氢能是实现国家双碳目标的一个重要发展方向，而储氢是氢能发展的重要瓶颈。课题组开发了一系列固态储氢材料，包括热解和水解两类材料，并将石墨烯应用于材料表面平行包覆，改善热解储氢材料的循环性能以及控制水解材料的释氢动力学。无定形二氧化钛被均匀引入到氢化镁颗粒内部形成氢通道，大大降低氢化镁的储释氢温度并提高其动力学，使其释氢温度降低至185℃，且保持高的储氢密度和循环稳定性。与传统储氢材料选用相对惰性的氢化物而后通过催化剂和加热等方式促进材料释氢相反，课题组以高活性高密度（~25wt.%）轻金属氢化物为储氢介质，引入石墨烯在储氢介质晶粒表面平铺包覆构建石墨烯界面纳米阀结构，通过控制石墨烯之间的间距控制储氢介质与水的传质过程，从而控制储氢材料的释氢速度，由于储氢介质是超高活性氢化物，所以也不存在传统材料释氢不完全的问题。现已完成小试生产中试，并开发了一系列针对不同功率燃料电池工作不同时间的固态储氢材料燃料包，并搭建小型便携式氢能电源，并应用于观光车中。

　　紫磷作为一种新型的范德华层状单质结构，宏观紫磷单晶及其准确晶体结构在2020年由本课题组成功获得，并成功剥离出紫磷烯。研究发现紫磷是至今为止最稳定的磷的同素异形体。实验室通过纯相紫磷晶体及其单晶测试给出紫磷烯的基本拉曼振动谱，光学带隙，紫磷烯在不同基底上的高度分布，电势分布、紫磷烯抗变形能力等基本表征数据。在此基础上，通过调整紫磷晶体的制备方法，成功将紫磷产率提高到80%以上，并控制紫磷的晶体生长方向，分别制备出沿c-轴生长的针状紫磷单晶、沿a,b-轴方向生长的片状紫磷、以及不同尺寸分布的紫磷片。通过引进异质元素掺杂成功制备出锑、砷掺杂的紫磷晶体，并通过单晶XRD确定锑和砷的元素替代位置和含量，实现紫磷和紫磷烯的能带调控。通过选用不同的溶剂环境制备出紫磷量子点，通过官能团控制使其带隙在2.3-3.1之间可调。研究发现紫磷烯具有很强的边沿选择性，其边沿沿<110>方向撕裂，且具有很高的光学各向异性，可以通过一次简单的平行偏振拉曼判断紫磷的a、b轴方向。研究发现紫磷烯具有二次和三次谐波现象，且具有很高的光学折射率（>3,400-1000nm），在600-1000nm范围内无光损耗。发现简单分散的紫磷烯纳米片具有光催化产氢，二氧化碳选择性催化制备乙烯。发现紫磷烯具有超低的暗电流（80fA）和高的响应（105）,且具有高的各向异性（电极各向异性及偏振方向各向异性）。研究发现紫磷烯具有高的NO等其他气敏检测灵敏度、且具有高的光电各向异性及柔性光伏效应。

　　氢能是实现国家双碳目标的一个重要发展方向，而储氢是氢能发展的重要瓶颈。课题组开发了一系列固态储氢材料，包括热解和水解两类材料，并将石墨烯应用于材料表面平行包覆，改善热解储氢材料的循环性能以及控制水解材料的释氢动力学。无定形二氧化钛被均匀引入到氢化镁颗粒内部形成氢通道，大大降低氢化镁的储释氢温度并提高其动力学，使其释氢温度降低至185℃，且保持高的储氢密度和循环稳定性。与传统储氢材料选用相对惰性的氢化物而后通过催化剂和加热等方式促进材料释氢相反，课题组以高活性高密度（~25wt.%）轻金属氢化物为储氢介质，引入石墨烯在储氢介质晶粒表面平铺包覆构建石墨烯界面纳米阀结构，通过控制石墨烯之间的间距控制储氢介质与水的传质过程，从而控制储氢材料的释氢速度，由于储氢介质是超高活性氢化物，所以也不存在传统材料释氢不完全的问题。现已完成小试生产中试，并开发了一系列针对不同功率燃料电池工作不同时间的固态储氢材料燃料包，并搭建小型便携式氢能电源，并应用于观光车中。

　　紫磷作为一种新型的范德华层状单质结构，宏观紫磷单晶及其准确晶体结构在2020年由本课题组成功获得，并成功剥离出紫磷烯。研究发现紫磷是至今为止最稳定的磷的同素异形体。实验室通过纯相紫磷晶体及其单晶测试给出紫磷烯的基本拉曼振动谱，光学带隙，紫磷烯在不同基底上的高度分布，电势分布、紫磷烯抗变形能力等基本表征数据。在此基础上，通过调整紫磷晶体的制备方法，成功将紫磷产率提高到80%以上，并控制紫磷的晶体生长方向，分别制备出沿c-轴生长的针状紫磷单晶、沿a,b-轴方向生长的片状紫磷、以及不同尺寸分布的紫磷片。通过引进异质元素掺杂成功制备出锑、砷掺杂的紫磷晶体，并通过单晶XRD确定锑和砷的元素替代位置和含量，实现紫磷和紫磷烯的能带调控。通过选用不同的溶剂环境制备出紫磷量子点，通过官能团控制使其带隙在2.3-3.1之间可调。研究发现紫磷烯具有很强的边沿选择性，其边沿沿<110>方向撕裂，且具有很高的光学各向异性，可以通过一次简单的平行偏振拉曼判断紫磷的a、b轴方向。研究发现紫磷烯具有二次和三次谐波现象，且具有很高的光学折射率（>3,400-1000nm），在600-1000nm范围内无光损耗。发现简单分散的紫磷烯纳米片具有光催化产氢，二氧化碳选择性催化制备乙烯。发现紫磷烯具有超低的暗电流（80fA）和高的响应（105）,且具有高的各向异性（电极各向异性及偏振方向各向异性）。研究发现紫磷烯具有高的NO等其他气敏检测灵敏度、且具有高的光电各向异性及柔性光伏效应。