电催化 电催化反应是实现电能和化学能相互转换的重要途径，是不少未来新能源技术的核心关键。我们课题组目前致力于CO₂还原、H₂氧化、O₂还原制H₂O₂等关键反应的纳米电催化材料研究，通过设计和调控材料的组成、结构与表界面来提升反应的电催化活性、选择性和稳定性。在前期的工作中，我们课题组在CO₂还原制备CO和甲酸、碱性体系下氢氧化等方面的研究取得了多项重要的研究成果，率先发展了一系列高效电化学催化材料，包括：大环过渡金属分子催化剂和杂原子掺杂的碳材料用于实现CO的高选择性生成；若干新型的二维铋烯和钯基催化剂用于CO₂还原制备甲酸盐；双功能的Ni₃N和NiMo合金用于高效的碱性氢氧化/析氢反应等。基于前期的研究基础，我们现阶段的工作集中在CO₂/CO还原制备多碳(C₂₊)产物的研究、多级协同催化体系的构建以及新型非贵金属基氢氧化催化剂的开发等领域。此外，为了推进碳资源转化技术的发展，我们课题组以技术应用为导向,在电催化反应装置的研制和面向大规模应用的工艺流程开发等方面也进行了一定尝试。

光催化 人工光合成通过模拟自然界植物光合作用，利用太阳能将CO₂和H₂O转化为清洁燃料，为能源的生产提供了一条绿色、可持续的途径。实现这一目标的关键是开发高效的半导体光催化材料。本课题组最近以有机聚合物半导体材料为主要研究对象，探索它们在光催化CO₂还原，H₂O裂解制氢以及生物质转化等领域的应用。借助有机材料灵活的分子设计，从分子层面对有机半导体的光电特性、表面性质进行优化调控，提高光催化反应活性和产物选择性，并结合多种表征手段揭示材料结构和催化性能之间的构效关系。在最近的研究中，我们利用逐步聚合物方法，构筑了共价键键联的共价三嗪聚合物(CTFs)异质结，有效抑制光生电荷的复合，极大提升光催化析氢的活性；利用D-A型聚合物半导体作为光催化剂在可见光照射下直接活化水溶液中H⁺,实现对不饱和双键的氢化还原，获得具有高附加值的有机化学品。在现阶段，我们的研究主要集中在结晶的二维共价有机框架材料(2D-COFs)的合成及其光催化应用研究。另外，我们也积极探索新型有机-无机杂化的光催化体系构筑及其在能源光催化方面的应用。