在化石能源日益枯竭的今天，清洁太阳能的转化、储存和利用成为当前研究的热点在化石能源日益枯竭的今天，清洁太阳能的转化、储存和利用成为当前研究的热点。半导体光催化技术可以利用太阳能来驱动一系列重要的化学反应，将低密度的太阳能转化为高密度的化学能或降解、矿化有机污染物，在解决能源和环境问题方面具有广阔的应用前景。光催化技术集中了催化化学、光电化学、环境科学、材料科学和半导体物理等学科领域的科研成就，使环保技术与可再生洁净能源技术自然结合与扩展，成为具有强烈应用背景的新兴交叉学科。其中，光解水产氢和光降解有机物是解决能源短缺和环境污染两大世界性难题的有效途径之一，而光催化剂在其中扮演着十分重要的角色。传统的光催化剂主要是贵金属和异质结构半导体材料，由于贵金属的自然储量有限、价格高昂，异质结构半导体的结构复杂、制备成本高，阻碍了其在解决环境和能源问题上的应用。
本方向的主要研究内容有：
①新型聚合物半导体光催化材料设计合成：围绕着石墨相氮化碳光催化材料、硼、碳、氮合金半导体等材料，集中开展价格低廉、性能优异、制备简单、稳定性强的新型光催化剂材料的设计与合成。着重发展氮化碳聚合物光催化剂催化剂的分子设计与合成的新方法。如通过仿生设计、共聚合法和硫介质调控等方法可控制备氮化碳光催化剂，实现在分子水平上设计合成新型氮化碳光催化剂。
②新型金属有机框架催化材料设计合成：在寻找新型光催化剂的过程中，金属有机框架材料因其具有高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则等优点，迅速成为近年来的研究热点。然而，金属有机框架材料通常不具有热和水的稳定性，且耐酸碱能力差，限制了它在光催化领域的应用。本部分工作拟通过金属离子的种类、价态、浓度，以及溶剂等外部因素的协同精细调控，优化获得一系列具有良好热稳定性的MOFs催化材料，例如钛基金属框架材料的设计与开发。
③光催化技术的开发和成果的转移转化：在上述研究的基础上，通过优化催化剂的化学组成和微观结构以及构筑表面异质结，进一步促进光生电荷分离和迁移、改善催化剂表面反应动力学行为、降低反应能垒，提高了光催化分解水的效率。最终在开拓光催化剂研究新方向，实现从传统无机半导体光催化剂到聚合物半导体、无机有机杂化光催化剂的突破。围绕环境治理领域着力推广光催化产品技术应用，并结合基础研究成果以解决光催化技术工程化的关键问题，开发出新型光催化涂料、光催化空气净化材料和光自洁防污闪绝缘子等多项技术与产品，拓展氮化碳聚合物光催化剂在有机选择性合成中的新应用，形成一系列具有自主产权的专利成果，并推动相关专利成果的转移和转化。
