章福祥 教授 博士 辽宁省 研究领域: 天然气化工,储能,新材料,新能源,石油炼制,石油化工,精细化工 研究方向: 物理化学/能源光催化 所在单位: 中国科学院大连化学物理研究所

基本信息

所在单位:
中国科学院大连化学物理研究所
单位类型:
科研机构
职称:
教授
最高学历:
博士
教育经历:
1995.9-1999.6  南开大学化学学院   本科学生
1999.9-2004.6  南开大学化学学院   博士学生
工作经历:
2004.7-2007.8  南开大学化学学院   讲师、副教授
2007.9-2008.6   巴黎第六大学         博士后
2008.6-2011.9   东京大学                博士后、助理教授
2011.10-现在     大连化物所             副研究员、研究员
专家介绍:
研究员自2011年底留学回国以来主攻"宽光谱可见光催化剂全分解水制氢"这一前沿交叉性课题,针对吸光、电荷分离、催化转化等关键科学问题展开系列研究。已在包括Nature Catal., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Joule和Adv. Mater. 等期刊发表系列原创论文100多篇,他引6000余次,受邀撰写太阳能光化学转化主题相关综述3篇,编写中文专著3章节。受邀请在国内外学术会议作大会、主题和邀请等类型报告50多次;正主持承担国家基金委杰出青年、重点项目等,入选英国皇家化学会会士、中科院青促会优秀会员;受邀担任J. Energy Chem.副主编,Sci. China Chem.青年编委等。代表性创新成果介绍如下:

(1)围绕如何实现光催化剂高效捕光这一关键科学问题,申请人设计合成了系列氮掺杂氧化物(MgTa2O6−xNy、Ba5Ta4O15−xNx、Sr2Ta2O7−xNx、Ba(Mg1/3Ta2/3)O3−xNy等),金属有机框架(MOFs)化合物(Cd-TBAPy、Bi-TBAPy、Mn-TBAPy 等)以及类钙钛矿结构含氧酸盐(LiCuTa3O9)等宽光谱捕光新材料(捕光范围均至550 nm 以上);针对氮掺杂氧化物这类宽光谱捕光催化剂缺陷多、电荷分离效率低等缺点,研制了“一锅氮化法”构筑MgTa2O6−xNy/TaON“异质结”光催化剂,显著促进了其光生电荷的分离及其用于“Z”机制可见光催化全分解水制氢效率,取得了2015年论文发表时粉末体系“Z”机制可见光催化全分解水制氢国际最高表观量子效率(420 nm激发6.8%);此“一锅氮化法”被成功应用于BaTaO2N/Ta3N5、1D Ta3N5/0D BaTaO2N、BaMg1/3Ta2/3O3−xNy/Ta3N5等其它“异质结”构筑,说明该方法具有普适性。

(2)围绕光催化剂表面如何实现高效催化转化这一关键科学问题,申请人一方面设计合成了单核MnN4/C和纳米/亚纳米CoOx、FeOx、IrOx等多相水氧化催化剂,取得了水氧化TOF值高出文献同类多相水氧化催化剂1~3个数量级的性能,其中单核MnN4/C催化剂多相水氧化TOF值达214 s-1,与自然光合体系中的PSII水氧化效率相当,为目前同类文献报道的最高值。另一方面发展了界面修饰调控氮化物表面亲疏水性的新策略,提升Ta3N5可见光催化氧化水半反应活性至1200 μmol/h 左右,并实验证明光催化剂表面亲疏水性对助催化剂分散和光生电荷界面分离等具有重要影响。

(3)围绕宽光谱捕光催化剂自身如何实现高效光生电荷分离这一关键科学问题,申请人以具有不同晶面取向的BiVO4为模型光催化剂,通过光催化还原沉积金属、光催化氧化沉积金属氧化物等实验设计原创性确认BiVO4的不同晶面{010}和{110}之间存在光生电荷空间分离。基于前期发现发展了双助催化剂在BiVO4不同晶面间选择性负载策略实现其水氧化性能大幅提升(两个数量级)。进一步利用BiVO4 自身不同晶面间光生电荷空间分离的优势,在优化筛选高效Fe(CN)63-还原助催化剂Au 基础上采用双助催化剂(Au 和CoOx)选择性负载策略,最终成功将其用于构筑“Z”机制可见光催化全分解水制氢体系,可见光420 nm 激发下其全分解水制氢量子效率达10.3%。刷新了申请人2015 年创造的粉末体系420 nm 激发6.8%的可见光催化全分解水制氢量子效率世界最高记录。

科研能力

研究领域:
天然气化工,储能,新材料,新能源,石油炼制,石油化工,精细化工
研究方向:
物理化学/能源光催化
英文标签:
Water Splitting;Photocatalysis;Photocatalysts;Magnetic Properties;Hydrogen;Visible Light;Photocatalyst;Heterostructure;Charge Separation;X-ray Diffraction
论文著作:
1. Spatial Separation of Photogenerated Electrons and Holes among {010} and {110} Crystal Facets of Bivo4
Rengui Li; Fuxiang Zhang; Donge Wang; Jingxiu Yang; Mingrun Li; Jian Zhu; Xin Zhou; Hongxian Han; Can Li
Nature Communications, 2013

2. Highly Efficient Photocatalysts Constructed by Rational Assembly of Dual-Cocatalysts Separately on Different Facets of BiVO4
Rengui Li; Hongxian Han; Fuxiang Zhang; Donge Wang; Can Li
Energy & Environmental Science, 2014

3. A Tantalum Nitride Photoanode Modified with a Hole‐Storage Layer for Highly Stable Solar Water Splitting
Guiji Liu; Jingying Shi; Fuxiang Zhang; Zheng Chen; Jingfeng Han; Chunmei Ding; Shanshan Chen; Zhiliang Wang; Hongxian Han; Can Li
Angewandte Chemie, 2014

4. Cobalt-modified Porous Single-Crystalline LaTiO2N for Highly Efficient Water Oxidation under Visible Light.
Fuxiang Zhang; Akira Yamakata; Kazuhiko Maeda; Yosuke Moriya; Tsuyoshi Takata; Jun Kubota; Katsuya Teshima; Shuji Oishi; Kazunari Domen
Journal of the American Chemical Society, 2012

5. Fabrication of TiO2/C3N4 Heterostructure for Enhanced Photocatalytic Z-scheme Overall Water Splitting
Junqing Yan; Huan Wu; Hong Chen; Yunxia Zhang; Fuxiang Zhang; Shengzhong Frank Liu
Applied Catalysis B Environment and Energy, 2016

6. Interface Engineering of a CoOx/Ta3N5 Photocatalyst for Unprecedented Water Oxidation Performance under Visible‐Light‐Irradiation
Shanshan Chen; Shuai Shen; Guiji Liu; Yu Qi; Fuxiang Zhang; Can Li
Angewandte Chemie, 2015

7. Efficient Visible‐Light‐Driven Z‐Scheme Overall Water Splitting Using a MgTa2O6−xNy /taon Heterostructure Photocatalyst for H2 Evolution
Shanshan Chen; Yu Qi; Takashi Hisatomi; Qian Ding; Tomohiro Asai; Zheng Li; Su; Fuxiang Zhang; Kazunari Domen; Can Li
Angewandte Chemie International Edition, 2015

8. Water Oxidation on a Mononuclear Manganese Heterogeneous Catalyst
Jingqi Guan; Zhiyao Duan; Fuxiang Zhang; Shelly D. Kelly; Rui Si; Michel Dupuis; Qinge Huang; John Qianjun Chen; Chunhua Tang; Can Li
Nature Catalysis, 2018

9. High Photocatalytic Activity and Selectivity for Nitrogen in Nitrate Reduction on Ag/TiO2 Catalyst with Fine Silver Clusters
FX Zhang; RC Jin; JX Chen; CZ Shao; WL Gao; LD Li; NJ Guan
Journal of Catalysis, 2005

10. Size-Controlled Synthesis of Magnetite (fe3o4) Nanoparticles Coated with Glucose and Gluconic Acid from A Single Fe(Iii) Precursor by A Sucrose Bifunctional Hydrothermal Method
Xiaohong Sun; Chunming Zheng; Fuxiang Zhang; Yali Yang; Guangjun Wu; Aimin Yu; Naijia Guan
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, 2009
发明专利:
1. 一维Ni 12 P 5 /Ni 2 P多晶异质结构高效水氧化催化剂的制备方法
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 兰希德; 郭向阳; 范文俊
公开日期: 2025-04-11 申请日期: 2022-07-01 公开号: CN115261917B

2. 一种粉体光催化剂颗粒的载流子分离效率测试方法
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 鲍云锋
公开日期: 2025-03-21 申请日期: 2024-12-11 公开号: CN119666675A

3. METHOD FOR PREPARING ONE-DIMENSIONAL Ni12P5/Ni2P POLYCRYSTALLINE HETEROSTRUCTURE CATALYST USED FOR EFFICIENCY WATER OXIDATION
DALIAN INSTITUTE OF CHEMICAL PHYSICS CHINESE ACADEMY OF SCIENCES
Fuxiang ZHANG; Rashid MEHMOOD; Xiangyang GUO; Wenjun FAN
公开日期: 2025-03-20 申请日期: 2023-06-28 公开号: US20250092546A1

4. 一种芘基金属有机框架二维超薄纳米片的制备方法及应用
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 刘利芳; 郭向阳
公开日期: 2025-03-11 申请日期: 2024-12-05 公开号: CN119591894A

5. 温和条件下电催化制备甲醛肟的方法
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 李庆林; 郭向阳; 刘金凤; 杨琦
公开日期: 2025-03-07 申请日期: 2024-12-04 公开号: CN119571342A

6. 一种钒酸铋大面积平板光阳极材料及其制备方法和在分解水中的应用
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 张赛楠
公开日期: 2024-12-10 申请日期: 2024-08-29 公开号: CN119101934A

7. 一种自支撑的暴露特定晶面氧化铁阵列材料制备方法与应用
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 刘金凤
公开日期: 2024-11-22 申请日期: 2024-08-07 公开号: CN118996489A

8. 一种用于二氧化碳电还原的铋铜双金属复合催化剂及其制备方法与应用
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 曹雨程
公开日期: 2024-11-08 申请日期: 2023-12-15 公开号: CN117721495B

9. 一种基于自支撑氧化铁纳米棒阵列材料的锌-硝酸根电池的制备方法
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 刘金凤
公开日期: 2024-10-22 申请日期: 2024-08-07 公开号: CN118825509A

10. 一种Zr 2 ON 2 材料的合成方法及其应用
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 鲍云锋
公开日期: 2024-10-15 申请日期: 2024-08-01 公开号: CN118771446A

11. 一种含氮化合物固溶体光催化剂及其制备方法与应用
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 祁育; 郭向阳
公开日期: 2024-05-07 申请日期: 2022-10-28 公开号: CN117983269A

12. 一种氮卤化物粉体光催化剂的合成及其光催化应用
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 鲍云锋
公开日期: 2024-04-19 申请日期: 2022-10-19 公开号: CN117899907A

13. 一种物相组成可调的钒酸铋电极合成方法及其应用
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 杨能聪; 祁育; 郭向阳
公开日期: 2024-03-15 申请日期: 2022-09-09 公开号: CN117702133A

14. 一种铋铜单原子合金材料及其制备方法与应用
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 曹雨程
公开日期: 2024-03-15 申请日期: 2022-11-28 公开号: CN115726001B

15. 一种钙钛矿钽氮共掺杂钛酸锶及其制备方法与应用
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 辛学尚
公开日期: 2023-09-29 申请日期: 2023-06-12 公开号: CN116809105A

16. 一种钙钛矿结构YTaON2的制备方法及其在光催化领域中的应用
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 邹海; 鲍云锋; 祁育
公开日期: 2023-09-29 申请日期: 2023-06-12 公开号: CN116812883A

17. 一种采用低功函金属粉末增强氮化合成金属氮(氧)化物的方法
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 鲍云锋; 邹海; 辛学尚; 王硕文
公开日期: 2023-06-02 申请日期: 2021-11-30 公开号: CN116199196A

18. 一种基于萘四二酰亚胺的金属有机框架半导体材料及其制备方法和应用
中国科学院大连化学物理研究所
贾春梅; 章福祥; 王一钧; 郭向阳
公开日期: 2023-05-30 申请日期: 2022-12-14 公开号: CN116178739A

19. 一种低缺陷钙钛矿型钽基氧氮化物光催化剂的制备方法及其应用
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 邹海; 祁育; 郭向阳
公开日期: 2023-05-30 申请日期: 2021-11-29 公开号: CN116174000A

20. 双金属导电金属有机框架材料及其制备方法和应用
中国科学院大连化学物理研究所
章福祥; 贾春梅; 郭向阳
公开日期: 2023-05-16 申请日期: 2022-12-14 公开号: CN116120572A
科研项目:
1. 宽光谱响应光催化剂分解水制氢的研究
立项时间: 2014-2017 项目经费:800000

2. 新型宽光谱捕光材料合成
立项时间: 2017-2021 项目经费:2910000

3. 可见光催化转化水和硝酸根全反应合成氨研究
立项时间: 2023

4. 电催化选择性还原CO2至C2+产物的新型导电MOFs催化剂设计合成与性能研究
立项时间: 2022

5. 光催化 全 分解水制氢
立项时间: 2020-2024

项目合作

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