人工光合成太阳燃料是国际上科学领域的圣杯式挑战课题，受到世界各国的高度重视。光催化分解水制氢是人工光合成的重要反应，利用清洁丰富的太阳能制取高燃值氢能是未来能源利用的理想途径。单位质量氢气能量密度高、清洁环保，燃烧不产生任何污染物，是一种理想的能源载体；氢气还可以作为大宗化学品广泛应用于化工过程，利用氢可实现CO2的转化等，因此受到了工业界和社会的极大关注。太阳能光催化分解水制氢是一个涉及材料、化学、物理等多学科交叉的前沿性课题，具有重大的科学挑战性和工业应用前景。
光催化分解水是一个涉及多电子转移的能量爬坡反应，总吉布斯自由能为237 kJ/mol，整个过程是由三个在时间尺度上跨度多个数量级的过程共同构成：光吸收产生光生电子空穴对，光生电荷分离以及表面催化反应生成氢气与氧气。总太阳能利用效率由光吸收效率、电荷分离效率以及表面催化反应效率的乘积共同决定，任何一个过程没有解决好都会影响到光催化分解水的效率，这也是光催化分解水反应非常挑战的原因。
本研究组围绕太阳能-化学能转化利用的三大关键科学问题（光吸收、电荷分离、表面催化反应），聚焦于半导体微纳光电性质设计并可控组装集成人工光合成体系，用于实现高效太阳能光-化学转化。
具体研究内容如下：
（1）新型光（电）催化材料的开发。从半导体光（电）催化材料的设计合成及微纳性质入手，实现对半导体光催化剂能带结构、晶体结构等性质的精确调控，建立系列具有良好光吸收和高电荷分离效率的太阳能转化利用材料体系，用于人工光合成研究；
（2）光生电荷分离策略和集成体系的设计与构筑。设计并实现对半导体光催化剂的暴露晶面调控、形貌对称性调控、内建电场调控等策略以提升其光生电荷分离效率，进而利用空间电荷分离性质合理构筑氧化还原位点空间分离的集成人工光合成体系，实现高效太阳能分解水制氢；
（3）助催化剂的可控设计与构筑。高效助催化剂的设计与开发；助催化剂的可控构筑方法；基于对助催化剂沉积位点、助催化剂尺寸效应等因素的系统研究，建立助催化剂相关理论，系统认识人工光合成研究中助催化剂的重要作用和微观机制。
研究工作与组群内成像光谱研究组、反应机理研究组、瞬态光谱研究组展开密切合作。
代表性论文：
1.Rengui Li, Fuxiang Zhang, DongeWang, Jingxiu Yang, Mingrun Li, Jian Zhu, Xin Zhou, Hongxian Han and Can Li.Spatial separation of photogenerated electrons and holes among {010} and {110} crystalfacets of BiVO4. Nature Commun., 2013, 4:1432.
2.Rengui Li, Hongxian Han, FuxiangZhang, Donge Wang and Can Li. Highly efficient photocatalysts constructed byrational assembly of dual-cocatalysts separately on different facets of BiVO4.EnergyEnviron. Sci., 2014, 7, 1369-1376.
3.Rengui Li, Yuxiang Weng, XinZhou, Xiuli Wang, Yang Mi, Ruifeng Chong, Hongxian Han and Can Li. Achievingoverall water splitting using titanium dioxide-based photocatalysts ofdifferent phases. Energy Environ. Sci., 2015, 8, 2377-2382.
4. Linchao Mu,Yue Zhao, Ailong Li, Shengyang Wang, Zhiliang Wang, Jingxiu Yang, Yi Wang,Taifeng Liu, Ruotian Chen, Jian Zhu, Fengtao Fan, Rengui Li*, Can Li*. Enhancing charge separation on highsymmetry SrTiO3 exposed with anisotropic facets for photocatalyticwater splitting. Energy Environ. Sci., 2016, 9, 2463-2469.
5.Rengui Li, Xiuli Wang , ShaoqingJin, Xin Zhou, Zhaochi Feng, Zheng Li, Jingying Shi, Qiao Zhang and Can Li.Photo-induced H2 production from a CH3OH-H2O solution atquartz surface. Scientific Reports，2015,5:13457.
6.Rengui Li, Xiaoping Tao, RuotianChen, Fengtao Fan and Can Li, Synergetic effect of dual-cocatalyst on theactivity of p-type Cu2O crystal with anisotropic facets. Chem.Eur. J., 2015, DOI: 10.1002/chem. 201502562.
7.Rengui Li, Zheng Chen, Wen Zhao,Fuxiang Zhang, Kazuhiko Maeda, Baokun Huang, Shuai Shen, Kazunari Domen and CanLi. Sulfurization-assisted cobalt deposition on Sm2Ti2S2O5photocatalyst for water oxidation under visible light irradiation. J.Phys. Chem. C, 2013, 117,376-382.
8.Rengui Li, Yue Zhao and Can Li,Spatial distribution of active sites on ferroelectric PbTiO3photocatalyst for photocatalytic hydrogen production, Faraday Discus., 2017,DOI: 10.1039/C6FD00199H.
9.Rengui Li and Can Li.Photocatalytic water splitting on semiconductor-based photocatalysts, Adv.Catal., 2017, in press. (invited review)
