电催化是发生在界面的反应，界面性质直接决定了能量转换效率以及电化学器件的运行功率，因此电催化剂的界面调控至关重要。本团队利用多种材料表界面化学调控策略，实现对催化剂界面组成和界面结构的优化，充分展现催化剂的本征活性与本征界面。并探索这些材料在电催化析氢、析氧、氧还原、全水解及二氧化碳电还原的应用，取得了一系列的研究成果，以下为主要研究方向。
1. 电催化水分解（Electrochemical Water Splitting）
随着化石能源过度使用所导致的环境污染问题以及能源危机的加剧, 开发可再生的清洁能源替代化石能源已势在必行。在众多的可再生清洁能源中，氢能因其具有高能量密度、零排放和储量丰富等优点受到了广泛关注，被认为是最具有发展潜力的新兴能源之一。电解水可以直接将电能转换成氢能，不产生环境污染物，是最理想的制氢技术。
2. 电催化二氧化碳还原（Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide）
能源短缺和环境污染是人类社会发展面临的最严峻的问题。当前世界的能源消耗仍是以化石能源为主，煤炭、石油、天然气的燃烧引起大量温室气体（如CO2）排放，导致环境变化、全球变暖和海洋酸化等问题，进而威胁人类的长期可持续发展。电催化CO2还原技术，可利用大气中的温室气体CO2与可再生能源产生的富余电力，生产经济社会所需的碳基燃料（如乙醇、甲烷）和大宗化工品（如CO）。CO2电还原技术为开发新型可再生清洁能源及高效能源利用体系，同时解决当前气候变化与环境污染等问题提供了有效手段。
3. 氢氧燃料电池（Hydrogen-Oxygen Fuel Cell）
在众多的可再生清洁能源技术中，燃料电池因其具有能量转换效率高、功率密度大、低污染排放等优点受到众多企业和研究机构的广泛关注，并被公认为最具发展潜力的新兴能源技术之一。目前，制约燃料电池发展的主要问题是如何提高燃料电池的综合性能并降低燃料电池的成本。本课题主要围绕如何构建高效非贵金属燃料电池氧还原催化剂来开展研究。
4. 单原子催化剂（Single-Atom Catalyst）
金属单原子催化剂一般指高度分散在某种载体（如多孔碳、分子筛、金属氧化物等）上的孤立金属原子，金属原子之间距离较远，没有形成明显的金属晶格。理论上，单原子催化剂可以将金属原子的利用率提高到100%，大大降低金属的载量；由于其活性位点的组成和结构比较单一，可避免因活性组分和结构差异导致的副反应，提高还原产物的选择性，已经被应用于能源催化的各个研究领域。本课题使用静电纺丝方法，规模化制备一系列柔性、自支撑、具有多级孔结构的碳纳米纤维薄膜，同时负载多种过渡金属单原子，实现单原子催化剂的大规模可控制备。
