化学化工学院光、电、磁功能导向分子基晶态材料研发团队，于2020年获批河南省高校科技创新团队。目前研究人员近20人，其中教授2人，副教授5人，具有博士学位者8人。拥有全球前十万科学家、省科技创新杰出青年、省教育厅学术技术带头人、省高校科技创新人才、省教育厅青年骨干教师等称号8人次，逐步建立了一支年富力强、勇于创新、职称年龄结构合理的研究队伍。围绕稀土基发光材料、电催化功能晶态材料制备及其在新能源、环保、显示等方面开展有组织科研，助力学校申硕攻坚，推进产学研合作，不断凝练和优化研究方向，取得了阶段性成果。获河南省自然科学奖三等奖、教育厅科技成果奖一等奖各1项，获批国家自然科学基金项目4项、省级科研项目9项、省高校科技创新团队和人才计划项目各1项。近期课题组在以下几个方面取得了进展：
一、构建新型光催化剂提升光催化降解水体有机物效率
针对水体中的有机物污染问题，MOF材料对可见光的吸收能力差，抗酸碱稳定性和热稳定性差，g-C3N4电子空穴复合严重等问题，张丽雷等开发了新型吡啶基{[Zn(ddpd) 0.5(bipy)0.5]·H2O]}n， {[Ln(ddpp)(H2O)]·CH3CN}n框架材料，碳量子点修饰的g-C3N4等光催化材料，在太阳光照射下可在水体中生成·O2- 和·OH，从而降解水体中的抗生素、染料等污染物，表现出优异的降解性能。发表相关论文3篇：
1. G. Tan, L.L. Zhang, X. Feng, L. Y. Wang, Synthesis of zinc-based metal–organic framework as highly efficient photocatalyst for decomposition of organic dyes in aqueous solution, Rare Metals , 2023, 42, 1205. https://link.springer.com/10.1007/s12598-022-02184-x。
2. G. Tan, L.L. Zhang, X. Feng, L. Y. Wang, Fabrication of Two Isomorphic and Hyperstable Rare Earth-Based Metal−Organic Frameworks with Efficient Ratiometric Probe and Photocatalytic Performances, Inorg. Chem., 2022, 61, 11866. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.2c01619.
3. L.L. Zhang, H. Chen, Metal-Free Carbon Quantum Dots Implant Graphitic Carbon Nitride: Enhanced Photocatalytic Dye Wastewater Purification with Simultaneous Hydrogen Production, Int. J. Mol. Sci., 2020, 21, 1052. https://doi.org/10.3390/ijms21031052
二、构建内建电场与光热效应协同提升光催化分解水产氢性能
针对CdS基材料光生载流子分离效率低，稳定性差的问题，张丽雷等利用水热法成功合成了Co修饰的纳米棒状Cd0.9Co0.1S光催化材料, 采用材料内建电场与光热协同催化策略，促进了光生载流子的高效分离，并抑制了CdS材料的光腐蚀，制得的材料表现出了高效的光催化分解水产氢速率与稳定性。见L.L. Zhang, M.Z.Hong, X. Feng, Cd0.9Co0.1S Nanorods with an Internal Electric Field and Photothermal Effect Synergistically for Boosting Photocatalytic H2 Evolution, Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 9756. https://doi.org/10.3390/ijms23179756.
三、界面作用优化Ru基催化剂电子结构，助力高效产氢
Ru基催化剂活性中心与氢的结合强度适中(≈65 kcal mol-1)，具有类似Pt的催化活性，但在长时间电化学过程中，纳米颗粒易熟化和脱落，影响了催化剂的稳定性，并且Ru催化剂活性单一。针对上述问题，李文强等开发了在 Ti 网上有缺陷的RuO2/TiO2 纳米异质结构催化剂（D-RuO2/TiO2/TM），富含缺陷的氮磷共掺杂碳纳米片负载Ru颗粒的纳米催化剂（Ru/D-NPC）。由于TiO2与RuO2的界面作用，缺陷处的N和Ru的强相互作用，改变Ru的电子结构，优化了催化剂与含氧中间体的吸脱附作用，从而提高了Ru基催化剂的活性和稳定性。发表相关论文2篇：
1.W. Li, H. Zhang, L. Zhang, X. Feng ,et.al, Defective RuO2/TiO2 nano-heterostructure advances hydrogen production by electrochemical water splitting, Chem. Eng. J,2022, 431, 134072.https://www.sciencedirect.com/ science/article/ abs/pii/ S1385894721056461.
2.W. Li, H. Zhang, H. Chen, X. Feng, et.al, Monodispersed Ruthenium Nanoparticles Interfacially Bonded with Defective Nitrogen-and-Phosphorus-Doped Carbon Nanosheets Enable pH-universal Hydrogen Evolution Reaction, Appl. Catal. B: Envir. 2022, 306, 121095.https://www.sciencedirect.com/science /article/abs/pii/ S0926337322000352.
四、构建新型非贵金属催化剂，提高析氢(氧)反应动力学
金属磷化镍（Ni2P），三氧化二铁（Fe2O3）和金属有机框架（MOFs）纳米材料是一种潜在的电催化析氢（氧）反应催化剂，但其存在着活性位点少，导电率的问题。针对上述问题，李文强、李荣芳等通过高温热解或异质原子掺杂的方法，合成了泡沫镍上原位生长的 Ni2P 纳米棒外覆盖氮掺杂碳壳（Ni2P@NC/NF）, FeWO4/Fe2O3, 均金属异质结构，FeNiCo-MOF二维纳米片等催化剂，借助核壳之间的电子相互作用，FeWO4/Fe2O3异质结构调节电子态等，加速电荷转移，实现了Ni2P，Fe2O3，Co-MOFs的析氢(氧)反应活性和稳定性的提升。发表相关论文3篇：
1. H. Zhang, W. Li, X. Feng, L. Wang, et.al, A chainmail effect of ultrathin N-doped carbon shell on Ni2P nanorod arrays for efficient hydrogen evolution reaction catalysis, J. Colloid. Interf. Sci., 2022, 607, 281. https://www.sciencedirect.com/cience/article/abs/pii/S0021979721014053.
2. R. Li, H. Zhang, X. Feng, et.al, Inorg .Chem. Front, 2023, https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/QI/D3QI00519D#!divAbstract.
3. W.Li, H. Zhang, K. Zhang, H. Chen, X. Feng, L. Wang, et.al, Altered electronic structure of trimetallic FeNiCo-MOF nanosheets for efficient oxygen evolution, ChemComm,2023, 59, 4750, https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/cc/d2cc06727g.
五、二氧化碳高附加值加氢转化催化剂的构筑与性能机理研究
将CO2加氢制备高附加值化学品具有重要的意义，陈海鹏等采用反应球磨法构筑双金属催化剂，实现CO2高选择性加氢制备低碳烯烃（C2=–C4=）和C5+产物。机械力反应球磨可在催化剂表面构筑缺陷或异质结构，有效促进CO2的吸附解离。催化剂在还原过程中形成的碳铁化物促进C–C偶联反应。通过逆水煤气变换+费托合成（RWGS + CO-hydro）路线，催化剂表面碳与CO实现可持续的C–C偶联，提高CO2的转化率、C2=–C4=和C5+的选择性。发表相关论文2篇:
1.H.P. Chen, S. X. Zhou, X. Feng, Reactive ball-milling synthesis of Co-Fe bimetallic catalyst for efficient hydrogenation of carbon dioxide to value-added hydrocarbons, J. Energy Chem., 2023, DOI: 10.1016/j.jechem.,2023.05.025.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S209549562300311X.
2.H.P. Chen, S. X. Zhou, X. Feng, Mechanochemical incorporation of magnesium in iron-based composite surface for efficient hydrogenation of carbon dioxide to light olefin, Fuel, 2023, 331, 125849.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236122026746?via%3Dihub.
六、开发新型荧光探针，保障食品安全与生命健康
针对食品添加剂滥用、作物农药残留等问题，考虑到传统检测方法昂贵、操作复杂等因素，刘新芳等制备了基于稀土基发光材料的Eu-MOF@Fe2+、Eu-TFPA-MOF荧光探针，并开发了手机辅助的试纸条检测平台，用于面粉中溴酸盐、茶叶中氟虫睛的荧光检测，该方法具有易于携带、操作简单、响应快的优点，特别适合待测物的现场检测。发表相关论文2篇，
1.X. Zhang, Q. Ma, X. Liu, H. Niu, L. Luo, R. Li, X. Feng, A turn-off Eu-MOF@Fe2+sensor for the selective and sensitive fluorescence detection of bromate in wheat flour, Food Chem. 2022, 382, 132379. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.132379.
2.X. Liu, J. Song, X. Zhang, S. Huang, B. Zhao, X. Feng, A highly selective and sensitive europium-organic framework sensor for the fluorescence detection of fipronil in tea, Food Chem. 2023, 413, 135639. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.135639.
七、改进光催化贵金属回收工艺
传统贵金属提取工艺需要使用大量有机溶剂，以及产生有毒物质，具有高成本，环境污染严重，处理难度大等缺点。针对此问题，课题组联合南京力恒工程科技有限公司开发新型光催化贵金属回收工艺（合同金额50万元），通过开发新型光催化材料，选择合适的溶剂及工艺优化，达到从金属尾矿中回收Au、Ag、Cu等金属、回收率大于90%的目标。
