfacial lattice Ag+ on titania based photocatalysis; Appl. Catal. B: Environ.; 2013, 130; 218-223
• Mingyang Xing, Dianyu Qi, Jinlong Zhang*, Feng Chen, Baozhu Tian, Segomotso Bagwas and Masakazu Anpo; Super-hydrophobic Fluorination Mesoporous MCF/TiO2 Composite as a High Performance Photocatalyst; J. Catal. 2012, 294, 37-46
• Lei, Lingzhi Wang*, Jinlong Zhang*; Multifluorescently Traceable Nanoparticle by a Single-Wavelength Excitation with Color-Related Drug Release Per-formance; J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (21), 8746–8749
• Feng Chen, Xingxing Shen, Yongchuan Wang,Jinlong Zhang; CeO2/H2O2 system catalytic oxidation mechanism study via a kinetics investigation to the degradation of acid orange 7; Appl. Catal. B: Environ. 2012, 121, 223-229   
• Yuxiao Niu, Mingyang Xing, Baozhu Tian andJinlong Zhang*; Improving the visible light photocatalytic activity of nano-sized titanium dioxide via the synergistic effects between sulfur doping and sulfation; Appl. Catal. B: Environ.2012, 115–116: 253-260
• Juying Lei, Lingzhi Wang*, Jinlong Zhang*；Superbright Multifluorescent Core-shell Mesoporous Nanospheres as Trackable Transport Carrier for Drug；ACS Nano2011, 5(5), 3447-3455
• Mingyang Xing,Jinlong Zhang*,Feng Chenand Baozhu Tian；An economic method to prepare vacuum activated photocatalysts with high photo-activities and photo-sensitivities；Chem. Comm.2011, 47(17), 4947-4949
• Ye Cong, Baozhu Tian and Jinlong Zhang*; Improving the thermal stability and photocatalytic activity of nanosized titanium dioxide via La3+ and N co-doping; Applied Catalysis B: Environmental,,2011, 101, 376–381
• Xiangqi Zhu, Jinlong Zhang*, Feng Chen; Study on visible light photocatalytic activity and mechanism of spherical Bi12TiO20 nanoparticles prepared by low-power hydrothermal method; Applied Catalysis B: Environmental,2011,102 , 316–322
• Juying Lei, Lingzhi Wang* and Jinlong Zhang*; Ratiometric pH sensor based on mesoporous silica nanoparticles and Förster resonance energy transfer; Chem. Comm. 2010, 46(44), 8445-8447
• Lin Jiang, Lingzhi Wang *and Jinlong Zhang*; A Direct Route for the Synthesis ofNanometer-sized Bi2WO6 ParticleLoaded on Spherical MCM-48 Mesoporous Molecular Sieve; Chem. Comm.2010,46（42），8067-8069
• Jinlong Zhang,* Yongmei Wu,Mingyang Xing, Khan Leghari Sajjad and Shamaila Sajjad, Development of modified N doped TiO2photocatalyst with metals, nonmetals and metal oxides, Energy & Environmental Science.2010, 3: 715 - 726
  
  

请见课题组网站：http://www.jlzhang-ecust.com/cn/

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日前，国际知名综述刊物Chem.Soc.Rev.在线报道了我校化学学院张金龙教授与邢明阳副教授研究团队题为“Recent advances in three-dimensional graphene based materials for catalysis applications”的综述论文。

    石墨烯基材料因其高导电性、较大的比表面积、优异的导热性和突出的机械性能，在催化领域有着良好的应用前景。然而，由于石墨烯片层之间存在强吸引力，会导致石墨烯在催化反应过程中极易团聚而失去了原有高比表面积等特性，降低催化性能。从纳米尺度上构造具有三维蜂窝状骨架结构的石墨烯基材料，可以有效地抑制石墨烯片层团聚，从而保证催化反应的高效进行。

    该综述首先对构建三维石墨烯基材料的方法进行了总结，阐述了基于模板法合成和无模板法合成的策略，介绍了三维石墨烯基材料的表征手段，独特性质以及理论模型，加深对三维石墨烯基材料在催化反应中的理解；阐述了三维石墨烯在光催化、电催化和有机催化反应中的应用，着重讨论了如何通过引入活性组分，表面官能团化以及杂原子掺杂等调控手段去提高三维石墨烯材料的催化活性；总结了三维石墨烯基材料在催化领域的优势和不足，并对未来研究方向进行了展望。作者认为，目前三维石墨烯基材料面临的最大挑战主要有两点。一是对三维石墨烯材料孔径的精确调控。均一的孔结构不仅可以提高催化反应的活性，而且可以产生独特的光学性质。二是在不增加成本的情况下如何大规模生产少层甚至单层结构石墨烯组装而成的三维石墨烯基材料。气相沉积方法虽然可以合成层数较少的三维石墨烯材料，但其不仅耗费高，且合成过程中孔径不易调控。

    该论文的第一作者为邱博诚博士，通讯作者为邢明阳副教授和张金龙教授。该综述得到了国家重点研发计划“纳米科技”专项青年项目以及国家自然科学基金等项目的支持。

    原文链接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/cs/c7cs00904f#!divAbstract。

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张金龙领衔的项目“高效光催化材料的制备及其机理研究”获得2017年上海自然科学一等奖。

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前言
2018年1月2号，《催化学报》在线发表了华东理工大学张金龙教授团队在有机聚合物半导体光催化去除环境污染物领域的最新研究成果。该工作报道了采用机械搅拌结合光还原的方法合成的纳米金与石墨烯共改性聚1,4-二苯基丁二炔(PDPB)复合材料同步光催化Cr(VI)还原与苯酚氧化反应。论文第一作者为：硕士研究生刘俊与方文章博士，论文共同通讯作者为：邢明阳副教授、张金龙教授。

背景介绍
近些年来，电镀和染料行业的工业废水中排放的有机污染物和重金属离子严重危害着环境。在这些有机污染物和重金属离子中，六价铬离子和苯酚的同步去除已经吸引了大量的关注。发展新型多功能复合光催化材料提供了一种很有前景的途径去解决这些环境问题。共轭聚合物由于其低廉的制造成本，快速的电子传送能力，优异的电化学性能和高的机械性能，使其作为一类新的能源材料受到了研究学者的广泛关注。最近，Remita等人（Nat. Mater., 2015, 14, 505）使用软模板方法制备的一种共轭聚合物聚1，4-二苯基丁二炔（PDPB）在可见光下对苯酚表现出较好的去除率。然而，聚合物PDPB依然存在一些缺陷从而限制了它在光催化处理污染物领域的应用，比如PDPB表现出一定的疏水性能从而使催化剂很难在水溶液中分散。另外，PDPB相对较窄的能带宽度也使其光生电子和空穴容易发生复合。为此，我们希望通过构建有机-无机杂化纳米光催化材料来实现高效去除重金属离子和有机污染物废水。


本文亮点
为了克服上述PDPB存在的缺点，我们引入氧化石墨烯来增加PDPB的亲水性，而通过引入金纳米粒子可以提高PDPB的光生载流子的迁移速率。我们通过简单的机械搅拌结合光还原的方法制备了Au-GO/PDPB复合材料。氧化石墨烯作为优异的电子传输载体，金纳米粒子作为光生电子捕获中心，大大提高了复合材料的光催化活性。与纯PDPB相比，所制备的Au-GO/PDPB复合材料在同步光催化去除六价铬离子和苯酚中表现出更高的催化性能。研究结果表明，当金的负载量为1wt%，氧化石墨烯的负载量为2wt%时，制得的Au-GO/PDPB复合材料在所有催化剂中表现出最好的光催化活性，其在4 h内对苯酚的去除率达到49.4%，相应的对于六价铬离子的还原率达到了77.4%。我们的研究提供了一种构建有机-无机杂化复合材料的方法，其在太阳光下可实现同步氧化降解有机污染物分子和还原重金属离子。

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Cell姐妹刊Chem报道化学院在环境化学领域重要研究进展

近期，国际顶级学术刊物《细胞》（Cell）的首个化学类姐妹刊《Chem》在线报道了我校张金龙教授和邢明阳副教授课题组与美国加州大学河滨分校Yadong Yin教授课题组合作，题为“Metal Sulfides as Excellent Co-catalysts for H2O2 Decomposition in Advanced Oxidation Processes”的研究论文。（原文链接：http://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(18)30115-3）。

高级氧化技术（AOPs）是以生成具有强氧化能力的羟基自由基为主要活性基团，被用来处理高浓度难降解有机污染物废水的常用手段之一。近年来，AOPs中的Fenton氧化法引起了研究学者的广泛关注，这主要是因为在Fenton反应中，Fe2+可以在常温常压下分解双氧水产生大量羟基自由基，使其具备了高效去除难降解有机污染物的能力，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水等废水处理中具有广泛应用价值。但到目前为止，传统Fenton反应中H2O2的分解效率仍然处于很低的水平（<30%）。为了提高反应速率，往往需要加入大量的H2O2（30～6000 mmol/L）和Fe2+（18～410 mmol/L）以生成足够高浓度的羟基自由基等活性物种，这不仅增加了反应成本，高浓度的铁离子还容易生成“铁泥”引起催化反应中毒。

为了解决上述问题，华东理工大学张金龙和邢明阳研究团队与加州大学Yadong Yin研究团队通力合作，开发了以MoS2为代表的一系列无机硫化物助催化剂，并协同光催化实现了Fenton反应中铁离子的高效循环以及H2O2的快速分解。这是首次报道“无机助催化剂”用于Fenton反应高效分解双氧水。研究发现，当H2O2和Fe2+浓度分别控制在0.4 mmol/L和0.07mmol/L时，MoS2、WS2、Cr2S3、CoS2、PbS及ZnS等硫化物表面暴露的还原态金属活性中心促进了Fe3+/Fe2+的循环（如图）。此外，光催化可以进一步促进H2O2的分解及有机分子的敏化，使得H2O2的分解效率从28 %提高至75%。高效的铁离子循环效率及较低的H2O2和Fe2+用量不仅有效抑制了铁泥的生成，而且使得硫化物无机助催化体系在10次循环反应后依旧保持对苯系有机污染物分子90%以上的TOC矿化率，远高于传统Fenton体系的矿化率（20%），甚至在无氧条件下，依旧保持对有机污染物分子96%的降解率。在工业应用方面，MoS2助催化Fenton体系还被用来直接处理工业苯系物废水（初始COD：10400 mg/L）。反应1h后，苯系废水的COD去除率达到65%，远远高于传统Fenton反应的活性（12%），反应7小时后，COD值降低至360 mg/L，去除率达97%。该工作得到了《Chem》审稿人的高度评价，审稿人认为：“该项研究工作不管对于科学界还是工业界都是非常重要且令人兴奋的研究成果（Overall, the results reported in this work are exciting and important for scientific community as well as industrial applications）。

    该论文以“华东理工大学”为第一通讯单位，由来自华东理工大学的博士研究生董陈成同学在张金龙教授和邢明阳副教授的共同指导下完成，论文还得到了来自美国加州大学的Wenjing Xu博士及Yadong Yin教授的支持和帮助。该工作得到了国家重点研发计划及国家自然科学基金委等项目的支持。

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金负载氧化石墨烯/PDPB复合材料用于同步去除六价铬离子和苯酚

刘俊, 方文章, 王宇航, 邢明阳, 张金龙

华东理工大学精细化工研究所, 上海 200237

Gold-loaded graphene oxide/PDPB composites for the synchronous removal of Cr(VI) and phenol
Jun Liu, Wenzhang Fang, Yuhang Wang, Mingyang Xing, Jinlong Zhang
Key Laboratory for Advanced Materials and Institute of Fine Chemicals, School of Chemistry and Molecular Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China


摘要
近年来，电镀和染料行业工业废水中排放的有机污染物和重金属离子严重危害着环境.构建无机-有机新型纳米材料用于光催化去除重金属离子和有机污染物受到了广泛的关注.共轭聚合物因其低廉的制造成本，快速的电子传送能力，优秀的电化学性能和高的机械性能，它们作为一类新能源材料已经快速发展起来.Remita等使用软模板方法制备的一种共轭聚合物聚1，4-二苯基丁二炔（PDPB）在可见光下对苯酚表现出较好的去除率.然而，聚合物PDPB的一些缺陷限制了其应用，比如高的疏水特性和快速的光生电子-空穴复合.因此，我们引入氧化石墨烯（GO）和金纳米粒子来提高PDPB的光催化活性.通过简单的机械搅拌和光还原方法制备了Au-GO/PDPB复合材料.通过TEM，XRD，XPS，固体紫外和光电流测试等技术对催化剂进行了一系列表征，结果发现氧化石墨烯作为优秀的电子传送基地，金纳米粒子作为电子捕获剂，在空间上实现了电子空穴的空间隔离，从而大大提高了Au-GO/PDPB复合材料对于六价铬离子和苯酚的同步光去除的光催化活性.

XPS表征和TEM图像表明了GO和Au纳米粒子的存在.其PDPB有着纳米纤维的结构，宽度在20nm左右，长度在几个微米.当复合了氧化石墨烯后，可以明显看出氧化石墨烯的形态，进一步光还原负载金纳米粒子，同样可以在TEM图中观察到金纳米粒子的存在，其直径在10nm左右.之后通过光催化同步去除六价铬离子和苯酚来探究Au-GO/PDPB复合材料的活性，结果表明所制备的Au-GO/PDPB比纯的PDPB有着增强的光催化活性在同步光去除六价铬离子（Cr （VI））和苯酚中.更进一步地是，我们同样确定了GO和Au纳米离子的最佳负载量，结果发现，Au1-GO2/PDPB复合材料（金的负载量为1wt%，氧化石墨烯的负载量为2wt%）在所有催化剂中有着最好的光催化活性，其在4 h内对苯酚的去除率达到49.4%，相应的对于六价铬离子的还原率达到了77.4%.我们的研究提供了一种构建有机-无机杂化复合材料的方法，其在太阳光下对于有机污染物和重金属离子的同步去除有着高的光催化活性.


基金资助:
国家自然科学基金（21577036，21377038，21237003，21677048）；国家重点基础研究发展规划（973计划，2013CB632403）；中国国家重点研究发展计划（2016YFA0204200）；中央高校基本科研业务费专项基金（22A201514021）.
通讯作者: 邢明阳, 张金龙     E-mail: mingyangxing@ecust.edu.cn;jlzhang@ecust.edu.cn
引用本文:   

刘俊, 方文章, 王宇航, 邢明阳, 张金龙. 金负载氧化石墨烯/PDPB复合材料用于同步去除六价铬离子和苯酚[J]. 催化学报, 2018, 39(1): 8-15.        Jun Liu, Wenzhang Fang, Yuhang Wang, Mingyang Xing, Jinlong Zhang. Gold-loaded graphene oxide/PDPB composites for the synchronous removal of Cr(VI) and phenol. Chinese Journal of Catalysis, 2018, 39(1): 8-15.

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基于金属纳米粒子修饰有机金属框架在光催化二氧化碳还原中的研究
批准号        21972040       
学科分类        光催化 ( B020106 )
项目负责人        张金龙       
依托单位        华东理工大学
资助金额        66.00万元       
项目类别        面上项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2023 年 12 月 31 日

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近日，我校化学与分子工程学院张金龙和王灵芝教授团队，在多孔材料负载掺杂改性及选择性催化转化光催化小分子领域取得重要进展，相关成果相继在线发表于催化领域权威期刊ACS Catalysis。
       甲烷的低温光催化转化目前尚处于起步阶段，鉴于甲烷C-H键的高度对称及稳定性，光催化剂的结构设计须兼顾C-H键极化与光生载流子分离效率。Pt纳米粒子是常用的烷烃脱氢催化剂，在甲烷光催化过程转化中既具有活化C-H的作用，又能通过形成界面Mott-Schottky结促进光生电子分离，但其对甲烷光催化转化的尺寸效应仍未可知。由于Pt和半导体之间的界面作用，粒径的变化可能同时影响几何活性位点分布和Pt原子的电子性质，对明确Pt粒子的尺寸效应造成干扰。

        王灵芝、张金龙教授团队通过独立调控Pt粒子的粒径和载体的电子状态，结合DFT理论计算确定Pt粒子的粒径和半导体性质对不同位点Pt原子电子状态的影响，探讨了Pt的几何/电子性质与甲烷活化以及光诱导电荷转移之间的构效关系。研究表明，corner Pt原子和Ptδ+协同促进了甲烷的高效转化。这项工作深入解析了Pt粒子在光催化NOCM转化中尺寸效应的本质，为如何从降低甲烷分子活化能和提高光生载流子利用效率两个方面双管齐下，设计NOCM活性光催化剂提供了理论指导，有望实质性促进温和甲烷转化的光催化剂设计。
       光催化固氮是化学催化领域新兴的热点研究之一。光催化固氮利用太阳能作为驱动能将氮气与水在常温常压下合成氨，能够克服传统热催化合成氨耗能大的问题。然而，氮气分子具有稳定的氮氮三键，难以发生化学反应，如何有效活化氮气是该领域的重点及难点。此外，研究者们聚焦于氮气的活化及还原，而往往忽视了协同的光催化水氧化及竞争的光催化析氢反应。如何促进氮气有效活化及探究光催化合成氨过程中的协同反应机制具有重要的科学意义。
        张金龙、王灵芝教授团队设计了一种单原子铁改性的大孔-介孔氧化钛氧化硅材料用于探索光催化合成氨过程中的协同作用机制。研究表明，光生空穴倾向于定域于单原子铁位点，促进单原子高价铁的形成，该单原子高价铁有利于促进邻近氧空位处吸附氮气的加氢过程，并作为产氧的高活性位点促进光催化产氧、抑制析氢反应，因此取得了优异的光驱动合成氨性能。本工作深入探究了光催化氮气加氢及水氧化间的耦合机制，为合理设计合成氨光催化剂提供了理论指导。
       研究在张金龙教授及王灵芝教授的共同指导下，由博士研究生马嘉渝、吴仕群分别作为第一作者完成。该工作得到了材料生物学与动态化学教育部前沿科学中心、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心、国家自然科学基金委、上海市科委国际合作项目资金的支持。在XAFS光谱分析等方面得到了日本大阪府立大学Masaya Matsuoka教授，北海道大学Takashi Toyao博士的帮助。

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近日，我校化学与分子工程学院张金龙教授课题组在光催化甲烷干重整领域取得最新研究进展，研究成果以“Constructing matched active sites for robust photocatalytic dry reforming of methane”为题，发表于知名学术刊物Chem（IF=23.5）。
        甲烷干重整（DRM）是将CH4和CO2转化为合成气的有效途径，在缓解温室效应和提供高值化学原料方面具有双重优势。然而，这两种温室气体分子因高键能和化学惰性而难以被活化。热催化DRM耗能严重，易产生积碳，难以兼具高反应活性和稳定性。近期研究结果表明，利用光驱动的方式可以在温和条件下实现甲烷干重整。
        目前，光催化DRM研究在产物比例调控和反应性能提升方面仍有不足，催化剂的构效关系缺乏深入探讨。通过活性位点设计策略，对反应中间体进行调节，实现CH4和CO2的高效稳定转化仍极具挑战性。

        基于以上挑战，张金龙教授团队以Ru单原子修饰的TiO2-SiO2多级孔光催化剂（Ru-TS）为模型（图A-C），于分子水平探究了CH4和CO2的匹配转化机制，通过合理调控H2/CO比例，在温和条件下实现了高效、稳定的甲烷干重整，合成气生成速率高达195.02 mmol gRu-1 h-1（图D-E）。该研究利用原位实验监测不同样品的关键反应中间体，为DRM和其副反应路径计算提供依据（图F-G）。研究结果发现，反应决速步形成的三键桥连*OH中间体吸附于Ru-TS表面，促进CHx与CO2的有效耦合和连续转化，有助于提升反应稳定性；而TS表面形成的*COOH中间体经过加氢反应，产生了副产物水和积碳，主产物H2/CO比例偏低，催化剂发生失活。基态和激发态理论计算进一步表明，Ru5c-Ov-Ti4c结构单元是调控DRM反应路径和产物比例的关键。其中，Ru单原子诱导局部电荷分布，并作为光生电子的定域中心，促进CO2分子的吸附与活化；氧空位（Ov）为反应物分子转化和中间体形成提供空间；酸度提升的Ti4c位点与光生空穴协同作用，有效拉伸甲烷C-H键（图H-L）。该研究阐明了基于CO2-CH4匹配活化理论的单原子体系设计原理，深入解析了光激发下活性位点的电荷分布对优化DRM反应路径的影响，为多分子协同反应光催化剂的结构设计提供了指导。
       该论文以华东理工大学为唯一通讯单位，博士研究生何承萱和吴仕群博士后为共同第一作者，吴仕群博士后和张金龙教授为共同通讯作者。该工作得到了材料生物学与动态化学教育部前沿科学中心、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心、国家自然科学基金委、上海市科委国际合作项目、博士后创新人才支持计划等资金的支持。
       原文链接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.06.021.