太阳能科学利用研究中心（主任：李灿）.doc

中科院大连化物所（2018）年度冠名奖推荐表（集体） 被推荐集体名称 申报冠名奖奖项名称 被推荐集体人员情况 太阳能科学利用研究中心 负责人姓名 李灿 科技创新奖 职工：19 名；研究生：73 名；返聘职工：0 名 （800 字小四宋体，单倍行距。主要获奖、专利、专著、论文等列目录且仅复印含申报人名字页附后） 主要事迹：将清洁的太阳能转化为可储存、可运输的燃料，是当今科学界“圣杯”式的难题，若取 得革命性突破，必将成为颠覆性技术，从根本上改变能源和化工产业对化石资源的过度依赖；有助于解 决气候变化、能源安全等问题，实现经济和生态系统可持续发展。针对上述重大挑战，太阳能研究部组 群（DNL16） ，重点围绕太阳能光催化过程中的光生电荷高效分离这一关键科学问题，结合催化化学、电 化学、原创先进表征仪器研制等多学科交叉的优势，在高效电荷分离机制，催化活性位设计，新催化反 应过程等方面取得了令世界科学界瞩目的成果，2018 年在 Nature Energy, Nature Catal, Joule, JACS 等 国际重要期刊发表系列文章，引领了该领域的国际前沿， 取得如下主要进展： （1）创新光催化活性中心的设计：从自然光合作用酶 PSII 中启发，研究人员开发了高效的单核锰 催化剂，水氧化转化率（TOF）高达 200 s-1，是目前报道的多相催化剂水氧化最高的活性，也达到生物 体系水氧化多核锰催化剂的水平（Nat. Catal. 2018） ； （2）创新电荷分离机制：发展了直接“看”到光催化过程中的电荷分离原创空间分辨的表面光电 压成像方法(Chem. Soc. Rev., 2018) ，利用该仪器发现了光催化粒子由于不对成光照诱导的电荷分离现 象，揭示光催化材料中一种新的且普遍的电荷分离驱动力，并且为不对称的助催化组装，以及空间可控 的氧化还原反应提供了新的策略（Nat. Energy 2018） 。 （3）构筑高效光催化体系：基于对电荷分离效应的深入认识，成功构筑了系列光（电）催化全分 解水制氢体系，发展人工 Z-Scheme 体系，获得水分解量子效率超过 10%的效率，为国际类似系统的最高 效率（Joule，2018） ，模拟自然光合作用体系电荷分离策略，模拟自然光合作用构建高效的人工光合体 系，大幅度提高了光生电荷分离效率，水氧化反应的起始电位为 0.17 V，接近热力学理论值（JACS， 2018） 。 （4）积极推进基础研究的示范应用和工业化进程：研发新一代碱性体系电催化剂，完成中试，应 用于 2018 年 7 月在兰州新区启动太阳燃料年千吨级甲醇工业化示范中。为我国第一个太阳能燃料工业化 示范工程。 经费争取：2018 年，太阳能研究组群向国家和企业项目争取经费 2528 万元，研究经费增长幅度相 较 2017 年>30%，显示了研究组群良好的发展态势。 代表性文章： 1）Guan, J., Duan, Z., Tang, C., Li, C. et al. Water oxidation on a mononuclear manganese heterogeneous catalyst. Nat. Catal. 1, 870-877 (2018). 2）Chen, R., Fan, F., Dittrich, T.& Li, C. Imaging photogenerated charge carriers on surfaces and interfaces of photocatalysts with surface photovoltage microscopy. Chem. Soc. Rev. 47, 8238-8262 (2018). 3）Chen, R., Pang, S., Fan, F., Li, C. et al. Charge separation via asymmetric illumination in photocatalytic Cu2O particles. Nat. Energy. 3, 655-663 (2018). 4）Qi, Y., Zhao, Y., Zhang, F., Li, C. et al. Redox-Based Visible-Light-Driven Z-Scheme Overall Water Splitting with Apparent Quantum Efficiency Exceeding 10%. Joule 2, 2393-2402 (2018). 5）Ye, S., Ding, C., Du, P., Li, C. et al. Mimicking the Key Functions of Photosystem II in Artificial Photosynthesis for Photoelectrocatalytic Water Splitting. JACS. 140, 3250-3256 (2018).