纳米化学与能源催化

  围绕环境净化与可再生能源转化利用相结合的关键问题，制备出多种不同形貌的纳米结构材料，并通过对材料进行缺陷工程，探究材料微观表面晶格缺陷对材料影响效果及作用机制。一定程度实现纳米结构材料耦合多中技术方式完成污染物的降解及资源化回收利用。

  提出利用多种耦合技术提高催化和产电效率的原理和方法，包括光电耦合、微生物光电燃料电池耦合、压电耦合和光芬顿耦合等方面。基于单室微生物燃料电池（SC-MFC），采用FePO₄纳米颗粒（NPs）作为阴极催化剂，代替传统的Pt/C，开发了一种生物电化学策略，用于构建简单、灵敏的左氧氟沙星（LEV）传感器，FePO₄ NPs极大地促进了氧在阴极上的电氧化，这有助于加速SC-MFC的电压输出，并为LEV检测提供有力的保证。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）对FePO₄ NPs进行了全面表征。在优化的COD条件下（3mm），LEV的浓度范围为0.1–1000µg/L可成功检测，并在0-100µg/L浓度范围内表现出良好的线性区间。在此LEV浓度范围内，可能会在不到10分钟内对外源性细菌的阳极产生暂时影响，然后恢复正常。它表现出长期稳定性，在连续运行14个月的时间内保持稳定的发电量。此外，利用密度泛函理论（DFT）进行量子化学计算，研究了其探测机理。

主要成果：

Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 2165, IF = 18.808 , Top 1 期刊

Environ. Sci. Technol. 2012, 46, 4042 (ESI高被引论文) , IF = 9.028 , Top 1 期刊

Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 5098 , IF = 9.028 , Top 1 期刊

Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 858 , IF = 9.028 , Top 1 期刊

Journal of Power Sources, 2020, 478: 228755,  IF = 9.127; Top 1 期刊

Sep. Purif. Technol. 2009, 67, 135

Nano Energy, 2021, 89: 106349.,  IF = 17.881; Top 1 期刊

Nanoscale, 2019,11, 22042-22053,  IF = 7.79; Top 1 期刊

J. Mater. Chem. 2011, 21, 18067                     

 Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 093108         

 Langmuir 2011, 27, 3113；ACS Omega 2019, 4, 2, 4113–4128

Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 54, 10485