1.基于氮化碳(g-C3N4)纳米催化材料的研究及其在光催化领域的应用:聚合物氮化碳(名义上为石墨化氮化碳,g-C3N4)由作为一种无金属、可见光响应的光催化剂,在太阳能转化和环境修复等领域作为一种迷人的共轭聚合物,已成为一个新的研究热点和广泛的跨学科关注。由于具有来源丰富、化学稳定性高、结构易于调控等诸多优点,它被认为是一种有前途的无金属半导体光催化剂,它可以为光催化应用提供巨大的变化。
2.基于高密度金属单原子负载氮化碳基光催化材料及其在光催化领域的应用:聚合物氮化碳(C3N4)是一种优异的有机半导体光催化剂,由于其可见光诱导活性,良好的化学稳定性,以及从丰富的和低成本前体中容易合成,已被用于各种领域,如太阳能转换和化学合成。在氮化碳基光催化剂的结构修饰、电荷传输特性以及反应机制研究等方面具有较多经验。
3.基于金属有机框架(MOF)和MOF衍生的纳米催化材料的研究及其在电催化领域的应用:金属有机骨架(MOF)纳米粒子,也称为多孔配位聚合物,是纳米材料科学的重要组成部分,它们在催化中的作用正变得越来越重要。这些结构的非凡可变性和丰富性为这些基于MOF的纳米催化剂中的金属节点,功能性连接基,封装的底物或纳米粒子之间提供了多种协同和选择性的非均质相互作用和活化的工程协同作用。MOF纳米颗粒复合材料的热解形成高度多孔的N或P掺杂的石墨化MOF衍生纳米材料,这些材料越来越多地用作有效的催化剂,尤其是在电催化中。
4.异质结构和单原子催化剂的设计合成及其催化性能研究:通过合理设计和工程化催化剂,包括金属有机框架(MOFs)、由MOFs衍生的金属氧化物,以及分子筛,通过这些材料构建具有卓越性能的异质结构和单原子催化剂。探索了在异质界面上实现光生电子的快速传递以及提供丰富活性位点的新策略,这些创新设计显著增强了催化效率。研究领域涵盖了光催化分解水、光催化有机物转化、光催化生物质转化和选择性催化还原(NH3-SCR)等关键领域。提出的新策略能够有效改善这些光催化反应的性能。
5.基于原子尺度精准设计催化剂表界面活性位点调控策略:在原子分子尺度探索N2、CO2、水分子活化转化过程中的关键过程和调控机制。主要关注催化反应过程中的活性相转变、催化反应路径、表面重构、反应物和中间产物的吸附过程、产物的脱附过程、溢流、表面等离激元共振等。