利用风、光、潮汐等可再生能源发电制氢是获取高纯度绿氢的主要方法，而电催化科学是相关技术进步的关键基础。催化剂作为有效降低反应能垒、促进能量高效转换的关键，是能源存储转换领域的战略性材料，一直是近年来化学与材料领域的热点和新兴前沿。探索纳米电催化材料在纳米尺度的可控合成，实现对其尺寸、维度、组成及性能调控，揭示其构效关系，能够为设计新型高效低成本电催化材料提供重要指导意义，并将有力推动氢能源器件的实用化。研究团队聚焦氢能源转换器件与氢、氧相关的关键催化反应，开展多组分功能材料的高效构筑、高时空分辨率的表征分析及稳定性能增强机制的探究等相关研究。

一、多组分功能材料的设计合成与表征技术

       针对能源转化领域关键催化反应，结合实际反应工作条件，基于高通量筛选与理论模拟计算，合理设计新型高效多组分功能纳米催化材料，探索直接构建多组分催化材料的高效方法。通过合理设计与合成新型催化剂，探索不同结构、组分间协同效应，提升催化性能和反应效率。同时，结合高时空分辨率的表征技术，研究催化剂的动态行为与结构演变，深入分析催化剂的稳定性及其失效机制，以实现催化剂的长期稳定性和高效性能。该研究方向不仅能够为能源转换提供高效催化剂，还能为功能材料的设计与优化提供理论指导。

二、氢、氧及其他小分子相关电催化反应及机制研究

       在催化反应方面，我们专注于H₂、O₂、CO₂、NO_x及其他有机小分子电催化反应机制研究。基于新型高效催化材料体系，探索不同反应条件下催化剂的表面与界面状态，分析其催化活性与稳定性。结合多种原位电化学表征技术，研究不同催化材料在工况条件下中间产物、材料稳定性、法拉第效率及产率等关键信息，探究其在不同反应体系的反应机理，理解材料结构-组分-活性-稳定性之间的内在联系，为开发新型高效稳定催化材料提供理论指导。

三、氢能源相关器件开发及应用

       主要聚焦于氢能源转换器件的开发，特别是电解水和氢燃料电池中的氢气制备与利用技术。致力于研发高效的催化材料及其应用于氢能源关键器件。通过深入探讨氢气产生与利用过程中的催化反应机制，力求在提升氢气产率和降低能量消耗方面取得突破。该方向的研究不仅对新能源技术的发展具有重要意义，还可为应对全球能源危机和气候变化提供解决方案。