一、团队成立的目的和意义

太阳能具有取之不尽、用之不竭、安全可靠、无污染、不受地理环境制约等优点，全球能量消耗总和只相当于太阳40分钟内投射到地球表面的能量，因此开发利用太阳能成为世界各国政府可持续发展能源的战略决策。太阳能利用与转化技术是一新兴研究领域，在光-热转化方面，我国已经走到了世界前列，中国广泛使用的太阳能热水器就是最为用力的证明。但是，新型光催化材料研发、太阳能-化学能转化（制H₂和CO₂还原）、太阳能-电转化（染料敏化太阳能电池）、光催化处理重金属离子和可持续有机污染物、油田钻井反排液进行光催化降解、光催化杀细菌、光催化杀真菌、光催化杀毒藻、光催化固N₂、光催化有机合成、太阳能工程化技术等方面与日本、美国、瑞士等太阳能利用与转化技术应用强国还存在明显差距。

近十年，经过国家的大力发展，我国太阳能产业已经取得了很大进步，其中以北京、上海、西安、深圳、武汉、大连和福州尤为突出，例如国家已经成立了洁净能源国家实验室（大连）和光电国家实验室（武汉），这两个平台为国内太阳能利用领域的最高平台。我国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中也将高效清洁能源材料技术和可再生能源制氢技术等列为优先发展的前沿技术。

河南省虽然提出了建设成国家能源材料基地的目标，清洁能源产业也得到长足的发展。但是具体到太阳能领域，其科研、应用水平明显不足。基于河南省在太阳能材料、太阳能化学转化领域的科研实力教弱。2013年，南阳师范学院成立光催化材料校级实验室和创新团队。2016年，获批河南省太阳能催化工程技术研究中心和南阳市太阳能利用与转化重点实验室。这标志着该团队迈向了新的起点。经过团队不懈地努力，我校化学与制药工程学院“光催化材料”创新团队入选2019年度河南省高校科技创新团队支持计划，资助经费100万元，这是我校创新团队建设上的新突破。充分展示了我校在化学研究领域的团队优势、学术特色和强劲实力，对于进一步提升学校的科技创新能力，推动学校内涵建设必将起到积极的促进作用。

二、团队研究方向：

方向一：二维卤氧化铋光催化材料

卤氧化铋作为一类新型可见光响应材料，在环境和能源光催化领域应用越来越广泛。主要包括以下方面研究：

① 二维卤氧化铋超薄化技术。

② 富铋战略优化卤氧化铋光催化性能。

③ 缺陷策略改良卤氧化铋表面性能。

方向二：生物体/纳米材料杂合光催化材料

微生物具备将惰性气体转化为能源的特性，纳米材料在催化领域又具有先天优势，如何将二者有机的结合起来，更大的发挥其在能源催化方面的功效，也是本团队的研究重点。主要包括以下方面研究：

① 大肠杆菌/硫化物杂合材料构建。

② 根瘤菌/纳米材料杂合材料构建。

③ 光合细菌/纳米材料杂合材料构建。

方向三：能源光催化

光催化材料发展至今，在环境领域已经大显身手，已经在人类日常生活中开始扮演主要角色，如室内空气净化、抗菌涂层设备等。但是在能源领域，光催化材料的效能离应用还有相当大的差距。在此方向上，我们主要将上述两类光催化材料用于大气化学资源化领域。包括以下方面研究：

① 光催化分解H₂O制H₂

② 光催化二氧化碳转化，包括：二氧化碳加水还原：CO₂+2H₂O→ 2CH₄+ 2O₂；二氧化碳甲烷催化重整：CO₂+ CH₄→ 2H₂+ 2CO；二氧化碳逆水气变换：CO₂+ H₂→ H₂O+ CO

③ 光催化合成氨：包括：加水反应：2N₂+6H₂O→ 4NH₃+ 3O₂；加氢反应：N₂+3H₂→ 2NH₃

三、研究特色

① 开发我国丰富的铋资源作为光催化材料。

② 结合生物体和纳米材料在催化领域各自优点，开发二者杂化光催化材料。

③利用太阳能，在常温常压下将大气中的N₂、CO₂、H₂O转化为NH₃、CxHyOz、NH₃等燃料气体，解决能源危机问题。

四、学术成绩

① 卤氧化铋材料光催化CO₂转化

近三年，团队进行了Bi-O-X(X = Cl, Br,I)光催化CO₂转化的开创性研究，该系列研究为Bi-O-X材料在CO₂化学资源化方面提供了系统的理论指导和技术支撑。目前已经发表15篇Bi-O-X光催化还原CO₂制碳氢燃料方面的研究论文。该系列工作主要发表在Coord.Chem. Rev., 2017, 349, 84-101. Appl. Catal. B: Environ., 2017, 203,633-640. Appl. Catal. B: Environ., 2016, 187, 281-290. Appl. Catal.B: Environ., 2016, 194, 98-104. Chem. Eng. J., 2016, 291, 39-46.Environ. Sci.: Nano, 2016, 3, 902-909. Sol. Energy. Mat. Sol. C.,2016, 144, 732-739. Sol. Energy. Mat. Sol. C., 2016, 157, 404-414.J.Mater. Chem. A., 2017, 5, 24995–25004等。

② CdS/E-coli无机有机杂化材料光催化制H₂

2017年，成功将CdS纳米颗粒负载到活体大肠杆菌上。该工作结合化学、环境、材料、生物、能源等学科，研究了表面沉积有硫化镉纳米颗粒的大肠杆菌在可见光照射下的产氢能力(Adv.Energy. Mater, 2017, 7, 1700611)。该工作颠覆传统复合技术，创造性的采用生命体与半导体材料的复合。

③ 光催化合成氨

近三年，团队逐渐开展光催化合成氨工作，也取得了一些研究结果，以第一/通信作者在国外著名学术刊物上发表2篇光催化固N₂论文(Chem.Eng. J., 2017, 307, 311-318; ACS Applied Mater. Inter., 2016, 8,27661–27668. )。