研究内容：新型超级电容电极材料、纤维状超级电容器、可裁剪智能织物

主要研究成果：

基于过渡金属氧化微纳结构和性能调控等优势，与柔性纤维器件性能提升有机结合起来，研究思路如下：1）电极微纳结构和电学性质调控。提出氢化处理和构建核壳结构（协同效应），进而大幅提升柔性器件储能性能（ACS Nano, 7(2013)2617. 他引319次）。2）器件结构设计方面。突破储能E=1/2CV²限制，采用非晶Fe₂O₃纳米管替代传统碳材料，成功与MnO₂纳米线正极配对，有效拓宽了柔性超容器件的电压窗口和储能密度（Nano Lett, 14(2014),731. 他引340次）。3）柔性可裁剪。利用金属纤维柔韧性和导电性的双功能优势，实现电流传输与电荷存储在单根纤维器件上的集成（Nano Energy 31（2017）432.）。4）可编织和集成系统。成功地将纤维状超级电容器与纤维状染料敏化太阳能电池共同编织，形成了一种单层的、可裁剪的新型全固态智能可穿戴织物，使裁剪和编织智能化衣服成为可能（ACS Nano 10（2016）9201）。其中《ACS Nano》将本工作选为研究亮点在主页报道，并相继被多家国际知名新闻媒体进行追踪采访和报道。

纤维超级电容器代表性成果发表在《ACS Nano》、《Nano Energy》并选为封面

研究内容：光电催化电极材料的制备与改性、光电催化分解水应用、电催化材料在水分解及能量转换器件中的应用

主要研究成果：

基于BiVO₄和Fe₂O₃优异的能带位置和良好的吸光特性，通过微纳结构设计和复合材料改性手段，能有效提升其光电催化性能，研究思路如下：1）构建p-n结，拓宽吸光范围。提出n型材料BiVO₄与p型材料BiOI结合，通过简单的电沉积方法构建紧密的p-n结构，不仅增强材料光生载流子的分离和传输效率，还一定程度扩宽了复合材料的吸光范围，使其在光电催化分解水的应用中得到极大的性能提升（Nano Energy18 (2015) 222，他引22次）。2）体相掺杂和表面负载催化剂。提出对Fe₂O₃材料进行体相的Ti元素掺杂来提升其导电性，并在表面负载FeOOH助催化剂，进一步提升其表面的催化活性，通过这种体相和表相的协调增强效果使其在光电催化分解水的应用中的性能表现更加优异。（ACS Appl. Mater. Interfaces 8 (2016), 16071）。3）负载光敏剂碳量子点。提出在BiVO₄材料表面负载廉价且吸光效果优异的碳量子点来拓宽材料的吸光范围，进一步负载FeNi助催化剂来提升载流子的分离和传输效率，将BiVO₄基复合材料的光电性能提高到一个新的高度（Energy Environ. Sci. 10 (2017) 772）。

光电分解水代表性成果发表《Energy Environ. Sci.》《Nano Energy》并选为封面

电催化水分解重要成果发表在《ACS applied materials & interfaces 8(2016)13348》

研究内容：金属氧化物/硅基异质结的构建、自供电光电传感器及界面调控、可视化自供电紫外光电探测器、电致变色智能玻璃的自驱动能源系统

主要研究成果：

构建具有自供电、宽光谱响应等特性的新型异质结光电传感器，探究界面处理对TMO/Si异质结界面能带的调控和增强光电响应机理：1）微纳结构调控：构建金字塔、叠层等微纳结构，人工“陷光”器件表面，提高光生载流子分离和收集效率；2）界面处理：界面优化处理，实现异质结器件高稳定性和快速光电响应。3）高功函数材料制备及性能优化：选择过渡金属氧化物或有机薄膜PEDOT，基于其高功函数特点，空穴选择性、优良空穴选择性传输、可调禁带宽度。相关研究成果发表（ACS applied materials & interfaces 7(2015) 25981, ACS Applied Materials & Interfaces 8(2016)19158）。

利用电致变色电极材料和超级电容材料在反应机理和器件结构相似性，构建双功能能量存储与光学调制器件，实现储能性能和电致变色性能的集成。1）优化电极材料制备工艺：如通过热蒸发镀膜工艺，提高电致变色层氧化钨的结晶度、改善晶粒大小和通道空隙，提高离子嵌入和脱出效率（Angew. Chem. Int. Ed. 53(2014) 11935）；避免了溶液法制备氧化钨薄膜引入结晶水。2）构建非对称器件结构：充分利用不同材料在不同电压窗口的电化学性能，极大地增加了器件的能量密度。3）自驱动能源系统集成：将双功能器件与能量转换系统集成，得到自驱动能源系统，应用于临时供电场所，如移动照明/显示、为移动设备充电等。