以碳点为基础，致力于高效电催化剂的设计开发及催化机理研究，包括电催化OER、ORR、HER、HOR、MOR、CO₂RR等方向。

利用析氢反应（HER）催化剂与CDot/C₃N₄复合物（CO₂RR）催化剂耦合的概念，以实现廉价，稳定，选择性和高效的可调合成气的生产路线。Co₃O₄，MoS₂，Au和Pt作为HER组分。其中，Co₃O₄-CDots-C₃N₄电催化剂在所研究的组合中是最有效的。该催化剂由三种组分组成：（1）HER催化剂；（2）CO₂还原生成CO的催化剂；（3）该催化剂能够稳定可触发HER和CO₂还原反应的活性氢。本文中利用Co₃O₄-CDots-C₃N₄电催化剂生成的合成气H₂/CO比率通过控制电势从0.07:1调整到4:1。该催化剂对于合成气的生成（超过100小时）高度稳定，除了CO和H₂之外没有其他产物。本文提供了当应用HER-CDots-C₃N₄催化剂概念时在CO₂还原反应和析氢反应之间平衡的机制（Nat. Commun., 2017, 8, 1828.）。

Co₃O₄-CDots-C₃N₄诱导反应机理示意图。

利用碳点合成出一种无掺杂的碳材料，在氧还原反应方便表现出极高的活性。使用球差电镜发现材料呈现出石墨烯旋转堆垛的结构，存在大量碳点边缘间拼接形成的晶界。通过在高裂解石墨上进行氧等离子处理制造相似结构，测试发现经过氧等离子处理后石墨也出现氧还原性质，进一步证明C-O-K⁺在催化过程中起到了重要的作用。在不同pH值条件下对催化剂进行测试，发现该催化剂表现出和铂相似的催化行为。结合以上表征结果，经过理论模拟计算，认为此催化剂的活性物种为碳材料上碳酸根在碱溶液中水解生成的C-O-K⁺(C-O-Na⁺)官能团（J Mater. Chem. A, 2018, 6, 8955–8961.）。

（A）CDs-1000的高分辨透射图像，（B）(A)中红色框表示的区域经过频域滤波后的重建图像。(B)中嵌入的是快速傅立叶变换(FFT)，它显示了三组六边形，它们分别具有11度和25度(相对于数字1)三个晶格方向的相对旋转,（C-E）重建图像显示石墨层与一组六边形斑点在频域滤波去除。(F) CDs-1000的STEM图像,(G) C-K边(红色)、(H)O-K边(绿色),(I)为C-K边与O-K边的合成图像，(J-K)从(I)中提取的标记为1和2的区域上的C和O EEL光谱的合成图像。

[1]Sijie Guo, Siqi Zhao, Xiuqin Wu, Hao Li, Yunjie Zhou, Cheng Zhu, Nianjun Yang, Xin Jiang, Jin Gao, Liang Bai, Yang Liu, Yeshayahu Lifshitz, Shuit-Tong Lee, Zhenhui Kang, A Co₃O₄-CDots-C₃N₄three component electrocatalyst design concept for efficient and tunable CO₂reduction to syngas,Nat. Commun.,2017, 8, 1828.

[2]Yunjie Zhou,^§Yue Sun,^§Cheng Zhu, Yang Liu, Xing Dai, Jun Zhong, Qiongyang Chen, He Tian,* Ruhong Zhou,* Zhenhui Kang,*C-O^--K⁺(Na⁺) groups in non-doped carbon as active sites for oxygen reduction reaction,J Mater. Chem. A, 2018, 6, 8955–8961.