氢气不仅是最具潜力的清洁能源之一，也是重要的化工原料。利用光/电催化分解水产氢是最为理想的制氢途径之一，而“无机氢能源材料的设计、可控合成与构效关系”是实现高效制氢的关键科学问题。围绕这一关键科学问题，申请人聚焦于高效半导体光催化材料和新型电催化材料的研究，提出了“能带(电子)结构调控－纳米结构可控构筑－界面优化”多尺度协同设计原则，利用廉价无机固体材料作为前驱物，通过调控界面反应、扩散过程及组分剥离，创新和发展纳米材料的可控化学转化策略，实现目标材料的可控合成与精准调控，研究其可控结构与光/电产氢性能间构效关系。取得的初步进展为：(1)提出了光催化材料的“能带工程(能带结构调控)－纳米结构构筑－界面优化”协同设计原则，建立和发展了无机有机杂化纳米材料的界面离子交换与组分剥离策略，构建了半导体/分子催化剂复合人工光催化体系，阐明了材料的组成、尺寸、能带结构、局域结构和异质界面等因素对光解水制氢性能的影响规律，为设计高效的人工光催化体系提供了新途径；(2)提出了“仿分子催化中心”与“电子结构调控－纳米结构构筑－界面优化”协同设计新型电催化材料的理念，建立了具有金属性的多孔磷化物和氧化物的可控转化合成方法，揭示了孔结构、电子结构、表界面结构和界面亲水/疏气特性与其电催化分解水性能间的关系，为新型高效电解水催化剂的设计与合成提供新思路[8-19]。