可自我持續的能量存儲方式對於高效運用潔淨能源而言至關重要。燃料電池與電催化水分解技術可以利用水作為潔淨介質來存儲各種潔淨能源所產生的電能。然而，在這些技術中常使用昂貴的貴重金屬當作電催化劑，例如Ru，Ir和Pt。將其替代為價格較為低廉的催化劑，例如地球含量豐富的過渡金屬氧化物及羥基氧化物被視為較有發展性的方法。所以我們的研究重點在於創造金屬氧化物及其奈米複合材料，以實現高效率的析氧反應（OER）和氧氣還原反應（ORR）。此類材料的設計有助於理解其中可能的機制來開發新的催化劑。目前，我們的研究集中於多種金屬氧化物薄膜（即Ni，Fe，Co，Mn，V，Cr等）和石墨烯-金屬氧化物的奈米複合材料，它們有望可成為高效電催化的候選材料。
薄膜電催化劑
我們已經開發出一種通過在水相系統中進行氧化還原反應於各種電極基板上沉積鈷錳羥基氧化物（CMOH）的簡易方法。並且此薄膜在軟性塑料、金屬、金屬氧化物和木質材料上皆顯示其具有強大的附著力。這項研究也已經刊登在J. Mater. Chem. A的封面上。目前該沉積技術在其他基板上的研究和應用仍如火如荼地進行中。
Figure 1. Facile CMOH thin-film deposition featured at the inside front cover of Journal of Materials Chemistry A
石墨烯-金屬氧化物奈米複合材料
含有金屬-氮-碳位點的電催化劑由於其有效的ORR活性而受到廣泛地關注。我們系統地研究了一種製程，該製程透過溶劑依賴性，使用二甲基甲酰胺（DMF）同時合成金屬氧化物-石墨烯奈米複合材料和摻雜氮的氧化石墨烯。通過金屬離子輔助使石墨烯氮化的製程方法已經被報導。與使用其他溶劑製備奈米複合材料相比，在DMF中生成這種奈米複合材料的ORR電位顯示低非常多。我們還發現了石墨烯與銀-赤鐵礦異質性接面，可在雷射光照射下增強的ORR活性，然而其機制仍正在努力研究理解中。
Figure 2. Proposed mechanism for the solvent-dependence on the formation of metal oxide-graphene nanocomposite
Figure 3. Initial findings for LORR properties within silver-hematite heterojunctions were reported at Chemical Communications which was featured at the back cover.