（i）CO₂、NO、N₂、H₂O及CH₄等小分子的催化转化及资源化利用

能源和环境是决定人类社会可持续发展的最为重要的因素，能源与环境相关小分子高效活化与转化的新体系和新策略是当前催化化学领域的热点前沿，相关研究引起了科研工作者的广泛关注。利用可再生能源发展高效、低能耗、清洁的温室气体的催化转化、环境污染物的无害化处理及惰性小分子的资源化利用，将对实现全球可持续发展具有重大意义。该途径既可减少温室气体及有害气体的排放，又能得到易于储运的高能量燃料和和化学品，是小分子资源化再利用的理想途径，也是实现环境污染治理及能源可持续发展的重要技术。主要代表作：Nature communications, 2020, 11 (1), 1-9；Advanced Materials, 2017, 29 (31), 1701774；Advanced Functional Materials, 2017, 27 (47), 1703923.

（ii）有机光电功能材料的设计及医药中间体的光合成

有机共轭聚合物被证实具有优异的半导体特性，开展有机聚合物光电功能材料的研究，可以实现模块化设计，将定制好的有机单体整合到扩展的主体骨架中，从而实现其在能源环境催化领域的应用。由于有机光电功能材料的模块化结构、精确设计调控等特点，通过合理的结构设计可以获得具有合适的电子给体和受体、高结晶度、合适拓扑结构的有机聚合物材料，从而获得高性能光电功能材料。此外，利用上述材料的光电特性还可实现在自然光下、在流动床反应器中进行医药中间体光合成反应，发挥功能材料更广阔的应用前景和潜力。主要代表作：Nano letters, 2020, 20, 1286；ACS Energy Letters, 2018, 3 (10), 2544-2549；Applied Catalysis B: Environmental, 2020, 274 (5), 119096.

（iii）生物质资源的开发与生态环境的光化学修复

我国生物质资源丰富，其有效开发和利用是减少环境污染和解决能源危机问题的有效途径之一，具有重要研究价值和应用潜力。通过优化生物质的碳化条件开发出的生物质炭肥不仅能有效改善土壤和促进植物增产，还能加快重金属钝化修复。此外，生物炭对有机污染物分子也具有强吸附性，光辐射下可通过表面官能团和溶解性有机质的活化分子氧作用产生•OH，•O₂^-、¹O₂、H₂O₂等活性物种进而实现有机污染物分子的持续降解和转化。探究生物炭表面有机污染物光转化机制，有助于开发出功能性生物炭肥实现生态环境的光化学修复。主要代表作：Water Research, 2017, 112 (1), 9-18；Journal of Hazardous Materials, 2019, 364 (15), 691-699；ACS Applied Materials & Interfaces, 2019, 12(1), 1867-1876.

（iv）钼酸盐基材料的可控合成及其在新能源领域的应用

钼酸盐基材料作为一类新型的无机非金属纳米材料具有许多独特的理化性质，其光、电、磁、催化等性质突出，被广泛应用于新能源相关领域。通过可控合成制备的钼酸盐基微/纳材料在催化选择性氧化、锂离子贮存、电化学产氧等方面也表现出良好的性能。通过调控合成条件、研究晶体成核及生长过程实现对钼酸盐基微/纳材料晶相、微观形貌、尺寸及暴露晶面的调控，探讨材料的形成机制。在此基础上，以钼酸盐基微/纳材料为模型，考察钼酸盐基微/纳材料在光催化、电催化及锂电池等领域的性能，建立构效关系，为设计新型高效钼酸盐基材料提供理论依据。主要代表作：Applied Catalysis B: Environmental, 2020, 265 (15), 118585；Applied Catalysis B: Environmental, 2019, 259 (15), 118088；ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10 (43), 37038–37045.