主要从事零维碳材料的合成和性质研究：
1、结构明确的碳量子点精准合成新策略
以我们课题组提出的分子融合法为基础，通过调控量子点的尺寸、掺杂和边位功能化官能团，发展了面向碳量子点精准合成的表面电荷转移调控策略、机器学习优化合成方法和精准筛分等技术，实现了单晶结构碳量子点的电子结构精准控制和可见光范围内的全色荧光可调，为碳量子点的多领域应用提供了高质量的材料保障。
(1) Liang Wang*#, Weitao Li#, Luqiao Yin, Yijian Liu, Huazhang Guo, Jiawei Lai, Yu Han, Gao Li, Ming Li, Jianhua Zhang, Robert Vajtai, Pulickel M. Ajayan, Minghong Wu*, Full-color Fluorescent Carbon Quantum Dots, Science Advances, 2020, 6, eabb6772. (高被引论文，热点论文)
(2) Huazhang Guo#, Yuhao Lu#, Zhendong Lei#, Hong Bao#, Mingwan Zhang, Zeming Wang, Cuntai Guan*, Bijun Tang*, Zheng Liu*, Liang Wang*, Machine Learning-Guided Realization of Full-Color High-Quantum-Yield Carbon Quantum Dots, Nature Communications, 2024, 15, 4843.
(3) Liang Wang#, Yanli Wang#, Tao Xu#, Haobo Liao, Chenjie Yao, Yuan Liu, Zhen Li, Zhiwen Chen, Dengyu Pan*, Litao Sun*, Minghong Wu*, Gram-scale Synthesis of Single-crystalline Graphene Quantum Dots with Superior Optical Properties, Nature Communications, 2014, 5, 5357-5366. (高被引论文)
(4) Yu Han#, Bijun Tang#, Liang Wang*, Hong Bao, Yuhao Lu, Cuntai Guan, Liang Zhang, Mengying Le, Zheng Liu*, and Minghong Wu*, Machine Learning Driven Synthesis of Carbon Dots with Enhanced Quantum Yield, ACS Nano, 2020, 14, 14761-14768. (封面论文)
2、碳量子点的功能化与环境电催化二氧化碳还原应用
“碳达峰”和“碳中和”作为我国“十四五”污染防治攻坚的重要目标，首次被写入经济和社会发展的五年规划。二氧化碳电还原作为解决“碳中和”的一种有效途径吸引了国内外学者的关注。研发对单一碳氢化合物或含氧化合物产品具有高选择性的催化剂系统，对于实现二氧化碳电催化转化为高价值化学品的工业应用至关重要。铜是唯一已知的可以将二氧化碳转化为高级烃和含氧化合物的金属催化剂，然而，由于铜基催化剂的选择性分散，极大地限制了其在实际中的应用。课题组在分子融合法基础上，通过进一步的表面官能团调控，首次在非金属石墨烯量子点电催化剂上实现了二氧化碳高选择性高稳定性甲烷转化，为实现双碳减排的宏伟目标提供了绿色环保催化剂的新型设计思路。
(1) Tianyu Zhang#, Weitao Li#, Kai Huang#, Huazhang Guo, Zhengyuan Li, Yanbo Fang, Ram Manohar Yadav, Vesselin Shanov, Pulickel M. Ajayan, Liang Wang*, Cheng Lian*, and Jingjie Wu*, Regulation of Functional Groups on Graphene Quantum Dots Directs Selective CO2 to CH4 Conversion, Nature Communications, 2021, 12, 5265.
(2) Ram Manohar Yadav#, Zhengyuan Li#, Tianyu Zhang#, Onur Sahin, Soumyabrata Roy, Guanhui Gao, Huazhang Guo, Robert Vajtai, Liang Wang*, Pulickel M. Ajayan*, Jingjie Wu*, Amine Functionalized Carbon Nanodots Electrocatalysts Converting Carbon Dioxide to Methane, Advanced Materials, 2022, 34, 2, 2105690.
(3) Huazhang Guo#, Jithu Raj#, Zeming Wang#, Tianyu Zhang, Kang Wang, Lili Lin, Weidong Hou, Jiye Zhang, Minghong Wu, Jingjie Wu*, Liang Wang*, Synergistic Effects of Amine Functional Groups and Enriched-Atomic-Iron Sites in Carbon Dots for Industrial-Current-Density CO2 Electroreduction, Small, 2024, 20, 32, 2311132.
3、碳量子点诱导二维纳米异质结合成与环境电催化水分解应用
二维纳米片材料是实现高效电催化水分解反应的潜在催化剂。然而，通常采用“自上而下”低产量剥离制备阻碍了其电催化应用。我们课题组通过以上碳量子点合成策略设计了一系列不同边位功能化碳量子点，可实现“自下而上”原位诱导合成碳量子点/二维纳米片异质结。该新型异质结表现出优异的电催化水分解性能。我们发展的碳量子点诱导合成二维纳米异质结的方法将促进二维催化剂在能量转换和储存方面的应用。
(1) Daqi Song#, Huazhang Guo#, Kai Huang#, Huiyi Zhang, Jia Chen, Liang Wang*, Cheng Lian*, Yong Wang*, Carboxylated Carbon Quantum Dot-induced Binary Metal–organic Framework Nanosheet Synthesis to Boost the Electrocatalytic Performance, Materials Today, 2022, 54, 42-51. (高被引论文)
(2) Bingjie Hu#, Kai Huang#, Bijun Tang, Zhendong Lei*, Zeming Wang, Huazhang Guo, Cheng Lian*, Zheng Liu*, Liang Wang*, Graphene Quantum Dot-Mediated Atom-Layer Semiconductor Electrocatalyst for Hydrogen Evolution, Nano-Micro Letters, 2023, 15, 217.
4、碳量子点纳米异质结在环境光催化中应用
以碳量子点为基元，我们设计构建了基于碳量子点的宽光谱响应异质结和有序共价界面异质结。重点对光催化全解水、光催化产双氧水和光催化二氧化碳还原等光催化反应进行研究，并通过对催化剂结构设计实现对光催化反应过程中产物选择性的调控。为碳基光催化剂的设计和催化反应进程走向的研究提供了一种新思路。
(1) Weidong Hou, Huazhang Guo, Minghong Wu, Liang Wang*, Amide Covalent Bonding Engineering in Heterojunction for Efficient Solar-Driven CO2 Reduction, ACS Nano, 2023, 17, 20, 20560-20569. (热点论文，高被引论文)
5、基于碳量子点的高性能发光器件
荧光碳量子点以其独特的光致发光性能、高稳定性和低毒性成为一种极具潜力的纳米发光材料，已作为开发光致发光二极管的新型荧光粉出现，有望成为光电器件关键组件。我们课题组通过以上碳量子点合成策略设计了一系列荧光量子产率高、光学可调性和稳定性出色的碳量子点，构建出显示指数高和色域宽等优异特性的光致发光二极管器件，包括暖白色、标准白色和冷白色发光二极管。
(1) Liang Wang*#, Weitao Li#, Luqiao Yin, Yijian Liu, Huazhang Guo, Jiawei Lai, Yu Han, Gao Li, Ming Li, Jianhua Zhang, Robert Vajtai, Pulickel M. Ajayan, Minghong Wu*, Full-color Fluorescent Carbon Quantum Dots, Science Advances, 2020, 6, eabb6772. (高被引论文，热点论文)
(2) Weitao Li, Huazhang Guo, Gao Li, Zhen Chi, Hailong Chen, Liang Wang*, Yijian Liu, Keng Chen, Mengying Le, Yu Han, Luqiao Yin, Robert Vajtai, Pulickel M. Ajayan*, Yuxiang Weng and Minghong Wu*, White Luminescent Single-crystalline Chlorinated Graphene Quantum Dots, Nanoscale Horizons, 2020, 5, 928-933. (封面论文)