第一作者：Prof. Jiani Ma
共同第一作者：Dr. Tina Jingyan Miao
通讯作者：Prof. Junwang Tang
通讯单位：University College London
论文DOI：https://doi.org/10.1039/d1cs01164b
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本文总结了近年来利用时间分辨光谱研究多相光催化体系中的电荷分离动力学和反应中间体的相关研究工作，重点讨论了时间分辨瞬态吸收光谱（TAS）和时间分辨瞬态红外光谱（TRIR）对于光催化动力学和反应中间体的探测。探讨了该领域面临的挑战，提出了未来发展的几个方向。
背景介绍
作为最大的可再生能源，太阳能对社会的可持续发展有重要作用。然而，由于其能量密度低且无法保存，有效转换及存储太阳能至关重要。除了合成太阳能燃料，阳光也可用来驱动有机物转换，纯化空气/水等。
基于光催化的巨大应用潜力，过去几十年大量的研究致力于光催化剂的开发。但是目前的光催化效率仍较低。解决此问题的关键在于阐明控制光催化过程中的基本因素，从而为优化设计光催化系统提供重要技术支持。
研究出发点
光催化反应的活性与选择性很大程度上取决于光催化反应过程中的电荷转移以及表面反应路径。TAS和TRIR可用来广泛研究系列非均相催化体系的电荷载体动力学，以及反应物、反应的中间体。综合性地讨论TAS和TRIR，对理解多相光催化系统中反应的关键步骤以及影响催化效率和选择性的关键因素具有重要意义，并有助于指导相应催化剂的设计合成。
图文解析
TAS和TRIR装置核心技术示意图
TAS和TRIR技术作为两种时间分辨光谱技术，利用样品被泵浦光（pump）激发，然后使用探测光（probe）跟踪信号强度随时间的变化。其中，当探测光波长为可见光和近红外（NIR）光时，该技术通常称为TAS；当探测光波长处于红外（MIR）区域时，该技术通常称为TRIR。
利用TAS和TRIR技术，测量光催化过程中光生载流子在半导体内部产生复合、半导体与助催化剂之间的电荷转移以及半导体异质结之间的电荷传输。针对典型非均相材料的TAS及TRIR特性，作者以TiO2为例进行了深入的研究探讨，并与WO3、BiVO4进行了对比说明。对于聚合物材料，以C3N4作为典型催化剂进行讨论，也对其他聚合物包括MOF和COF进行了讨论。
总结与展望
最后，本文总结和展望了基于时间分辨光谱研究多相光催化体系中的电荷载体动力学和反应中间体领域存在的问题和挑战。
作者介绍
马佳妮：教授，博导。2013年毕业于香港大学，获博士学位。主要研究方向为：利用时间分辨光谱及量化计算研究有机分子光化学和光催化体系的反应机制。
Dr. Tina Jingyan Miao: 唐军旺院士课题组博士后。研究方向为时间分辨和静态光谱技术在光催化中的应用。
唐军旺：院士，清华大学首任碳中和冠名主席教授，伦敦大学学院客座教授。
博士后招聘
低碳能源3名博士后招收启事
唐军旺教授，欧洲科学院院士（Academia Europaea）, 英国科学院-利弗休姆资深研究员（Royal Society-Leverhulme Trust Senior Research Fellow）, 比利时欧洲科学院院士 （Fellow of European Academy of Sciences），英国皇家化学会会士（Fellow of RSC)和国际材料和矿物协会会士（Fellow of IMMM）。曾任伦敦大学学院 （UCL， QS世界大学排名过去15以来一直位列世界前8名）大学材料中心主任多年 (https://www.ucl.ac.uk/solar-energy-advanced-materials）。最近受邀全职加入清华大学化工系，同时任伦敦大学学院客座教授。其在低碳能源催化材料的开发，光和热协同催化活化小分子（包括水分解制氢，合成氨，二氧化碳转化，甲烷转化，苯的选择性氧化等），以及微波催化方面(塑料的化学循环利用)具有很深厚的理论基础和研究经验。已在国际顶级能源类相关杂志Nature Catalysis, Nature Energy, Nature Reviews Materials, Chemical Reviews, Chem. Soc. Rev. Materials Today, JACS, Nature Communications, Angew Chemie, Advanced Materials等材料和化学领域顶级期刊共发表了>200篇文章,引用>20，300次. 申请授权了14项专利(包括美，日，英，德等国专利)，其中2个已经工业化应用。同时是四个国际杂志的主编/编辑或者副主编， 包括Applied Catalysis B （影响因子24.3）, Journal of Advanced Chemical Engineering, Chin J. Catal.以及 Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering。
学术带头人：唐军旺教授， 清华大学化学工程系
研究方向 1：光热协同合成氨或者光热协同甲烷转化；
研究方向 2：瞬态光谱研究光化学反应机理和反应中间体。
研究方向 3：微波催化PET塑料分解为单体。
招收条件：
（1） 原则上年龄不超过30周岁；
（2） 已获得多相催化，光催化 或者 微波催化等研究方向的博士学位；
（3） 具有丰富的材料制备，表征和催化活性评价经验
（3） 在本专业领域主流国际期刊以第一作者发表过至少3篇高水平研究论文，能够独立开展科研工作；
（4） 具有扎实的专业知识与丰富的实践经验；
（5） 具有强的英文写作与国际会议交流的能力；
（6） 具有很好的实验室安全管理能力。
应聘材料：
（1） 个人简历：包括学历、科研方向及成果（附带有代表性的3篇已发表论文）、推荐人联系方式及个人联系方式等内容；
（2） 一页简述期望的博士后工作方向及计划。
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