太阳能研究部简介
发布时间:2011-07-15 08:21:55      供稿部门:

太阳能研究部网站:http://www.solar.dicp.ac.cn/

研究部部长:


  李灿   院士
Tel:+86-411-84379070    E-mail:
canli@dicp.ac.cn

      李灿,中国科学院大连化学物理研究所和日本东京工业大学联合培养理学博士。现任中国科学院大连化学物理研究所研究员、催化基础国家重点实验室主任、中国化学会催化委员会主任、国际催化理事会主席,英国皇家化学会Fellow,2003年当选中国科学院院士。
      主要从事催化材料、催化反应和催化光谱表征方面的研究。近年来,致力于太阳能科学利用的研究,并在太阳能光催化制氢的基础研究方面取得重要进展。获得国际催化奖、国家发明二等奖、何梁何利科学技术进步奖、中国科学院杰出科技成就奖等奖励。

研究部:
研究目标:
      从事将太阳能直接转换为化学能与电能的研究。以基础研究为先导,挑战太阳能转化的前沿科学难题,针对太阳能转化的核心技术问题开展基础和应用基础研究,发展具有自主知识产权的太阳能燃料与太阳电池制备技术。

组织结构:

研究方向:
1、太阳能光催化分解水制氢
   (可见光催化材料的合成、放氢与放氧助催化剂、分解水催化反应过程研究)
2、太阳能光催化重整生物质及污染物制氢
   (重整生物质制氢、分解硫化氢等工业污染物制氢)
3、太阳能重整生物质制液体燃料和化学品
   (光催化重整生物质分子选择性地获得高附加值化学品)
4、太阳能光电催化还原CO2制液体燃料
   (太阳能驱动的光催化还原CO2制燃料,新型高效的兼具有分解水制氢和CO2加氢的光(电)催化材料)
5、太阳能光电材料及其光催化机理的光谱表征
   (太阳能转化关键过程的成像及超快光谱研究)
6、光电催化材料分子设计与理论计算 
   (材料吸光性质、光电催化反应机理、光生电子/空穴的产生、传输的微观机制)
7、太阳能人工光合系统及其仿生的研究
   (光合系统酶与人工光催化剂组装体系,光合系统酶生物相容性材料的研究、光合系统酶及无机材料界面电子/质子传输)
8、薄膜硅太阳电池研发
   (稳定、高效和廉价非晶硅、多晶硅和纳晶硅薄膜电池)
9、有机与有机-无机复合太阳电池
   (有机太阳能电池的新型有机半导体材料合成、器件组装)
10、新概念纳米量子点电池
   (典型可见光纳米半导体材料合成,包括纳米量子点在内的纳米相貌的可控合成、器件组装)

目前承担的重点项目:
1、基于纳米半导体光催化材料的太阳能转化制氢
(973)
2、助催化剂及表面结在分解水光催化体系中的作用(基金委国际合作重大项目)
3、太阳能光催化分解水制氢和氧的研究(基金委重大研究计划)
4、精细化学品合成及可再生能源转化的新催化材料(中荷战略科学联盟计划)
5、太阳能光-化学转化制氢、液体燃料和化学品(大连市科技局重大项目)
6、中国科学院太阳能行动计划项目:
1)太阳能光催化重整生物质制氢和化学品
2)太阳能光催化消除污染物制氢
3)阳能光催化还原二氧化碳
4)太阳能光催化反应的超快光谱研究和理论计算
5)与光催化相关的光电材料的研究
6)光催化材料与催化过程的时间与空间分辨

近期代表性成果:
1、光催化体系的双助催化剂
      在硫化物半导体纳米粒子催化剂上实现了光催化过程量子效率达到93%的结果,提出光催化体系的双助催化剂概念;利用双共催化剂发展了Pt-PdS/CdS三元光催化剂,在可见光照射下,利用Na2S作为牺牲试剂,产氢量子效率达到93%,这是迄今为止报道的光催化产氢最高的量子效率。该工作以priority communication发表在《Journal of Catalysis》上(J. Catal., DOI: 10.1016/j.jcat.2009.06.024)。美国C&E News进行了a full-page story的报道。

2、纳米MoS2/CdS表面异质结促进光催化活性
      发现了表面纳米异相结和表面纳米异质结促进光催化活性的现象;发现TiO2表面瑞钛矿和金红石表面物相结可显著提高光催化活性,进而发现纳米MoS2/CdS表面异质结促进光催化活性的结果,光催化剂的设计合成是发展太阳能催化制氢的关键,而发展高效廉价的实用光催化剂面临巨大的挑战。这项工作借鉴半导体异质结概念在纳米CdS表面上组装纳米MoS2,使CdS和MoS2在原子层次上形成异质结。该工作不仅表明表面异质结的形成可促进光生电子-空穴的分离,显著提高光催化活性,而且还发现在光催化剂中用相对廉价的MoS2代替贵金属助催化剂的可能性。这项工作对发展太阳能高效光催化剂及其光催化制氢过程具有重要指导意义和潜在的应用价值。

3、BiVO4光催化剂氧化水机理研究
      采用微量的TiCl3作为导向剂水热合成高暴露 (040) 面的单斜晶相BiVO4。具有高暴露(040)面的BiVO4光催化剂可以通过调变TiCl3导向剂加入量和水热的pH值制备。利用BiVO4光催化剂氧化水的活性可以与(040)面的暴露程度很好地进行关联。从原子结构示意图分析发现(040)面可以提供多原子BiV4中心,该中心可能是光催化氧气生成的活性位。研究表明可控合成具有某一特定活性晶面的光催化剂是提高光催化活性的一种有效途径。最近的结果表明,光催化剂中放氧助催化剂的反应活化能与电催化剂的放氧过电位有本质上的联系。 

4、光催化重整生物质制氢的研究
      利用光催化重整生物质制氢,获得高活性的同时使CO选择性降低到10 ppm以下的结果等。通过调变TiO2表面瑞钛矿和金红石表面物相结结构和表面酸碱性,不但可以显著提高光催化重整甲醇制氢的活性,而且可以大幅压低CO 的选择性(10 ppm以下),使制的的氢气可以直接用于燃料电池等过程。

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