项目名称：光电能源材料模拟与开发设计

项目简介：课题组以跨尺度计算方法为基础，结合电子层次研究（基于量子力学密度泛函理论方法）与显微结构层次研究（基于材料热力学及动力学稳定性），应用分子工程学方法和周期性密度泛函理论，探索了系列新型光功能材料及光电催化材料的结构设计与性能调控，建立了材料相关性能的结构描述符，揭示了功能基元微观结构以及功能基元之间相互作用与宏观物理性质的关系，通过改变材料晶相及表界面微结构（缺陷、掺杂、边界、外应力、负载单原子（多原子簇）、复合结构等）实现对其电子结构及宏观性能的调控，优化了存在短板的性能参数，设计出了系列具有优异综合性能的光（电）催化制氢、析氧、固氮材料与二阶非线性光学晶相材料。取得了一系列高水平成果，以第一或通讯作者在Angew Chem Int. Ed、J Mater Chem A/C等期刊发表SCI论文40余篇，其中32篇影响因子大于5.0，代表性文章包括Angew Chem Int Ed 2021, 60, 2116-2119、Angew Chem Int Ed 2019, 58, 3824-3828、Appl Catal B-Environ 2021, 297, 120386、J Mater Chem A 2021, 9, 6945-6954、J Mater Sci Technol 2022, 108, 46-53。

主要创新点：

1、在功能基元理论的指导下，应用分子工程学方法和密度泛函理论，研究了系列碘酸盐、卤化钙钛矿及硫属化合物的倍频响应机制，提出了反映宏观倍频效应的“修正局域偶极矩”概念，揭示了功能基元微观结构与晶体宏观倍频性能的内在联系，加速了功能导向的非线性光学材料的研制；

2、采用密度泛函理论方法研究了系列晶态材料微观电子结构与宏观物理性质之间的关系，在原子层次上控制杂质或缺陷等改变体系的构型和组成，实现对材料能带结构及光、电性能的调控；

3、结合过渡态理论和分子动力学模拟，提出了通过调控二维材料微结构（表面缺陷、表面修饰及表面应力等）提升其光电催化性能的思路。与实验多次合作，解释实验现象并提出新机理。

客观评价：项目开展新型光电功能材料、新能源材料及能源转换材料的结构设计与开发应用研究，取得了一系列高水平成果，这些研究成果对加速功能材料设计与开发具有重要推动作用，得到了众多权威期刊的正面评价引用，被国际权威综述或期刊Chemical Society Reviews、Coordination Chemistry Reviews，Angewandte Chemie-International Edition等引用，论文总被引用1800余次。