能源与环境催化材料课题组紧密围绕国家战略需求、关注新兴产业发展、面向功能材料学科发展前沿，从事催化材料的组分设计、合成和微结构调控，以及催化机制的研究。目前聚焦于可再生能源催化技术的开发和优化，旨在利用可再生的太阳能或生物质能，以实现清洁能源的可持续供应与生态环境的可持续发展。相关研究结果发表在Nature Commun.、Appl. Catal. B、ACS Catal.等期刊上，共190余篇，被引用17000余次，授权发明专利20余项。

1. 能源小分子的催化转化

小分子能源载体因其高的能量密度和清洁性而备受关注。利用催化技术将小分子能源载体（如氮气、二氧化碳、甲烷、氧气等）转化为更高附加值的化学品和燃料具有重要意义。

氮是生物生长必需的基本元素之一，以氮肥为核心的化肥体系支撑了地球上的粮食生产。此外，氨也是世界上除硫酸外产量最大的化工产品，近年来氨作为含氢燃料的开发与应用受到广泛关注，人工固氮展现出更重要的研究意义。

1）光催化人工固氮

当前全球气候变化愈演愈烈，迫切需要全球范围内的应对措施。“碳中和”、“碳减排”的提出，旨在提高能源效率、发展可再生能源，开发和应用碳捕集技术（包括碳捕集、利用与封存）是当前的研究热点之一。

2）人工光合作用与碳捕集

天然气在我国的“贫油少气多煤”能源结构中具有重要的地位，其主要成分甲烷除直接作为燃料外，也是重要的化工基础原料，通常将其转化为甲醇等液态含氧化合物或乙烯等，在此基础上再制造高附加值的化学品。

3）甲烷转化为增值化学产品

双氧水被广泛地运用在消毒、漂白、半导体清洁以及化工品制备等领域。针对传统蒽醌法存在的不足，利用太阳能实现小型化且便捷的途径按需合成双氧水，并且光催化可以打破传统热力学平衡的束缚，是富有前景且绿色的新策略。

4）氧还原制过氧化氢

2. 生物质催化转化

生物质是地球上最丰富的可再生碳源，能够作为合成中间体和可再生燃料的生产原料，具有巨大发展潜力。与需要高能注入的热催化反应相比，温和条件下生物质能源催化技术的开发能够大幅降低能耗。我们聚焦于低能激活的生物质催化技术研究，旨在将非粮原料以及生物质平台分子羟甲基糠醛（HMF）等转化为附有高价值的化学品和可再生的生物燃料。

生物质平台分子催化合成对二甲苯

2,5-呋喃二羧酸（FDCA）的选择性合成