中国科学院上海硅酸盐研究所王文中

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王文中，中科院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室研究员 ，中国科学院“百人计划”获得者。在低维纳米材料的可控化学制备、形貌与结构控制和物性探索方面取得多项创新性成果。建立了新颖的室温软化学方法，在室温常压的零能耗或低能量输入的温和条件下制备功能纳米材料。此新技术简便易行，可控性好，产品成本低，成果发表在 JACS, Chem. Mater. 等 SCI 杂志上，并获得中国专利一项。这项成果被著名综述性杂志单独列为纳米材料制备的新方法 ( Annu. Rev. Mater. Res. 34, 41(2004)) 。该项技术的发展对光催化，发光，光电转换，光电信息等功能纳米材料的规模化生产和实用开发具有重要意义。


姓 名:王文中        
性    别:男
专家类别:百人；研究员；分院杰青        
学 历:博士研究生
电 话:021-52415295        
传 真:021-52413903
电子邮件:wzwang@mail.sic.ac.cn        
个人主页:无
邮政编码:200050        
通讯地址:上海市定西路1295号        
简历：
教育经历：  
　　1989-1993，安庆师范学院，化学教育，学士学位
　　1993-1996，中国科学技术大学，无机化学，硕士学位
　　1996-1998，中国科学技术大学，无机化学，博士学位
工作经历：  
　　1999-1999，美国Virginia Commonwealth University，博士后
　　2000-2001，美国Rutgers, the State University of New Jersey，博士后
　　2002-2003，美国Colorado State University，研究助理
　　2003—至今，中国科学院上海硅酸盐研究所，高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室，研究员
曾获得奖励、荣誉称号：
　　中国科学院百人计划(2004年)
　　中国科学院优秀研究生指导教师(2009年)
　　中国科学院朱李月华优秀教师(2009年)
　　中国科学院上海分院第二届杰出青年科技创新人才(2010年)
科研工作简介：
　　光催化，类似于与光合作用，将光能转化为化学能。主要开展光催化机理、光催化材料的组分设计、合成和微结构调控，以及光催化在环境净化和太阳能燃料方面的应用研究。以光催化机制的揭示和利用为基础，对光催化材料的化学组分进行设计，对光催化材料的微观结构进行调控，实现对光能利用率和载流子分离效率的提高，从而实现其环境净化能力和太阳能燃料转换效率的提升。
      光催化过程的要素：光的吸收、光生载流子的分离和迁移、表面催化
　　通过材料组分、晶体结构、颗粒形貌等的调控，实现对光的利用率的提升，提升光催化效率。
      通过复合体系的设计和合成，实现光能的充分利用和载流子的有效分离，提升光催化效率。
　　通过光热协同催化和分子氧的活化，实现催化效率的进一步提升
　　光催化在空气和水的净化示范
近期代表性论文：
Solar Light Driven Pure Water Splitting on Quantum Sized BiVO4 without any Cocatalyst, Songmei Sun, Wenzhong Wang, Dezhi Li, Ling Zhang, Dong Jiang, ACS Catalysis , 2014,4, 3498−3503
Bi2WO6 quantum dot-intercalated ultrathin montmorillonite nanostructure and its enhanced photocatalytic performance, Songmei Sun, Wenzhong Wang, Dong Jiang, Ling Zhang, Xiaoman Li, Yali Zheng, Qi An, Nano Research, 2014,7 (10) 1497-1506
Ultrathin {001}-Oriented Bismuth Tungsten Oxide Nanosheets as Highly Efficient Photocatalysts, Songmei Sun, Wenzhong Wang, Ling Zhang, Erping Gao, Dong Jiang, Yongfu Sun, Yi Xie, Chemsuschem, 2013,6(10),1873-1877
Water splitting from dye wastewater: A case study of BiOCl/copper(II) phthalocyanine composite photocatalyst, Ling Zhang, Wenzhong Wang, Songmei Sun, Yuanyuan Sun, Erping Gao, Jie Xu, Applied Catalysis B: Environmental, 2013, 132, 315-320
Enhancement of Visible-Light Photocatalysis by Coupling with Narrow-Band-Gap Semiconductor: A Case Study on Bi2S3/Bi2WO6, Zhijie Zhang, Wenzhong Wang, Lu Wang, Songmei Sun, ACS Applied Materials & Interfaces, 2012, 4(2), 593-597
Enhancing visible-light-induced photocatalytic activity by coupling with wide-band-gap semiconductor: A case study on Bi2WO6/TiO2, Jiehui Xu, Wenzhong Wang, Songmei Sun, Lu Wang, Applied Catalysis B: Environmental, 2012, 111-112, 126-132
Synthesis and enhanced photocatalytic performance of graphene-Bi2WO6 composite, Erping Gao, Wenzhong Wang, Meng Shang, Jiehui Xu, Physical Chemistry Chemical Physics, 2011, 13(7), 2887-2893
详细介绍： http://www.skl.sic.cas.cn/yjly/nyhj/wwz/jj/

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2019自然科学基金面上项目-基于甲烷向低碳醇直接转化的光催化材料设计和催化机理研究
批准号        51972325        学科分类        无机非金属能量转换材料 ( E021001 )
项目负责人        王文中        负责人职称                依托单位        中国科学院上海硅酸盐研究所
资助金额        60.00万元        项目类别        面上项目        研究期限        2019 年 09 月 11 日 至2019 年 09 月 11 日

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压电材料具有非中心对称性的结构，在外加机械力的作用下可以诱导表面电荷的不对称分布。表面富集的非平衡电荷能够引发电化学反应，在温和条件下可实现水和氧气分子的活化以及活性氧物种的产生，从而可实现能源小分子（O2、H2O、CH4等）转化，被认为是实现绿色化学合成的重要潜在反应途径。
　　最近，中国科学院上海硅酸盐研究所能源和环境催化材料课题组通过合理的催化反应体系设计，制备了一系列具有压电催化效应的半导体材料，开展了压电催化析氢、压电催化生成双氧水、压电催化转化甲烷等方面的研究工作，揭示了能源小分子在催化剂表面的活化机制和转化反应机理，该研究工作对于推动利用自然界和人造震动能将含能小分子转化为绿色能源具有重要意义。

（a）甲烷在HAp上的压电催化转化示意图；(b) 超声振荡功率对转化效率的影响；（c）HAp电滞回线与场致位移曲线。

　　在外加超声作用下，超薄的MoS2内部能产生压电场。随着超声能量的增强，材料内部所产生的内建电场作用增强，载流子分离效率提高，因此当超声能量增加时，MoS2产氢效率大幅提升。对MoS2进行电极性以及表面极化修饰，不仅增加了材料表面的活性位点，使内建电场分离的电子与H+在同一位点累积，进一步促进了产氢效率的提升，还能构建空穴捕获位点，促进了载流子的分离，实现了约1250μmol·g-1·h-1的高产氢效率。这种压电效应与催化作用耦合的思想，为半导体催化以及纳米能量转换器件提供了新的解决思路，有望拓宽压电材料在催化领域的应用。研究结果发表于Journal of Materials Chemistry A 6 (2018) 11909‐11915。
　　利用压电力显微技术表征了BiOCl、C3N4等材料的压电响应，并通过相关金属离子氧化还原反应证实了这些材料的压电催化活性位点。在空气气氛下，超声BiOCl或C3N4的纯水悬浮液可以分别得到28μmol/h和34μmol/h的H2O2产率，高于相应的光催化过程所得H2O2产率，表明这些材料在压电场下对氧气分子有更强的催化效应，压电催化反应的效率具有进一步应用发展的潜力。研究结果分别发表于ChemSusChem 11 (2018) 527‐531，Journal of Materials Chemistry A 6 (2018) 8366‐8373。
　　利用羟基磷酸钙HAp的压电催化效应，通过甲烷氧化与甲醇偶联的串联过程实现了甲烷向低碳醇的转化。通过探针分子的吸附以及Au3+还原反应验证了超声振荡下HAp的作用机制为压电催化而非超声催化。在超声振荡下，HAp的表面感应电荷能够分别作为表面阴极/阳极引发电化学反应，实现甲烷、氧气和水分子的活化，其中氧气和水分子活化后产生的羟基自由基可以进攻甲烷的C-H键使其转化为低碳醇。HAp上甲烷的压电催化转化能够获得甲醇、乙醇、异丙醇产物，产率分别为84.4、43.2、9.6μmolg-1h-1，且没有一氧化碳或二氧化碳的生成。该工作通过碳碳偶联延长了甲烷转化的反应路径，缓解了甲醇发生过度氧化的情况，同时提出了一个基于压电催化的C1化合物升级思路。研究结果发表于Nano Energy, 79(2021) 105449‐105459.
　　该研究工作得到国家自然科学基金等项目的支持。

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5月26日上午上海市科学技术奖励大会上，2022年度上海市科学技术奖揭晓，共授奖316项（人）。由王文中，孙松美（东华大学），张玲，周沅逸（暨南大学），徐浩兰（University of South Australia）完成的《光催化材料的微结构调控及其在能源小分子转化领域的应用》项目荣获上海市自然科学二等奖。
　　《光催化材料的微结构调控及其在能源小分子转化领域的应用》项目针对光催化材料效率低等不足，系统研究并揭示了材料微观结构对载流子分离传输与反应物分子吸附活化的影响，指导高效光催化材料设计合成；在光催化固氮合成氨中，发现六方晶系材料中相邻三个金属原子作为活性位点共同活化氮气分子，常温常压下实现了一步多电子转移加氢，将光催化固氮产氨效率提高三个数量级；揭示了光催化烷烃类有机物氧化反应中影响碳氢键活化及产物选择性的关键因素，提出利用材料表面活性位点种类及调节羟基自由基活性物种浓度，实现了常温常压下甲烷高效选择性氧化成甲醇和乙醇。项目成果推广应用后有望降低工业生产中碳排放，支撑低碳绿色发展及“双碳”目标。