东北师范大学化学学院功能材料化学研究所颜力楷

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颜力楷
东北师范大学化学学院
职　　称：教授
研究方向：功能材料化学和应用量子化学
办公电话：NULL
办公地点：
电子邮件：yanlk924@nenu.edu.cn
个人简历
颜力楷，博士，教授，博士生导师，教育部新世纪优秀人才。曾先后在英国剑桥大学、西班牙罗维拉维尔吉利大学、日本九州大学和美国乔治华盛顿大学从事博士后研究和合作研究。
讲授本科生课程：晶体化学、量子化学半经验计算方法、材料晶体结构及其光电磁性质；
研究生课程：量子力学；
留学生课程：Quantum Chemistry。
从事应用量子化学和功能材料化学两个方向的研究。自2000年来，主要开展多金属氧酸盐及其衍生物的理论研究工作，深入探讨多金属氧酸盐及其衍生物的相对稳定性，成键特征，氧化还原性质及其非线性光学性质，以期寻找结构新颖，性能优异的多酸型材料。同时对共轭有机化合物及有机金属配合物的光学性质进行深入研究，探索结构-性质规律，为实验合成提供理论指导。
2000年9月—2003年6月 东北师范大学化学系物理化学专业量子化学方向 理学硕士学位 （导师：苏忠民教授）
2003年9月—2006年6月 东北师范大学化学系无机化学专业理论无机化学方向 理学博士学位 （导师：苏忠民教授）
2006年12月—2011.12 吉林大学理论化学研究所博士后（导师：孙家钟院士）
2005年4月—2006年4月 英国剑桥大学化学系访问学者
2006年10月—2006年12月西班牙罗维拉维尔吉利大学无机与物理化学系访问教授（Josep Maria Poblet教授研究组）
2007年11月—2009年7月 日本九州大学材料科学系JSPS研究员
2013年11月—2014年7月 美国乔治华盛顿大学客座教授
2012年12月—现在 东北师范大学化学系物理化学专业，教授,博士生导师

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东北师范大学颜力楷J. Mater. Chem. A： Z-scheme B-掺杂g-C3N4/SnS2光催化剂的高效CO2还原反应的实验及计算分析

SnS2是一种n型半导体光催化剂，因其具有廉价、丰富、无毒且适合的带隙（约2.4 eV）而受到越来越多的关注。实验和理论证明，SnS2是有潜力的PS II替代物与g-C3N4结合，可有效提高g-C3N4的光催化性能。此外，g-C3N4/SnS2光催化剂是典型的Z-scheme p-n型异质结构。Z-scheme p-n型异质结构的优点是光生空穴的传输比n-n型异质结构更快，这对提高光催化剂的光催化活性非常重要。研究发现B掺杂g-C3N4是一种p型光催化剂，其光催化能力优于g-C3N4。因此本文设计了B掺杂g-C3N4/SnS2异质结构，并与g-C3N4/SnS2异质结构相比，探索了CO2还原的光催化性能。

近日，中国东北师范大学的颜力楷作者等人，通过密度泛函理论（DFT）计算功函数和电荷密度，证明g-C3N4/SnS2和B掺杂g-C3N4/SnS2具有Z-scheme异质结构。与g-C3N4相比，Z-scheme异质结构具有更窄的带隙、红移和更强的光吸收，显著提高了光催化活性。本文通过计算获取CO2每个还原过程步骤的反应自由能，用来评价g-C3N4/SnS2和B掺杂的g-C3N4/SnS2的光催化活性。研究发现：g-C3N4/SnS2催化的CO2RR产物为CH3OH和CH4，与实验吻合良好，速率测定步骤为CO2→COOH*，ΔG为1.08 eV。对于B掺杂g-C3N4/SnS2的最佳路径是CO2→COOH*→CO*→HCO*→CHOH*→CH*→CH2*→CH3*→CH4，速率确定步骤为CH2*→CH3*，ΔG为0.40 eV。结果表明，B掺杂g-C3N4/SnS2的CO2还原活性优于g-C3N4/SnS2。因此，Z-scheme B-掺杂的g-C3N4/SnS2异质结构是将CO2还原成CH4的有效催化剂。相关成果以“A high efficient Z-scheme B-doped g-C3N4/SnS2 photocatalyst for CO2 reduction reaction: A computational study”为题发表在Journal of Materials Chemistry A上。

本文通过第一原理计算和实验设计了新的Z-scheme B-掺杂g-C3N4/SnS2光催化剂。DFT计算获得了g-C3N4/SnS2和B掺杂g-C3N4/SnS2的带隙、PDOS、吸收光谱、功函数和电荷密度差异。与g-C3N4、B掺杂g-C3N4和SnS2相比，g-C3N4/SnS2和B掺杂g-C3N4/SnS2异质结构的带隙较小。g-C3N4/SnS2和B掺杂g-C3N4/SnS2异质结构的模拟吸收光谱具有红移和更强的吸收；g-C3N4/SnS2和B掺杂g-C3N4/SnS2异质结构的功函数和电荷密度差异，表明其电荷转移机制是Z-scheme电荷转移机制。在光照下，内置电场加速了SnS2的CB中的光激发电子向g-C3N4和B掺杂g-C3N4的VB的转移。不同半导体表面聚集的光激发电子和空穴，有效地延长了光生载流子的寿命，提高了光催化能力。对于Z-scheme g-C3N4/SnS2的速率步骤为CO2→COOH*，ΔG为1.10 eV，主要产物为CH3OH和CH4。对于B掺杂g-C3N4/SnS2的最佳路径是CO2→COOH*→CO*→HCO*→CHOH*→CH*→CH2*→CH3*→CH4。速率步骤（CH2*→CH3*）的ΔG为0.40 eV。Z-scheme B掺杂g-C3N4/SnS2的速率步骤的ΔG远低于g-C3N4/SnS2的ΔG，表明Z-scheme B-掺杂g-C3N4/SnS2异质结构是更高效的光催化剂。

文献链接：A high efficient Z-scheme B-doped g-C3N4/SnS2 photocatalyst for CO2 reduction reaction: A computational study（JMCA, 2018, DOI: 10.1039/C8TA07352J）。