I. 钙钛矿太阳能电池
主要研究内容：
1、溶液法制备钙钛矿薄膜过程中的成核与晶体生长机理研究
2、溶液法制备大面积钙钛矿薄膜的绿色溶剂体系研究
3、钙钛矿薄膜的快速退火工艺研究
代表性成果
1、液-液界面析晶法及二次成核对钙钛矿薄膜形貌的调控
液-液界面析晶法中二次成核对钙钛矿薄膜形貌的调控机理（Nanoscale, 2017, 9, 256）
将经典溶液结晶理论应用到一步溶液法制备MAPbI3薄膜的结晶过程研究中，分析了传统一步溶液法(CM)和乙醚作为反溶剂的一步溶液法(BP)的结晶过程主要分为三个步骤：中间体MAI∙PbI2∙DMSO形核、中间体向MAPbI3转化、MAPbI3晶体生长。通过比较CM和BP在旋涂过程中的形核过程得出了形核方式是影响薄膜形貌的根本因素，均相形核大量发生时容易制备致密薄膜而二次形核为主则容易获得多孔薄膜。并采用非极性溶剂正己烷作为新型反溶剂，利用正己烷与MAPbI3前驱体溶液不互溶的特性实现液-液界面析晶过程(IP)，仅在界面区域促进均相形核，通过改变反溶剂正己烷的滴加方式来调整界面持续时间，进而调整均相形核的数量，实现薄膜表面从多孔到致密的连续变化。此外，对BP制备的致密薄膜和IP制备的新型三层结构薄膜进行了光电性能分析，发现新型三层结构薄膜由于同时具有大孔层(平均孔径为275nm)和连续致密层结构，因此表现出更优异的光吸收性能和MAPbI3/HTM界面上的载流子传输性能，显著提高了钙钛矿太阳能电池的效率。
2、绿色溶剂/反溶剂体系制备高质量钙钛矿薄膜
混合反溶剂对钙钛矿薄膜表面形貌调控机理（ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 3667）
溶液法制备钙钛矿薄膜中绿色溶剂/反溶剂的选择原则（Chem. Mater. 2020, 32, 5958）
设计了混合反溶剂并制备了表面超平整的高质量MAPbI3薄膜，提出了混合反溶剂的设计原则和适用条件。首先，将极性溶剂乙醚和非极性溶剂正己烷混合后作为反溶剂制备MAPbI3薄膜，混合反溶剂中乙醚和正己烷可以通过体相析晶和界面析晶的配合作用调节均相形核密度，而正己烷可以减慢中间体MAI∙PbI2∙DMSO向MAPbI3的转变，使MAPbI3的生长过程可以有序进行。当混合反溶剂中正己烷的体积分数为50%时可以制备出超平整MAPbI3薄膜，薄膜表面的均方根粗糙度仅为4.34nm，超平整薄膜对于MAPbI3/HTM界面上的载流子传输更有利，基于超平整薄膜的PSC效率可达17.08%。其次，对极性溶剂三氯甲烷和非极性溶剂正己烷的混合反溶剂也进行了研究，发现当三氯甲烷的体积含量为25%时也可以制备出超平整薄膜，薄膜表面的粗糙度为4.80nm。混合反溶剂对于无DMSO添加的前驱体溶液体系同样适用，此时不存在中间体形核过程，因此混合反溶剂中的正己烷只能通过IP过程调控形核数量，以此实现超平整薄膜的制备。正己烷含量为30%的乙醚/正己烷混合反溶剂可以制备出表面粗糙度为4.88nm的超平整薄膜。最后，提出了制备超平整薄膜的混合反溶剂的设计原则：一种组分为可以促进体相均相形核的极性溶剂；另一种组分为可以通过IP过程调控界面形核数量的非极性溶剂，如果体系中存在中间体状态时，这种非极性溶剂可以减慢中间体向MAPbI3的转化过程，使薄膜的生长更有序；两种溶剂必须互溶。
3、微波退火工艺快速晶化钙钛矿薄膜
微波退火工艺快速制备钙钛矿薄膜（ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 7854）
发展了一种微波处理快速退火有机-无机杂化钙钛矿薄膜的新方法，采用家用微波炉微波处理3分钟就能达到100oC热处理10分钟的效果，不但缩短了钙钛矿薄膜退火处理的时间，而且节约了能耗。采用微波热处理工艺所得钙钛矿太阳能电池的光电转换效率达到了14.47%，较传统加热处理方式转换效率14.02%略高，而退火时间却大大缩短。课题组研究表明，微波热处理工艺制备钙钛矿太阳能电池光吸收层的工艺，在保证电池效率的前提下，处理时间大大缩短，更适用于流水线作业。而传统加热退火工艺制备杂化钙钛矿薄膜方法热处理温度和时间难于精确控制，易出现薄膜表面粗糙、膜的质量不高等诸多问题。
主要研究内容：
1、金属电极对钙钛矿太阳能电池稳定性的影响研究
2、基于碳电极的高稳定性钙钛矿太阳能电池及稳定机理
3、掺杂或复合电子传输层提升钙钛矿太阳能电池的稳定性
4、TiO2/钙钛矿界面对钙钛矿太阳能电池的稳定性研究
代表性成果
1、金属电极/空穴传输层界面对钙钛矿电池稳定性的影响
金属Ag颗粒进入有机空穴传输层过程示意图 (Nanotechnology 2018, 29, 255201)
阐明了钙钛矿太阳能电池不稳定性的一个根源，贵金属颗粒扩散迁入有机空穴传输层，从而引起电池性能急剧下降。团队对比了热蒸发沉积金属Ag层与磁控溅射法沉积金属Ag层的特点，发现热蒸发由于能量较低，对有机空穴传输层的破坏最小，虽然Ag层与空穴传输层的接触不是很牢，但是电池转换效率较高。当采用磁控溅射法制备Ag层时，由于磁控溅射能量较高，因此对空穴传输层的冲击较大，较容易造成Ag颗粒扩散进入空穴传输层，这样产生了空穴复合中心，电池内阻大大升高，结果造成电池效率大幅降低。此外，课题组发现镀银时的温度对电池效率影响特别大，当温度较高时会造成空穴传输层的蒸发，从而在空穴传输层上形成针孔状的小孔，这些小孔成为了金属银的迁移通道，从而造成电池效率的下降。因此，即使采用热蒸发方式镀银，也需要控制蒸镀过程的温度，才能获得高效率电池。这一研究结果对于蒸镀过程热效应的理解和高效率钙钛矿电池的制备具有重要意义。
2、炭黑中间层提升碳电极钙钛矿电池效率和稳定性的策略
炭黑中间层提升碳电极全无机钙钛矿电池效率（ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 34882）
围绕高效率高稳定性钙钛矿太阳能电池的研究，提出了通过炭黑中间层提高碳电极与钙钛矿薄膜接触面的策略，通过开发可丝网印刷低温炭黑浆料并制备薄层炭黑薄膜，使得炭黑中间层与CsPbI2Br薄膜之间的能级失配更小且界面接触更加充分，因此炭黑中间层有利于空穴的提取。实验发现，基于3 μm炭黑中间层的器件取得了12.41 %的效率，进一步的加热或者存放会发生炭黑纳米颗粒扩散的现象。这种扩散导致炭黑-CsPbI2Br体异质结的形成和电池效率的提升，并且在85 oC加热562小时的器件上获得了13.13 %的最高效率。在此基础上，制备了大面积全无机钙钛矿电池模块（125×125mm2），转换效率超过10%。
3、掺杂或复合电子传输层提升钙钛矿太阳能电池的稳定性
紫外光照下Mo-TiO2中间层钙钛矿电池储能机理与稳态输出电流（Chem Lett 2019, 48, 700）
紫外光是影响钙钛矿太阳能电池寿命的重要因素。发展了Mo掺杂TiO2纳米颗粒作为中间层消除紫外光对钙钛矿电池的破坏。在这个过程中，意外发现Mo-TiO2层起到了储能的作用，它可以吸收紫外光促使Mo6+→Mo5+, Mo5+被空穴氧化到Mo6+的过程中释放出电子，从而起到储存电子的作用。结果，紫外光照下，电池稳态输出电流初始急剧升高，然后逐渐达到平衡，电池的转换效率不降反升。
基于ZnO@PTFE复合电子传输层反式结构电池及其显微结构 (J Mater Chem A 2019, 7, 21085)
在反式钙钛矿太阳能电池中，课题组通过构筑ZnO@PTFE复合电子传输层，在钙钛矿薄膜表面提供了一层疏水性保护层，从而大大提升了电池器件的湿度稳定性。ZnO@PTFE复合电子传输层对水的接触角较通常的PCBM材料和ZnO纳米颗粒等都大大提高，这样对水汽侵入的保护作用明显。不过，采用ZnO@PTFE复合电子传输层的钙钛矿电池的转换效率较ZnO或PCBM作为电池传输层要低，主要是电池的开路电压和短路电流密度有所降低，因此，其中的PTFE含量需要在电池效率和耐湿性之间进行平衡。但是ZnO@PTFE复合电子传输层电池的存储稳定性要明显好于ZnO为电子传输层的器件。
4、TiO2/钙钛矿界面接触对电池滞后的影响研究
孔径可调TiO2介孔层与钙钛矿太阳能电池滞后的消除（Chem Mater 2006，28 , 7134）
设计制备了一种孔径在较大范围（15-34nm）可调的TiO2介孔层，通过孔径尺寸的调节，获得孔径达34.2nm、孔隙率达73.5%的TiO2介孔层，从而顺利实现了钙钛矿晶粒在介孔层中的完全填充，获得了效率高达15.47%的无滞后钙钛矿太阳能电池，并阐明了滞后消除机理，对稳定可重复的钙钛矿太阳能电池的制备具有重要意义。该团队分别对比了一步溶液法和两步气相辅助溶液法对钙钛矿晶粒在TiO2介孔层中渗透与填充的影响规律，发现孔径是影响钙钛矿晶粒填充的关键，通过两步气相辅助溶液法较容易得到无滞后的钙钛矿太阳能电池，而通过调节TiO2介孔层的孔径与厚度，实现钙钛矿晶粒在TiO2介孔层中的有效填充，也可以得到无滞后的钙钛矿太阳能电池。该团队通过研究发现，滞后的消除机理是通过钙钛矿晶粒与TiO2纳米晶的紧密结合，从而抑制钙钛矿薄膜中的离子迁移。
主要研究内容：
研究基于全印刷工艺的碳电极钙钛矿太阳能电池，实现低成本全溶液法制备高效率第三代太阳能电池。
代表性成果：
钙钛矿/CuSCN薄膜的ToF-SIMS元素深度分布 (ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 22684)
课题组将无机空穴传输材料CuSCN应用于碳电极钙钛矿太阳能电池，优化碳电极的制备工艺以及使用预加热方法旋涂钙钛矿等工作，对钙钛矿所受CuSCN溶液的影响、钙钛矿薄膜与CuSCN的界面稳定性以及钙钛矿薄膜的生长过程进行研究，以达到提升器件性能的目的。相比无空穴传输层的器件，CuSCN的引入有效增强了空穴提取，使界面的非辐射复合受到抑制，从而使制备的器件性能明显改善。通过对比钙钛矿/CuSCN薄膜在碳电极制作前后的变化，研究了碳电极烘干温度对钙钛矿/CuSCN薄膜的影响。在100 °C下加热薄膜，会加速SCN-离子向钙钛矿的扩散。该现象导致了CuSCN薄膜能带结构的变化，使得钙钛矿、CuSCN、碳电极之间能级失配，从而使器件性能恶化。针对该问题，课题组开发了真空辅助的碳电极烘干工艺，通过在低温下加速溶剂的挥发，有效地缓解了SCN-扩散的不良效应，将器件效率提升至15.72%。对器件的稳定性测试的结果表明该器件具有较好的存储稳定性、光稳定性和热稳定性。
主要研究内容：
通过回收再利用有望将钙钛矿太阳能电池的能源回收周期缩短到1个月之内，回收再利用也是钙钛矿太阳能电池更具成本竞争优势的重要因素。该研究方向主要研究钙钛矿太阳能电池的绿色回收再利用方法以及钙钛矿太阳能电池制造过程的碳排放和技术经济性评价。
代表性成果：
钙钛矿太阳能电池回收再利用示意图 （ACS Sustainable Chem. Eng. 2018, 6, 7558）
发展了一种钙钛矿太阳能电池的回收再利用方法，实现了钙钛矿电池光阳极和铅的回收再利用。钙钛矿太阳能电池的商业化应用不可回避钙钛矿材料中铅污染的问题。因此，为了解决重金属铅污染问题，需要将钙钛矿太阳能电池回收处理。课题组对结构为FTO导电玻璃/c-TiO2 /m-TiO2 /CH3NH3PbI3 薄膜/碳对电极的钙钛矿太阳能电池中的铅进行回收再利用。采用溶解沉淀法将废旧碳对电极钙钛矿太阳能电池浸泡在N,N 二甲基甲酰胺 (DMF)中，离心法去除不溶物之后，再用氨水将其中的Pb离子沉淀出来，将沉淀与氢碘酸 (HI)合成PbI2。再利用PbI2制备出新的钙钛矿太阳能电池。通过溶解-沉淀法回收退化后的碳电极钙钛矿太阳能电池中的铅，铅回收率可达到95.7%。应用商业购买的PbI2制备的初始电池，效率达到12.17%，用回收的PbI2制备的电池，效率为11.36%，达到初始效率的93.3%。而用回收基底制备的电池，效率为12.03%，达到初始效率的98.8%。通过铅回收及基片回收，不但可以有效解决钙钛矿太阳能电池的铅污染问题，而且可以实现钙钛矿电池原材料的循环再利用。
主要研究内容：
采用全溶液方法，实现钙钛矿吸光层、电荷传输层和电极层的大面积全印刷工艺制备，并开发相应的非标工艺设备，研制自动化生产线，最终实现真正意义上第三代太阳能电池，具备高效率和低成本的竞争优势。
代表性成果：
全溶液法全印刷工艺制备钙钛矿太阳能电池示意图
钙钛矿模块（尺寸620mm×590mm）
125mm钙钛矿模块第三方认证效率（15.3%）
开发了基于碳电极的钙钛矿太阳能电池全印刷工艺，并建成兆瓦级印刷太阳能电池自动化中试线。在大面积钙钛矿模组研究方面，课题组开发的125mm×125mm钙钛矿模块的第三方认证效率为15.3%，单模块最大尺寸达620mm×590mm，兼顾了大面积模组的效率和器件稳定性。在此基础上，成功实现了kW级钙钛矿太阳能电池分布式光伏发电系统的应用示范。
II. 染料敏化太阳能电池
主要研究内容：
1、设计一维纳米半导体氧化物阵列达到光电子有效传输
2、设计多级纳米结构半导体氧化物实现光管理
代表性成果：
“森林状”TiO2多级纳米结构的形成机理和有利于电子传输示意图（J Mater Chem 2012, 22, 6824）
花瓣状微球氧化钛充当光散射层的原理示意图与显微结构（ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 2148）
针对染料敏化太阳能电池的效率提升等问题，通过纳米结构的微观结构设计和形貌调控，探索发展了基于阵列型一维纳米结构的染料敏化型太阳能电池和氧化物半导体液结太阳能电池等新型太阳能电池，并研究了其中载流子的产生、分离、迁移及复合机理。利用湿化学法成功生长了锐钛矿相TiO2纳米线阵列，以此一维纳米结构为基础，还制备了锐钛矿相TiO2纳米线阵列层/花瓣状微球层双层结构和“森林状”TiO2纳米棒/纳米线阵列多级纳米结构，并以这些特殊设计的纳米结构为光阳极，构筑了染料敏化型太阳能电池。这种阵列型一维纳米结构，特别是“森林状”TiO2纳米棒/纳米线阵列多级纳米结构可以有效促进电子在光阳极的传输，减少电子的复合，提高染料敏化型太阳能电池的光电转换效率。锐钛矿相TiO2纳米线阵列层/花瓣状微球层双层结构中的花瓣状微球具有亚微米的尺度，能有效散射入射光，增大光利用率，提高太阳能电池的光电转换效率。
主要研究内容：
1、高性能低成本纳米氧化钛浆料宏量制备技术
2、高纯敏化染料宏量制备与提纯技术
代表性成果：
1、高性能低成本纳米氧化钛浆料宏量制备技术
氧化钛浆料及性能
TiO2电极在染料敏化太阳能电池的电荷提取和电荷传输方面具有关键作用。TiO2层的特性影响着染料敏化太阳能电池的效率。自2006年以来，课题组一直致力于提高氧化钛浆料的性能，降低生产成本，最终实现了大规模工业化生产。课题组制备的Ti-Nanoxide浆料可用于制造光电极，并且完全适用于丝网印刷工艺。
2、高纯敏化染料宏量制备与提纯技术
敏化染料及提纯方法
课题组从2007年开始研究钌基染料的合成和低成本规模化提纯工艺，目前课题组能够将敏化染料的生产规模扩大到上百公斤的规模。课题组重点研究了染料的各种提纯工艺，发展了低成本批量化提纯获得高纯度敏化染料的方法。
主要研究内容：
1、染料敏化电池模块制备工艺研究
2、户外稳定性研究
3、自动化生产线研制
4、染料敏化电池分布式发电示范展示工程
5、弱光下高效率染料敏化太阳能电池研究
代表性成果：
1、通过模块制备工艺优化来提升电池性能
钛异丙醇溶液处理FTO基底的形貌（Solar Energy 2018, 176, 320）
掺氟氧化锡基底（FTO）和介孔TiO2之间的界面对染料敏化太阳能电池（DSCs）的效率（PCE）起着关键作用。采用TiCl4预处理可以有效提高FTO的电子收集能力。然而，为了将这种预处理引入DSCs的工业化规模生产，必须避免污染问题。课题组探索了一种环保、高效的FTO预处理方法，即基于钛异丙醇的溶液，以取代DSCs制造中的TiCl4溶液预处理。基于FTO的钛异丙醇溶液的方法为扩大DSCs的生产规模提供了一种有效且环保的工艺。
光管理提升大面积染料敏化太阳能电池效率（Mater Res Bull 2018, 100, 434）
为了减少光活性染料的使用并改善染料敏化太阳能电池光阳极的光收集，课题组引入了TiO2光散射层。课题组研究了含有散射层的大面积染料敏化太阳能电池（活性面积为100.6平方厘米）的光散射效应。结果表明，对于相同厚度的TiO2光阳极的光收集特性，光散射效应比染料吸附能力更重要，而且光散射效应增强了太阳光谱中红光部分的光吸收。经过优化染料吸附层和光散射层，获得了7.52%的高效率，比没有光散射层的电池效率（6.87%）高出9.5%。
对电极的几何形状对大面积染料敏化太阳能电池效率的影响（J. Photochem. Photobiol. A Chem. 2018, 357, 85）
为了给大面积染料敏化太阳能电池（DSSCs）设计合理的对电极，课题组研究了对电极几何形状对DSSCs转换效率的影响。填充因子和并联电阻随着有效面积的增加而减小，导致大面积DSSCs的效率相对较低。如果在保持电极几何形状不变的情况下，将对电极的FTO衬底替换为金属衬底，则效率更低，这表明Ag栅不能像帮助光阳极收集电子那样有效地将电子注入对电极。相同长度和不同宽度的DSSCs的效率的变化表明，从宽度而不是长度上减少活性面积可以提升效率，这与欧姆接触的距离成正比，并提出了一个与串联电阻（Rs）有关的参考值，DSSCs的转化效率受到理论Rs和测量得到的Rs之间的偏差的影响。
2、用于光伏建筑一体化的染料敏化太阳能电池的户外老化表征和分析
染料敏化太阳能电池户外运行性能分析（Solar Energy 2018,165, 233）
为了阐明染料敏化太阳能电池（DSSCs）在光伏建筑一体化（BIPV）应用中的可行性，课题组测试了用两种不同的染料制备的DSSCs的性能。使用Z991染料的DSSCs在头两年比使用Z907染料的DSSCs每年多产生约15%的电力，之后差距扩大，因为Z991染料的稳定性更好。使用Z991染料的DSSC的效率在头两年下降了17%，然后变得稳定，而使用Z907染料的DSSC户外测试4年后就不能使用了。对于BIPV的使用，Pmax随着太阳辐照度Pi的增强而增加，并在中午12点左右达到最高值，而效率在8点到16点随着太阳的移动几乎没有变化。DSSC的输出并不随辐照度线性增加，特别是在辐照度低于20Wh的情况下，这意味着在AM1.5G条件下测量的效率并不是评估DSSC性能的一个关键指标。DSSC的全年总发电量略高于相同装机容量的晶硅电池，并且DSSC在5月至8月温度较高时产生的电力较晶硅电池多出15-20%。这些结果显示了染料敏化太阳能电池在户外BIPV中的应用潜力，特别是在炎热和潮湿的气候中，尽管要达到与晶硅电池相同的装机容量，染料敏化太阳能电池需要更大的面积。
3、研制并建成了兆瓦级染料敏化太阳能电池自动化生产线
课题组通过多年技术攻关，突破了染料敏化太阳能电池关键材料的批量制备技术，完成所有原材料的国产化，电池成本大幅降低。2013年，课题组开始建设全面质量管理体系，形成全套工艺技术文件。在此基础上，于2014年建成了兆瓦级染料敏化太阳能电池中试生产线。在电池批量制备过程中，完成质量文件升级，并严格按照质量文件的要求，同时设置多个质量控制点，严格管控，实现电池在线测试分拣，成品率得到了有效的保障。
4、城市建筑绿色能源示范展示工程
百千瓦级染料敏化太阳能电池幕墙示范工程
课题组在突破染料敏化太阳能电池关键技术基础上，以上海硅酸盐所嘉定新园区建设为契机，依托硅酸盐所在发电、储能和节能等方面的技术优势和产业化成果，完成了城市建筑绿色能源示范展示工程的建设任务，实现了相关技术从概念、材料、模组、部件、系统到应用示范的跨越。 2016年底，染料敏化太阳能电池幕墙建筑一体化应用示范工程建设完成。该示范工程染料敏化太阳能电池装机容量为100.68kW。示范工程突破了多种新能源发电与储能技术的技术集成，设计了分布式电源、信息系统与负荷及储能设备耦合的智能微电网能源管理平台。示范项目的建设，大大推进了单项技术的研发及产业化进程。
5、染料敏化太阳能电池研究的室内光环境下应用产品开发
染料敏化太阳能电池光能花灯
染料敏化太阳能电池充电器和光驱动桌面摆件
染料敏化太阳能电池可充电会议桌
染料敏化太阳能电池室内应用 （“可移动充电桩”产品获2015年深圳高交会“优秀产品奖”）
染料敏化太阳能电池（Dye Sensitized Solar Cells，DSSCs）作为新型太阳能电池技术之一，在城市绿色建筑和室内微电源等相关领域显示出较传统太阳能电池技术不可替代的优越性。染料敏化太阳能电池室内光下转换效率可达32%，和非晶硅太阳能电池和有机太阳能电池相比，染料敏化电池的室内应用更具优势。随着物联网技术的兴起和超低功耗芯片技术的推广，不依赖电网的微电源技术应用越来越广，特别是基于光能电池的微电源，在使用周期内无需更换且免维护，因而具有巨大的发展潜力。染料敏化电池具有优异的弱光发电性能，因此在微电源供电方面更具产业化优势。课题组开发了多种适于室内场景应用的染料敏化太阳能电池产品，比如，可移动充电桩、可充电会议桌、光驱动桌面摆件、光能充电宝、光能花灯，等等。
该部分研究成果获2020年首届中国电子信息行业创新创业大赛总决赛三等奖。
III. 太阳能-燃料转化系统
主要研究内容
1、低维纳米催化剂可控合成、自组装和化学集成
2、光催化污染物降解与光催化产氢反应
3、低成本光伏-电解水制氢联用系统
代表性成果：
1、CeO2纳米立方合成与自组装
CeO2纳米立方与自组装（J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9330）
课题组采用简单的溶剂热界面反应方法合成了CeO2纳米立方，发现了表面偶极作用驱使的纳米晶粒自组装过程，并发现调节表面络合剂的吸附/脱附平衡可使“定向聚集”的晶体生长方式理性化为可控制备无缺陷纳米单晶的新方法，这种新的纳米晶制备方法是不同于传统的“Ostwald”式晶体生长过程的另一种纳米晶生长方式，对高质量纳米晶材料的合成化学和天然矿化过程具有普遍指导意义。对聚集过程的深入理解，使得我们能够把这种看似缺点的聚集行为发展为一种制备三维交联介孔材料的理性方法。
2、氮掺杂的纳米TiO2的可见光催化性能
课题组发展了原位掺氮进入TiO2晶格的制备方法（前驱物分解法），氮的掺杂和氧化钛的晶化同时进行，避免了TiO2直接氮化或者TiN氧化而引起的晶格形变。硫脲、尿素等氮源都可以与钛酸丁酯形成含有Ti-N键的金属有机配合物，然后通过高温分解得到氮掺杂的氧化钛纳米晶，这个过程中氮元素可以有效掺入氧化钛的晶格，并具有高的可见光催化活性。不同形貌的氧化钛纳米结构可以通过简单的表面氮化处理，从而使其产生可见光催化活性。表面氮化处理并不会破坏纳米结构的基本结构和形貌，氮化后的产物表现出良好的可见光催化活性，并且其结构对光催化活性的影响的优势依然得到了保持。这为从紫外光催化向可见光催化的过渡提供了一种有效的方法，也推进了光催化的真正实用化进程（可见光催化的最终实现）。
氮掺杂纳米TiO2可见光催化降解污染物（J Am Ceram Soc 2004, 87, 1803）
3、非贵金属助催化剂异质结构建及光催化产氢性能研究
课题组通过水热、溶液腐蚀剥离等手段构建了非贵金属助催化剂异质结，从而取代昂贵的铂、铑、钌等贵金属助催化剂，用于光催化分解水制氢，通过优化材料形貌并调控材料能带结构，提高了光催化产氢活性。
非贵金属助催化剂异质结构建及光催化产氢性能