[00137035]光催化材料及其及其在能源与环境中的应用基础研究

能源短缺和环境污染是当前人类所面临的重大挑战，解决这两大问题是我国实现可持续发展、提高人民生活质量和保障国家安全的迫切需要。光催化材料在解决能源和环境问题方面有巨大的潜力，因为它既可以将低密度的太阳能转化为高密度的氢能，也可以通过低密度的太阳能降解和矿化水和空气中的污染物。开发高太阳能转换效率的光催化材料体系已成为当前国际材料领域所进行的重大前沿科学探索之一，此项研究对科学和应用均具有重大意义。到目前为止，所报道的半导体光解水催化材料，大多数只是在紫外线光照射下有光催化活性，而波长为 420～750nm 的可见光能量占太阳能的43﹪左右。邹志刚教授和合作研究者们首次在世界上发现可见光活性的 In1-XNiXTaO4催化材料，并首次成功地利用可见光将水分解，实现了将可见光能转化为化学能—氢能。该成果发表于2001年12月的《Nature》上（Nature，414，pp625，2001），并在国际上引起广泛关注。世界著名的光化学家、美国加州理工大学Lewis教授对此成果评价道“邹志刚教授的工作朝着摘取无机光化学皇冠上的宝珠迈进了一大步”（Zou et al describe a step along one way towards this Holy Grail of inorganic photochemistry）（Nature，414，pp589，2001）。Nature Now在评价中写道“邹志刚教授的工作为氢能带来了一个光明的未来”（ Hydrogen power could have a bright future）。此项成果也成为Nature同期杂志的Highlights，Nature杂志社专门配以文图“Hydrogen boom”对该项成果加以介绍。Nature杂志社专门配的图“Hydrogen boom”现已成为美国能源部氢能计划的网页首页。另外，该项成果发表的同一天，Science杂志社也以《水＋太阳＋新催化材料＝新能源》为题发表了评论，称“此成果是一项了不起的突破”。“打破了光催化材料30多年来以传统TiO2为中心的现状，开辟了探索新型可见光响应型光催化材料的新途径，给予光催化太阳能转换光明的前景。” （K.Kodu [Science Now，5 Dec 2001）日本东京理科大学。该项成果被美国的Chem. highlights 杂志评为2001年化学领域的十大进展之一，同时被美国的Phys. World 杂志评价为2001年物理学领域的十大进展之一，2002 评为当年化学领域引用率最高十篇论文之一。邹志刚教授为此获得美国机械工程学会国际学术成就奖。