9月11日，全省科学技术奖励大会在南昌召开。大会表彰了为我省科技事业和经济社会发展作出突出贡献的科技工作者。省委书记尹弘出席并讲话，省长叶建春主持会议，省领导李红军、任珠峰、陈敏、罗小云、卢天锡出席，夏文勇宣读《江西省人民政府关于2024年度江西省科学技术奖励的决定》。在赣“两院”院士陈晔光、葛世荣、谢明勇等出席。重点实验室主持的“聚合物半导体高效光催化制氢体系的研发及其机理研究“成果被授予江西省自然科学奖二等奖。
学校获奖代表与校领导合影
【获奖成果简介】
聚合物半导体高效光催化制氢体系的研发及其机理研究
项目完成人：刘诗咏、黄微雅、程敬招、刘礼林、刘慧
本项目属于聚合物半导体及其新能源应用领域。利用光催化裂解水制氢技术，对实现双碳目标具有重要的科学意义及应用价值。聚合物半导体光催化材料因其结构、性质及性能等方面的丰富可调控性，已成为当前的研究热点。虽然已有大量的聚合物析氢光催化剂相继被报道，其光催化析氢速率却普遍低于30 mmol/h/g。本项目独辟蹊径，通过向反应体系引入水溶性溶剂，调控反应介质及溶剂氛围，从而优化调控聚合物催化剂表面的电荷转移行为，简捷高效地加速光催化反应，实现析氢速率的新突破。项目取得了以下成果：[1]提出共溶剂辅助光催化策略，创下了聚合物半导体光催化制氢速率303.7 mmol/h/g的新纪录。该方法自报道后被国内外多个课题组的关注与应用，包括欧洲科学院院士、牛津大学I. McCulloch 教授（J Am Chem Soc，2024，30813）、韩国科学技术院院士Jong-Beom Baek 教授（ACIE，2024，e202319395）、台湾清华大学周鹤修教授（ACIE，2024，e202407702）及陕西师大蒋加兴教授（Adv. Mater. 2021，2008498）等课题组均采用本项目发展的方法，并实现制氢速率的大幅提升。[2]建立了溶剂剥离制备聚合物纳米胶粒准均相光催化剂的普适性方法。[3]采用绿色高效的C–H键活化反应，实现聚合物半导体光催化剂的高效、低成本合成。代表性论文获美国科学院外籍院士新加坡NTU副校长刘斌教授（Adv Energy Mater，2021，2002474）、中科院院士朱卫宏教授（ACIE， 2021，15590）、2023年度院士增选有效候选人曾光明教授（JMCA，2020，6434）及国家杰青朱永法教授（ACIE，2022，e202212243）等正面引用或长篇幅评价。本项目涉及材料合成化学、聚合物半导体、分子设计、界面工程及催化科学等交叉领域，发表SCI论文36篇，授权专利1项。5篇代表性论文中包括ESI高被引论文1篇，封面亮点论文3篇。代表性论文他引达241次，其中长篇幅点名评价达15次。 项目负责人入选江西省首批千人计划及2023年度全球前2%顶尖科学家榜单。项目发展的C–H键活化制备聚合物光催化剂及助溶剂加速光催化制氢的策略，开启了聚合物光催化领域的新方向，填补了领域空白，促进了功能高分子材料及催化学科的发展。
【重要科学发现】
（1）首次发现非质子型极性溶剂DMF对聚合物光催化析氢反应的加速效应。
图1. (A) C–H键活化合成CMP光催化剂及溶剂氛围对HER的影响，(B) DMF溶剂分子对光生空穴的稳定化作用，(C) DMF分子的共振式、及其作为氢键受体与H2O之间的氢键非共价作用 (JMCA, 2019, 24222)。
(2) 通过共溶剂加速策略，创下聚合物半导体光催化HER高达303.7 mmol h-1 g-1的新纪录。
图2. (A) 共轭多孔聚合物光催化剂CP-St的结构，(B) 不同共溶剂光催化HER的影响，(C) 不同非质子型极性溶剂与H2O之间的氢键非共价作用，(D) NMP剥离CPP及其HER加速效应，(E) CPP的NMP胶体分散液，静止2个月后的丁达尔效应，(F) NMP剥离CPP片层的TEM及其丁达尔效应 (JMCA, 2020, 5890)。
（3）建立了溶剂剥离获取聚合物胶粒准均相光催化剂的普适性方法。
图3. (A) 6种不同结构CMP的合成，(B) 6种CMP分别分散于甲醇及NMP，并静止10 h及1月后，(C) 剥离降维示意图，(D) NMP剥离CMP用于光催化制氢，(E) CMP的甲醇及NMP分散液的HER对比（JMCA 2021, 5787）。
文、图/项目团队
一审/李金华
二审/陈琰
三审/夏李斌、刘遂军
