【北京大学无机化学学术报告】手性介观结构无机材料的自旋极化与手性各向异性_学术讲座

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报告摘要

手性介观结构无机材料将丰富的无机物质本征功能性与手性介观结构相结合，将产生奇特的物理化学性能。手性诱导自旋极化起因于在手性结构中运动的电子而产生的有效磁场作用于电子的自旋磁矩而产生的传输或者跃迁选择性。手性各向异性 (Chiral Anisotropy, ChA)—两种手性结构因其几何结构相互作用不同，而产生的左右选择性。本课题组通过手性分子为模板剂或诱导剂与无机源的协同共组装合成了具有从原子级别到微米级别的多级手性介观结构无机材料20余种¹。这些材料表现出基于手性诱导自旋极化的不同的手性各向异性²，如光磁ChA³、电磁ChA³，表面增强拉曼ChA⁴、磁光ChA⁵，电阻ChA⁶，催化ChA^7-11等。最近，我们提出了手性介观结构材料自旋极化催化/不对称催化原理。在CO₂还原反应中，手性诱导自旋极化可以通过电子自旋平行排列来增强三线态OCCO的形成，促进C-C偶联，从而生成C₂⁺产物。利用手性结构Cu和ZnS，从CO₂和氨水，分别实现了不对称电、光催化合成丝氨酸为主的多种氨基酸^7,8；发现手性介观结构Ag可以合成C₂₊产物⁹；以Cu掺杂手性结构In₂S₃为催化剂实现乙醇收率高达1.4 mmol·g_cat^-1·h^-1，选择性高达93.7%，其乙醇产率在同等选择性下约为100倍¹⁰；以手性Mo掺杂Bi₂WO₆为催化剂，在无光敏剂和牺牲剂的条件下，光催化还原CO₂+N₂高效合成了尿素，产率达到55.8 μmol·g_cat^-1·h^-1，是目前最高无机光催化剂产率的2.5倍¹¹。

参考文献

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报告人简介

车顺爱，工学博士，上海交通大学教授，博士生导师。2004年获得了国家自然科学杰出青年基金的资助，2005年被评为教育部长江特聘教授。创建了手性无机介观结构自组装方法, 发现了其独特性能。发表学术论文共 200余篇, 授权专利 30 项。研究成果获得了 2015 年国际介观结构材料协会奖 (2015 IMMA Award), 课题组 2003-2012 年间的研究成果获教育部自然科学一等奖。