(1) 纳米铜簇的分子设计合成及其光催化性能

        传统的光催化产氢微纳米催化剂难以准确地预测分子结构和催化活性之间的关系，不易实现催化剂的理性设计合成，因此探索新型原子级精确的金属团簇光催化剂具有重要意义。课题组在有机配体保护铜簇的研究工作中发现，原子级精确的铜簇化合物是一类潜在的优良光催化剂（Nanoscale, 2021, 13, 16182; J. Mater. Chem. A, 2024, DOI: 10.1039/D3TA07218E），但铜簇中所包含的Cu(I)物种往往呈现氧化还原活性，稳定性较差，限制了其在光催化领域中的进一步应用。通过在一价铜簇中引入[MoOS₃]^2-单元设计合成出含有不同取代基(-CH₃、-H和-F)的系列铜-钼双金属团簇化合物Cu₆Mo₂-CH₃/H/F，实现了高活性和高稳定性的光催化产氢（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 202307678）。该系列研究工作为基于原子级精确的纳米金属铜簇簇的高性能产氢光催化剂的设计开辟了一条全新的技术途径，拓展了非贵金属团簇化合物在光催化领域中的应用，为未来可商业化产氢或水裂解催化剂的发展奠定了基础。

(2) 多金属氧酸盐在锂/钠金属电池中的应用

  锂金属电池在能源领域备受关注，其具有高理论比容量、低还原电位、低重量密度的锂金属被称为“圣杯”负极材料。然而，充放电过程中的不均匀锂沉积/剥离会导致锂枝晶的出现，从而加速了锂负极和电解质的消耗，易形成“死锂”，导致库仑效率和循环性能下降。更严重的是，不可控的锂枝晶会刺穿隔膜，导致电池短路甚至自燃。在解决上述问题的方法中，对隔膜材料进行修饰是最简单且有效的途径之一。而多金属氧酸盐(POMs)作为典型的高价阴离子簇，因其独特的结构、高稳定性和可逆的氧化还原性而受到广泛关注。在此基础上，课题组将多金属氧酸盐作为功能材料修饰到隔膜上，有效地抑制了锂金属电池中的锂枝晶生长，并且在循环中POM可以被重复利用，为多金属氧酸盐解决锂枝晶问题提供了全新的思路，相关的研究成果发表在Small, 2023, 2301740、Chem. Eng. J. 2024, 148991; 2022, 137819; 2021, 133287、Mater. Today Nano, 2023, 100341; 2022, 100231、ACS Appl. Mater. Interfaces, 2022, 36592、Appl. Sur. Sci., 2023, 156348等期刊上。

(3) 晶态多金属氧酸盐材料在拉曼/SERS检测领域中的应用

        多氧金属酸盐（POMs）是典型的金属氧化物团簇，其内含大量金属氧键，这些金属氧键的伸缩振动呈现明显的拉曼信号。并且POMs具有较高的表面电荷，能吸引溶液中的阳离子生成新的化合物，并以晶体形式沉淀。这些结构明确的晶态POMs材料能够进一步增强金属氧化物化学键的拉曼信号。此外，POMs中的过渡金属通常处于最高氧化态，可以被还原性气体还原并引起一定晶格缺陷，从而削弱拉曼信号。这意味着可以利用晶态POMs材料的氧化还原机制实现对还原性气体的检测。课题组利用银-多酸三维化合物实现了对 还原性气体甲醛或水和肼的高灵敏检测，相关的研究成果发表在 Sens. Actuators B Chem., 2023, 381, 133450、J. Mater. Chem. C, 2023, 11, 3050;  2022, 10, 15451; 2019, 7, 9856等期刊上。

(4) 多金属氧酸盐在生物质催化转化领域中的应用

         将生物质转化为高附加值的化学品是释放和解决化石能源危机的有效方式。 5-羟甲基糠醛（HMF）是一种由生物质驱动的有价值的平台化合物，可转化为许多化学品。 在这些化学品中2, 5-呋喃甲醛（DFF）引起了广泛重视，已应用于各种研究，如：抗真菌药物、配体合成、新聚合物材料、农药和荧光材料等。 然而，由于醛基和呋喃环的后续氧化，将 HMF 选择性氧化成 DFF 仍然具有挑战性。 因此，开发具有成本效益、环境友好、高效率和选择性的催化剂，在温和条件下促进HMF转化是该领域研究的热点问题。多氧金属酸盐（POMs）的金属中心（Mo、V、Nb）通常处于较高的氧化态，具有较强的氧化性能，在生物质催化氧化转化领域具有潜在的应用价值。课题组利用高核钼簇家族化合物实现了高活性HMF转化为DFF的催化反应，相关的研究成果发表在 Fuel, 2023, 332, 126050、Fuel Process. Technol., 2023, 242, 107635等期刊上。