1月15日 王海丰:光催化反应机理模拟及活性动力学研究进展


报告人简介:

  王海丰,华东理工大学教授、博士生导师。国家万人计划“青年拔尖人才”(2017)及国家优秀青年基金(2016)获得者,首届中国科协青年人才托举工程入选者(2015),上海市曙光学者(2017)、青年科技启明星(2014)等。2005年本科毕业于华东理工大学应用化学专业,2008-2010年于英国女王大学博士联合培养,2012年获华东理工大学工业催化专业博士学位。主要从事计算化学和理论催化研究,致力于催化剂理性筛选和设计方法学及应用。在Nature Catal、Nature Commun、Angew Chem、Adv Mater、Nano Lett、ACS Catal等学术期刊发表论文70余篇(影响因子>10论文28篇),论文SCI他引2200余次。曾获中国催化新秀奖(2014),担任Chinese Chemical Letter青年编委、Frontier in Carbon-based Materials评审编委等。

  

报告内容简介:

  基于多相光催化材料,实现太阳能的有效利用是解决能源问题的潜在途径,但目前整体效率仍然停留在较低水平。追根溯源,这需要提高对复杂光催化反应机理和决速因素的微观认知,在理论上解决激发态和液固界面反应模拟等难点问题,促进高效光催化材料的定向优化。本报告将汇报我们对相关议题的第一性原理计算模拟研究最新进展。

通过发展凝聚态表面激发态近似模拟方法,我们揭示了表界面光生空穴(hole)局域行为的电子/几何结构特征,回答了hole是否参与、如何参与催化反应等科学问题争议。特别是,我们提出了可以准确描述液固界面反应的第一性原理分子动力学模拟新方法(MPA-MD),实现了真实液固界面环境下光催化水分解析氧反应(OER)网络的模拟,包括质子转移、活性自由基产生和转化、O-O偶联反应等,明确了自由基参与的双通道机制。该机理解释了实验观测中长期以来存在的多种困惑,如表面粗糙化现象、pH依存关系等。微观动力学分析定量指出,表面hole浓度低是限制活性的关键因素,而不是通常认为的反应动力学能垒限制。