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年度优秀

Excellent Staff

李琦博士, 沈阳材料科学国家(联合)实验室环境功能材料研究部项目研究员。2000年在清华大学材料科学与工程系、计算机科学与技术系获得工学双学士学位,获评为“清华大学优秀毕业生”。2000-2007年在美国伊利诺伊大学香槟分校材料科学与工程系获硕士、博士学位。2007年-2009年在伊利诺伊大学进行博士后研究。2009年作为“所引进优秀学者”进入金属研究所工作。现任环境功能材料研究部副主任,主持研究部工作,主要从事环境修复型功能材料研究。

李琦研究员的主要研究方向包括光催化材料、高效重金属离子吸附净水材料、催化净水材料、环境传感器以及3D打印等。李琦研究员发展出具有“记忆”效应的高效可见光光催化材料,提出高效除砷材料的材料判据、发展出系列高效除砷材料,发展出高效去除水中多种致癌阴离子的催化还原净水材料。在Advanced Materials、Journal of Materials Chemistry、Environmental Science & Technology、Applied Catalysis B: Environmental、ACS Applied Materials & Interfaces、Scientific Reports、Water Research等材料、环境领域国际专业期刊发表研究论文83篇;编写英文专著章节1部;申请美国发明专利6项(已获授权5项)、中国发明专利23项(已获授权12项)。

2015年,他在光催化净水材料研究中取得了系列进展。通过在多种光催化材料体系中引入适当的掺杂和修饰,构筑特殊形貌,并结合晶面工程调控,从而有效分离光生电子与空穴,从而大幅度提高了材料在可见光光照下的光催化效率,在有机污染物分解、有害微生物杀灭、去除水中的多种致癌阴阳离子等方面表现出优异的光催化净水性能(Appl. Catal. B-Environ., 2014, 144, 343; CrystEngComm, 2014, 16, 7493; Chem. Eng. J., 2015, 264, 437; Chem. Eng. J., 2015, 264, 728; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 1465; Appl. Catal. B-Environ., 2016, 182, 85)。在光催化“记忆”效应研究中,通过对光催化“记忆”效应机制与有效活性基团的研究发现,根据材料的能带结构,通过选择具有电子存储能力的材料,进行适当的材料结构与能带的匹配,可以在多种光催化材料体系中实现光照下光生电子的富集、存储与光照关闭后的释放,发展出多种无贵金属组分的性能更为优异、成本更低的具有“记忆”效应的高效光催化材料体系(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6, 5629; Sci. Rep., 2016, 6, 20878)。

图1 铌氮共掺杂二氧化钛纳米管能带结构与光催化分解有机污染物示意图。

图2 构筑具有{001}/{101}共暴露晶面及在其{101}晶面选择性沉积纳米银颗粒的二氧化钛锐钛矿相纳米晶示意图,与多种二氧化钛纳米晶样品的表面光电压谱图。

图3 Cu2O/TiO2 p-n结结构、能带匹配示意图与光催化“记忆”效应原理图。

图4 (a) 大肠杆菌仅在可见光光照下(蓝色)、被Cu2O/TiO2样品在黑暗中(红色)、光照下(黑色)、以及事先光照3小时后再在黑暗中处理(玫红色)后的存活率;(b) 可见光照下,Cu2O/TiO2样品的XPS高分辨Ti 2p谱。

图5 Cu2O/SnO2 p-n结结构、能带匹配示意图与光催化“记忆”效应原理图。

图6 (a)光照条件下金黄色葡萄球菌在Cu2O/SnO2样品光催化杀菌等处理方式下的存活率;(b)光照关闭后,金黄色葡萄球菌在黑暗中放置不同时间后Cu2O/SnO2样品处理后的存活率。

图7 光照关闭后,Cu2O/SnO2样品(黑色)、Cu2O 纳米单晶(红色)与SnO2 纳米颗粒(蓝色)黑暗中在测试溶液中产生双氧水的浓度。





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