黄少铭教授工作室主要从事低维材料包括纳米结构碳材料、二维材料、多孔材料、光子晶体等以及在储能器件、光电器件、光电催化等应用。近年来，取得了系列重要进展。
（1） 储能材料与器件应用：
动力电池技术研发面临的主要瓶颈是如何提高能量密度及安全性。锂硫电池和固态金属电池是解决动该瓶颈的可行且有效的途径。对于固态动力电池，高性能的固态电解质材料是关键。本工作室通过材料设计和纳米限域效应（限域聚合和限域封装），研发了一系列金属有机框架材料（MOFs）基新型固态电解质，室温离子电导率~10-3 s/cm。结合表界面调控技术，实现了高性能的固态金属电池。相关工作发表在Adv. Mater. 和 Adv. Funct. Mater. 上（Adv. Mater., 2023, 35, e2304685; 2024, 36, e2401284；Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2314296）。为未来研发实用高性能高安全性全固态动力电池打下了良好基础。
通过缺陷工程、活性位点和传质协同以及限域负载等策略，研发了一系列MOFs基插层膜或正极载硫材料，有效地吸附和催化转化多硫离子，抑制其穿梭效应和提高反应动力学。相关的成果发表在Angew. Chem. Int. Ed., 2024, 63, e202318859；Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2314296；ACS Nano, 2024, 18, 12820; ACS Energy Lett., 2023, 8, 5107)
同时，在钙硫电池（Adv. Mater., 2024, 36(15), 2311127；Adv. Funct. Mater., 2024, 34, 2313441）、钠（钾）离子电池（Adv. Energy Mater., 2024, 2402110；Chem. Eng. J., 2024, 498, 154873）、锂金属负极（Nano Energy, 2024, 129, 110081），以及钙钛矿电池（Adv. Funct. Mater., 2024, 34, 2400274；34, 2401951）都取得了重要进展。
（2）纳米结构光催化剂及其催化性能
构建异质结是光催化系统中促进光生载流子分离和提高光生电子利用率的有效方法之一。通过设计和构建中空结构ZnSe/TiO2 S型异质结（h-ZnSe/Pt@TiO2），实现了在纯水中将纤维素高效转化为氢气和甲酸。并证明该催化剂具有良好通用性（Adv. Mater., 2023, 36, 2307962; Chem. Eng. J., 2024, 489, 151331）。针对光催化二氧化碳还原生成甲酸存在产率低、选择性、稳定性和循环性差等问题，利用Bi2O2CO3中Bi3+的自光还原性质，在Bi2O2CO3纳米片上原位形成Bi单质纳米颗粒的同时形成Bi空位，构建了Bi单质和Bi2O2CO3的异质结。实现了高效可再生循环的光催化二氧化碳还原选择性产甲酸。（Energy Environ. Sci., 2024, 17, 6245）
（3）光子晶体及应用
基于非密堆积光子晶体（NPCs）的周期性结构对可见光具有选择性反射而具有结构色，通过结合非密堆积力致色变光子晶体和相变材料，制备了一种具有热开-关特性和多色记录-擦除功能的新型力致色变光子晶体纸张。通过加热挤压后的光子晶体纸张，可对已记录的结构色进行擦除。基于上述特性，发展了基于光子晶体纸张的新型多色、高分辨无油墨印刷术，实现了对同一纸张重复擦写。该新型光子晶体纸张的发展和大范围使用将有助于减少环境污染、一次性油墨和纸张的使用。同时，非密堆积光子晶体材料可用于多级防伪、信息加密、智能窗户、无油墨印刷、多色显示器、传感器和光学器件中。相关的工作发表在Nat. Commun., 2024,15, 5643; Adv. Funct. Mater., 2024, 34, 2310861; Chem. Eng. J., 2024, 497, 154637; Mater. Today Nano, 2024, 26, 100481; J. Colloid Interface Sci., 2024, 662, 774; ACS Appl. Mater. Interface, 2024,16, 2740.
上述工作是与广东工业大学和绍兴文理学院合作完成的。国科大杭高院是所有论文的署名单位，并均是通信单位。黄少铭教授是最后的通信作者。
