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在尺寸、形貌等引起的物理、化学性质调控同时，其杂质、能带工程和太阳光等光激发下的高效率光电转换问题已成为很多新能源应用的关键科学问题。我们从建立原子精度的合成方法学，到原子尺度(掺杂)到纳米尺度的异质界面调控合成，到光电催化等新能源应用开展研究：1)针对自清洁效应等引起的半导体纳米晶稳定掺杂问题，建立了逆向竞争的阳离子交换反应制备新方法，实现了纳米晶深度位置的取代位异价掺杂，实现了异价掺杂引起的导电类型等能带调控，获得了稳定的掺杂发光及光磁耦合、光电催化等应用； 2)针对大晶格失配度下异质界面构筑及功能传递问题，发展了阳离子交换反应实现金属/单晶半导体异质纳米结构的掺杂及异质界面协同调控的新方法，构建不同形貌下的Plasmon 贵金属/半导体异质界面，揭示其光化学能转换的机理，有效避免大晶格失配下多晶异质界面的载流子陷阱，实现了Plasmon 增强的高效光生电荷分离、热电子注入效率突破(达到48％)以及双模态SPR 耦合效应等，获得其在高效光催化/光电催化等光/化学能转换方面的应用。