随着社会的发展，能源危机和环境问题日益突出，如何精准制备出高效的催化材料，提升光解水制氢效率及高级氧化降解污染物功效尤为重要。本项目针对高效催化材料的设计制备和反应活性物种作用机制这两个关键科学问题开展了系列研究，提出了精准制备多元异质结构催化材料的方法，阐明了催化过程中关键反应活性物种、电荷转移机制以及异质结构-多元协同催化机理。主要发现点如下:1、提出了构建异质结和静电组装的方法来精准制备高效催化剂。对传统光催化宽能带隙半导体进行表界面分子设计，构筑出异质金属硫化物、Ag3PO4/TiO2等具有多元异质结构的新型催化材料，揭示了金属／半导体异质结构材料光解水制氢活性与金属纳米颗粒形貌内在联系，对太阳能高效光催化剂设计及其光催化过程具有重要指导意义；2、系统阐明了多元异质结构材料在催化过程中光生电子-空穴的高效分离和耦合作用机制。从晶胞结构和原子层面上揭示了氮化物-贵金属、硫化物-石墨烯、贵金属-贵金属盐-石墨烯等功能材料的异质结构与催化活性的构效关系。3、揭示了金属氧化钴-石墨烯异质结构材料的催化反应关键活性物种和高效氧化反应机制。阐明了氧化钴异质结的化学微环境和微结构引起的带隙变化对于活性物种的迁移路径和速率的关联关系，明晰了氧化钴-石墨烯多元材料组分对于污染物高级氧化处理过程中活性物种催化性能提升的协同效应。   通过本项目研究，精准制备出一系列具有多元功能的异质结构催化材料，建立了功能材料-异质结构-催化活性协同调控的新方法，揭示了多元异质结构与催化剂性能之间的关系，阐明了催化反应过程中的载流子转移路径、表面电荷调控原理以及分子反应机理，为推动化学、材料和环境学科发展做出了重要贡献。  本项目历时6年，多项研究成果处于国内领先地位。承担国家自然科学基金、上海市纳米专项等一批科研项目，先后培养数名青年骨干教师，包括上海市东方学者、曙光计划、科技启明星等，已在Appl Catal. B、J. Phys. Chem. C、J. Chem. Mater. A.等国际专业学刊物论文38篇，总他引约1566次。其中，8篇代表作他引837次，单篇最高他引325次，ESI高被引论文3篇。申请中国发明专利8件（授权4件）。国际国内邀请报告10多次，出版《低维纳米碳材料》等著作。