本项目属于环境、能源、材料、化学等多学科交叉领域。随着现代化进程加剧，一方面，排入水环境的有毒有害难降解有机污染物越来越多，如何快速准确监控其污染是环保的紧迫需求。然而，构建于上世纪五十年代并采纳为国家标准的水中有机污染物监控方法（COD），由于重铬酸钾氧化能力低，已无法测定这类污染物，也无法满足高环境标准下低浓度有机物的测定要求，且测定时间长，二次污染重。另一方面，水中有毒有害难降解有机物又是水处理难点，其中有机物还蕴含着丰富的化学能。实现废水有机物的高效处理并回收化学能，是水处理技术的发展方向。太阳能分解水制氢是解决能源短缺与环境污染的理想途径之一，光电催化分解水制氢因体系稳定简单，一直是研究热点。然而光生电荷复合重、量子效率低、需外加偏电压，制约了应用。纳米材料由于其独特的结构和优异特性，为问题的解决开辟了新路径。本项目在国家自然科学基金、863计划等支持下，历时13年，通过TiO2纳米管阵列材料功能化研究，突破了上述关键科学问题。主要发现点如下：（1）发现并揭示了TiO2纳米管阵列的形成机制，建立了高性能TiO2纳米管阵列材料的制备方法。阐明了材料光量子效应高、电荷分离传输快和稳定性好的机理。国际电化学专家Brillas E评价材料具有“优越的光电催化性能”。（2）创建了TiO2纳米管阵列光电催化测定COD的新原理和新方法，突破了现有方法原理不能测定难降解有机物废水、低浓度废水、二次污染重、难以快速在线监测的难题，测定时间由2h缩至<5min。被国际著名环境监测专家Zhao H等评价为“原创性的”、“更快的”方法。（3）构建了废水净化与产电的自由基反应燃料电池体系，实现了包括难降解有机废水的高效净化与产电。破解了电池依赖于电极面积、光照条件等难题，国际著名环境能源专家Teoh WY等评价为“创新性的”、具有“同类最高功率的电池”。（4）发展了CdS/TiO2纳米管阵列光电催化产氢体系，提出了自偏压分解水产氢产电体系的技术方案，解决了产氢效率低和需要偏电压的问题。借鉴这一原理，Inter J Hydrogen Energy等国际知名期刊作者发展了新的产氢体系。项目共发表相关学术论文106篇；8 篇代表作发表在Adv Mater，Water Res，Nano Energy等国际顶级期刊上，其中，2 篇入选 ESI 高引论文，SCI他引总计 552 次。在国内外重要学术会议上作大会及特邀报告32次。应邀为Chem Rev撰写综述1篇( SCI IF 52.613，ESI高引论文)。成果获得美/加/澳/中等国院士、国际期刊主编等在Chem Rev，Energy Environ Sci等广泛引用、借鉴和正面评价，引领了国际同行在环境COD监测、废水净化与产能方向上的发展。1人入选国家杰青，6人次入选省部级人才计划，3人获上海市优博，获得中国发明专利4项。