光与物质的相互作用是自然界普遍存在的现象。太阳能转化就是典型的涉及光与物质相互作用的过程。载流子的产生、分离、传递和表面化学反应是光伏和光催化这两个太阳能转化过程中最核心的问题，它们共同决定了光-电和光-化学转化的效率。尽管报道的效率在不断刷新，这其中仍然有很多兼具挑战性与启发性的科学问题。比如如何提高载流子的分离和传递效率？是否能够捕获“热”载流子以提高能量转换效率？能否具体到某个元素来研究电荷动力学？光催化反应的基元步骤是什么？如何探测光催化反应的超快动力学？避免从实验结果进行经验性的推断，用自行研制的先进物理化学仪器直接对费米面附近的基态和激发态电子结构、载流子动力学以及表面反应从时间、能量、动量、元素和物种上进行探测是我们的主要研究内容，结合理论计算，揭示表界面微观结构与电荷以及化学动力学之间的关联，从原子分子水平理解太阳能转化中的物理和化学过程。

        1. 表界面超快电子动力学

        表界面电子结构与光吸收、电荷分离与扩散、界面电荷传递以及表面反应密切相关，对理解太阳能转化过程至关重要。光电子能谱是测量电子结构最直接的手段之一。光电子发射过程满足能量和水平动量守恒，测量其动能和水平动量的对应关系，就能够获得材料的能带结构。将极紫外超快激光与光电子能谱结合，用泵浦-探测方法可以实现对固体材料表界面的电子结构从时间、能量、动量和元素方面的刻画，从多个维度研究电荷动力学和反应动力学。

        2. 表面反应动力学

        模型体系是研究光催化和等离激元催化微观机理的理想平台。结合表面科学技术如光电子能谱、程序升温脱附谱和扫描隧道显微镜等，我们可以从原子分子水平研究化学反应。更重要的，我们需要利用飞秒时间分辨光电子能谱和双脉冲相关+时间飞行质谱技术，研究这些光-化学转换过程中电荷及能量的传递和利用，比如光催化体系界面静态能级失配条件下电荷是如何传递的，吸附质/催化剂界面是否存在热电荷传递，等离激元催化到底是热驱动的反应还是电子驱动的反应。

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每年计划招收学生一名，欢迎物理和化学背景的学生加入。

070304-物理化学

表面化学动力学
表面科学
光催化

2005-09--2011-09   中国科学院大连化学物理研究所   理学博士
2001-09--2005-07   中国科学技术大学   理学学士

博士研究生

理学博士

2019.07至今，       中国科学院大连化学物理研究所, 研究员

2014-07~2019.07, 中国科学院大连化学物理研究所, 副研究员

2011-10~2014-06,中国科学院大连化学物理研究所, 助理研究员

2019-07~现在, 中国科学院大连化学物理研究所, 研究员
2014-07~2019-07,中国科学院大连化学物理研究所, 副研究员
2011-10~2014-06,中国科学院大连化学物理研究所, 助理研究员

表面光化学反应动力学
表面化学动力学

   

（1） Lattice Expansion Leads to the Renormalization of Bulk-State Valence Band Structure and Band Gap in Bi2Se3, The Journal of Physical Chemistry Letters, 2026, 
（2） Site-Selective Excitation of Defects Promotes Ultrafast Hot-Electron Transfer at the Semiconductor Interface, Journal of the American Chemical Society, 2026, 
（3） Origin of the Phase-Dependent Defect Tolerance in CH3NH3PbBr3, The Journal of Physical Chemistry C, 2026, 
（4） Topological Luttinger-semimetal CoAs3 dye-sensitized photocatalyst for efficient solar hydrogen evolution, Nature Communications, 2025, 
（5） Water Induced Redistribution of Polarons in Rutile TiO2(011)-(2 × 1), The Journal of Chemical Physics, 2025, 
（6） Anisotropic Valence Band Structure of Anatase TiO2(101) Studied by Polarization-Dependent Angle-Resolved Photoelectron Spectroscopy, Journal of Physical Chemistry C, 2025, 
（7） Photocatalyzed oxidation of water on oxygen pretreated rutile TiO2(110), Chinese Chemical Letters, 2025, 
（8） Groove-Confined Cobalt Catalyst for Low-Temperature CO2 Activation, J Am Chem Soc, 2025, 
（9） Disentangling the Contribution of Surface and Bulk Ti3+ Defects to the Band Gap States of Rutile TiO2(011), JACS Au, 2025, 
（10） Adsorption Structure-Activity Correlation in the Photocatalytic Chemistry of Methanol and Water on TiO2(110), Accounts of Chemical Research, 2024, 
（11） Site-Selective Excitation of Ti3+ Ions in Rutile TiO2 via Anisotropic Intra-Atomic 3d-3d Transition, JACS Au, 2024, 
（12） Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy Study of the Adsorption and Electronic Structure at the CO2/TiO2(110) Interface, Journal of Physical Chemistry C, 2024, 
（13） Excitation Photon Energy-Dependent Carrier Multiplication in Graphite, ACS Matetials Letters, 2024, 
（14） Interaction of Atomic Deuterium with Rutile TiO2(011)-(2×1), Journal of Physical Chemistry C, 2023, 第 8 作者  通讯作者
（15） Valence Band of Rutile TiO2(110) Investigated by Polarized-Light-Based Angle-Resolved Photoelectron Spectroscopy, J Phys Chem Lett, 2022, 第 10 作者  通讯作者
（16） Alkoxylation Reaction of Alcohol on Silica Surfaces Studied by Sum Frequency Vibrational Spectroscopy, The Journal of Physical Chemistry C, 2021, 第 4 作者
（17） Hydrophobic Modification of Silica Surfaces via Grafting Alkoxy Groups, ACS APPLIED ELECTRONIC MATERIALS, 2021, 第 4 作者
（18） Origin of the Adsorption-State-Dependent Photoactivity of Methanol on TiO2(110), ACS CATALYSIS, 2021, 第 13 作者  通讯作者
（19） Anisotropic d-d Transition in Rutile TiO2, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS, 2021, 第 7 作者  通讯作者
（20） Active Species in Photocatalytic Reactions of Methanol on TiO2(110) Identified by Surface Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, 2019, 第 5 作者
（21） Ultralong UV/mechano-excited room temperature phosphorescence from purely organic cluster excitons, NATURE COMMUNICATIONS, 2019, 第 13 作者
（22） Single Molecule Photocatalysis on TiO2 Surfaces, CHEMICAL REVIEWS, 2019, 第 3 作者
（23） Role of pt loading in the photocatalytic chemistry of methanol on rutile tio2(110), ACS CATALYSIS, 2019, 第 5 作者  通讯作者
（24） Fundamentals of TiO2 Photocatalysis: Concepts, Mechanisms, and Challenges, ADVANCED MATERIALS, 2019, 第 2 作者
（25） Flexible high-resolution broadband sum-frequency generation vibrational spectroscopy for intrinsic spectral line widths, JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 2019, 第 5 作者
（26） A broadband sum-frequency generation vibrational spectrometer to probe adsorbed molecules on nanoparticles, SURFACE SCIENCE, 2019, 第 5 作者
（27） In situ studies on temperature-dependent photocatalytic reactions of methanol on tio2(110), JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, 2019, 第 7 作者
（28） Adsorption Structure and Coverage-Dependent Orientation Analysis of Sub-Monolayer Acetonitrile on TiO2(110), JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, 2019, 第 6 作者
（29） 飞秒时间分辨的能谱分析光电子显微镜：异质结超快载流子动力学测量, Femtosecond Time-Resolved Spectroscopic Photoemission Electron Microscopy for Probing Ultrafast Carrier Dynamics in Heterojunctions, CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 2019, 第 6 作者
（30） Electronic structure and photoabsorption of Ti3+ ions in reduced anatase and rutile TiO2, PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS, 2018, 第 7 作者  通讯作者
（31） Deuterium Kinetic Isotope Effect in the Photocatalyzed Dissociation of Methanol on TiO2(110), JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, 2018, 第 8 作者  通讯作者
（32） Elementary Chemical Reactions in Surface Photocatalysis, ANNUAL REVIEW OF PHYSICAL CHEMISTRY, VOL 69, 2018, 第 2 作者
（33） Excess electrons in reduced rutile and anatase TiO2, SURFACE SCIENCE REPORTS, 2018, 第 3 作者
（34） Observation and Manipulation of Visible Edge Plasmons in Bi2Te3 Nanoplates, NANO LETTERS, 2018, 第 8 作者  通讯作者
（35） Macroscopic Wires from Fluorophore-Quencher Dyads with Long-Lived Blue Emission, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A, 2017, 第 8 作者
（36） Fundamental processes in surface photocatalysis on tio2, ACTA PHYSICO-CHIMICA SINICA, 2016, 第 2 作者
（37） Photocatalytic chemistry of methanol on rutile tio2(011)-(2 x 1), PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS, 2016, 第 4 作者  通讯作者
（38） Facet Dependence of Photochemistry of Methanol on Single Crystalline Rutile Titania, CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 2016, 第 4 作者  通讯作者
（39） Elementary photocatalytic chemistry on TiO2 surfaces, 2016, 
（40） Coverage Dependence of Methanol Dissociation on TiO2(110), JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS, 2015, 第 5 作者
（41） Excitation Wavelength Dependence of Photocatalyzed Oxidation of Methanol on TiO2(110), Excitation Wavelength Dependence of Photocatalyzed Oxidation of Methanol on TiO2(110), CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 2015, 第 3 作者  通讯作者
（42） Localized excitation of Ti3+ ions in the photoabsorption and photocatalytic activity of reduced rutile TiO2, JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 2015, 第 5 作者
（43） Recombination of Formaldehyde and Hydrogen Atoms on TiO2(110), JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, 2015, 第 9 作者
（44） Characterization of the Excited State on Methanol/TiO2(110) Interface, CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 2015, 第 4 作者  通讯作者
（45） Effect of Surface Structure on the Photoreactivity of TiO2, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, 2015, 第 7 作者  通讯作者
（46） First-Principles Study of Methanol Oxidation into Methyl Formate on Rutile TiO2(110), JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, 2014, 第 3 作者
（47） Photocatalytic Dissociation of Ethanol on TiO2(110) by Near-Band-Gap Excitation, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, 2013, 第 9 作者  通讯作者
（48） Kinetics and Dynamics of Photocatalyzed Dissociation of Ethanol on TiO2(110), CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 2013, 第 2 作者  通讯作者
（49） Band-Gap States of TiO2(110): Major Contribution from Surface Defects, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS, 2013, 第 8 作者  通讯作者
（50） Surface photochemistry probed by two-photon photoemission spectroscopy, ENERGY & ENVIRONMENTAL SCIENCE, 2012, 第 1 作者  通讯作者
（51） Effect of defects on photocatalytic dissociation of methanol on TiO2(110), CHEMICAL SCIENCE, 2011, 第 1 作者
（52） A Surface Femtosecond Two-Photon Photoemission Spectrometer for Excited Electron Dynamics and Time-Dependent Photochemical Kinetics, CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 2010, 第 2 作者
（53） Site-specific photocatalytic splitting of methanol on TiO2(110), CHEMICAL SCIENCE, 2010, 第 1 作者

（1） Fundamental Processes in Surface Photocatalysis on TiO2, Springer, 2016-01, 第 2 作者

   

（ 1 ） 动量匹配在界面电荷转移中的作用研究, 负责人, 研究所自主部署, 2026-01--2027-12
（ 2 ） 光催化界面电荷传递与反应机制, 负责人, 地方任务, 2025-01--2027-12
（ 3 ） 表面Ti3+缺陷在TiO2光催化CO2还原中的作用机理研究, 负责人, 研究所自主部署, 2024-03--2024-12
（ 4 ） 固体表界面化学动力学, 负责人, 国家任务, 2024-01--2026-12
（ 5 ） 等离激元催化反应机理研究, 负责人, 研究所自主部署, 2023-01--2024-12
（ 6 ） 光生电荷分离传输过程的超快时空分辨研究, 负责人, 国家任务, 2022-01--2026-12
（ 7 ） 表界面超快化学反应动力学, 参与, 中国科学院计划, 2021-06--2026-05
（ 8 ） 等离激元金属材料与半导体界面的超快电荷传递动力学研究, 负责人, 国家任务, 2020-01--2023-12
（ 9 ） Au/TiO2界面电子及化学反应动力学研究, 负责人, 其他国际合作项目, 2019-03--2019-12
（ 10 ） 纳米结构跨频域及跨时域尺度的动力学表征-光转换动力学过程的高时空分辨表征, 参与, 国家任务, 2018-05--2023-04
（ 11 ） 纳米结构的超高分辨表征研究, 参与, 国家任务, 2016-07--2021-06
（ 12 ） 飞秒时间分辨紫外光电子能谱装置, 负责人, 其他国际合作项目, 2016-03--2016-12
（ 13 ） 超快时间分辨紫外光电子能谱装置, 负责人, 中国科学院计划, 2016-01--2017-12
（ 14 ） 二氧化钛表界面的激发态电子结构及电荷传递动力学研究, 负责人, 国家任务, 2016-01--2019-12
（ 15 ） 二氧化钛结构与其光催化活性之间的关联, 负责人, 地方任务, 2015-07--2017-06
（ 16 ） 金属/二氧化钛表面的光催化动力学研究, 负责人, 其他国际合作项目, 2014-03--2014-12
（ 17 ） TiO2表面光催化动力学的实验研究, 负责人, 国家任务, 2013-01--2015-12

Annabella Selloni 教授，普林斯顿大学 
刘利民研究员， 北京计算科学研究中心