项目名称新型光催化剂的合成方法学及其光催化-上海科学技术奖

项目名称：光驱动污染控制催化剂的合成方法学及应用基础研究

提名意见：

围绕光驱动污染控制应用于大气和水污染净化，结合纳米技术、光(电、材料)化学、催化及环境化学交叉技术领域，设计多级结构纳米催化剂，创新理论和技术，解决太阳光利用率差、电子-空穴复合率高和高浓度污染处理难等关键问题，提高污染物去除效率，推广实际应用。项目历时15年，多项研究成果处于国际领先地位，8篇代表性论文全部发表在环境和化学的顶级刊物，被SCI他引1821次，平均单篇他引228次，单篇最高他引767次，应邀为J. Photochem. Photobiol C和Chem. Sci.等撰写综述，出版Springer专著1部，成果被应用于渔业废水、吉林石化化工废水(2015年吉林省科学技术三等奖)和空气净化(2011国际工业博览会高校展区二等奖)，本研究成果获2015年度上海市自然科学一等奖。第一完成人李和兴教授担任Appl. Catal. B副主编和全国光催化专委会副主任，入选Elsevier中国化工领域高被引学者第三名，参与火力发电厂化学废水处理、发电厂水处理、火电厂大气污染物排放标准的制定，并担任全球能源互联网理事，负责能源环保领域。

通过该项目研究，发展了纳米催化剂制备、精确组装、定向结构裁剪和表面化学修饰等技术，深化了光驱动污染物控制理论研究，为推动化学、材料和环境学科发展，推广光催化在环境净化中的应用做出了重要贡献。

我单位认真审阅了该项目推荐书材料，审查了完成人资格，确认推荐书内容真实有效，相关栏目符合填写要求。

推荐该项目为国家自然科学奖二等奖。

项目简介：

项目属环境科学与技术领域的理论基础研究。

环境净化是当今全球研究热点和难点。光驱动污染控制具有条件温和、易操作、直接利用太阳光、去污普适性好和无二次污染等优点，有望成为新一代高效节能的绿色环保技术。关键是设计高效纳米催化剂、提高光捕获及利用率、减少光生电荷复合率、阐述反应机理及构效关系等。项目针对上述问题开展了（1）光驱动污染控制催化剂合成方法学与组装生长机理研究；（2）光驱动污染控制催化剂结构组成调控及其促进光利用的研究；（3）光驱动污染控制协同效应及其促进电荷分离的研究。

主要贡献：(1) 光驱动污染物控制纳米催化剂制备方法学创新：率先将超临界、EISA、醇热醇解和喷雾干燥技术引入催化剂的制备，揭示纳米材料组装生长规律；

(2) 光驱动污染物控制催化剂创新：可控调控组成、形貌结构及晶面生长，制备出核壳、纳米管、花球、介孔单晶、特定晶面暴露等多级结构的修饰和非修饰TiO2及非TiO2光催化剂，扩大光催化剂范畴，增强光驱动污染物控制使役性能；(3) 光驱动污染物控制理论创新：深化光驱动污染物控制反应机理及构效关系研究，提出多次反射增强光捕获的模型，探索半导体催化剂能级调变与光激发活化机理，实现复合材料及光催化偶合反应体系协同促进光生电荷分离，提高光驱动污染物去除活性。

在大量实验及理论研究的基础上，归纳出实现高效高效光驱动污染控制的三条科学规律，并开发了全天候污水净化系统和吸附-光催化复合空气净化器，已实施应用。

项目历时15年，研究成果处于国际领先地位。承担国家杰出青年基金和国家自然科学重点基金等一批科研项目；承办了全国光催化和光化学会议、全国环境化学大会和资源化学国际学术研讨会等；获批环境科学和化学上海重点学科、资源化学教育部重点实验室和环境功能材料教育部创新团队，与普林斯顿大学和新加坡国立大学组建教育部国际联合实验室。8篇代表作均发表在环境和化学的顶级刊物上(J. Am. Chem. Soc.5篇、Angew. Chem. Int. Ed.1篇、ES&T 1篇、Appl. Catal. B 1篇)，被SCI他引1821次，单篇最高他引767次。应邀为J. Photochem. Photobiol C和Chem. Sci.等撰写综述，出版Springer专著1部，成果被应用于渔业废水、吉林石化化工废水(2015年吉林省科学技术三等奖)和空气净化(2011国际工业博览会高校展区二等奖)。第一完成人李和兴担任环境顶级刊物Appl. Catal. B（IF = 9.446）副主编和全国光催化专委会副主任，入选Elsevier中国化工领域高被引学者第三名，参与火力发电厂化学废水处理、发电厂水处理、火电厂大气污染物排放标准的制定，并担任全球能源互联网理事，负责能源环保领域。。

项目研究发展了纳米催化剂制备、精确组装、定向结构裁剪和表面化学修饰技术，深化了光驱动污染物控制理论研究，为推动化学、材料和环境学科发展，推广光催化在环境净化中的应用做出了重要贡献，获2015年度上海市自然科学一等奖。客观评价：

8 篇代表性论文均发表在环境和化学的顶级刊物上，包括J. Am. Chem. Soc.5篇、Angew. Chem. Int. Ed.1篇、ES&T 1篇、Appl. Catal. B 1篇，被SCI他引1821次，平均单篇他引228次，单篇最高他引767次，4篇入选ESI高被引用论文。成果被应用于渔业废水、吉林石化化工废水(2015年吉林省科学技术三等奖)和空气净化(2011年国际工业博览会高校展区二等奖)。

代表性论文1（J. Am. Chem. Soc.2007, 129, 8406-8407）已被SCI 他引767次，为ESI高被引用论文。复旦大学赵东元院士在Nano Today（2012, 7, 344-366）中详细介绍了我们的工作，认为发展了一种无模板醇热自组装合成多级结构二氧化钛的新技术，阐述了多级结构二氧化钛生长机理及光驱动降解污染物反应机理。同时在Adv. Mater（2017, 29, 1602914-1602943）中，再次引用我们提出的光反射模型，认为是大幅度提高光驱动降解有机污染物活性的重要原因。该工作还被NatureChina （doi:10.1038/nchina.2007.124）作为亮点点评，日本Fujishima教授在J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev.（2012, 13, 169-189）的综述中再次肯定我们的观点，认为核壳结构有助于光多次反射，提高光捕获和光驱动降解污染物活性。

代表性论文2（J. Am. Chem. Soc.2007, 129, 4538-4539）已被SCI 他引450次，为ESI高被引用论文。孔壁修饰的有序TiO2被广泛引用并拓展到其他材料合成，被推荐为提高TiO2光驱动降解污染物的重要方法(J. Mater. Chem.2010, 20, 2831-2839;