再生能源研究中，水溶液中光催化氫氣的生產受到廣泛的重視。我們使用太陽能光觸媒分解水產生H₂和O₂具有高度可持續性，但是產物在光觸媒表面的逆反應導致H₂的產生效率低，研發仍需近一步突破。光催化重組生物質材料，例如葡萄糖（C₆H₁₂O₆）、蔗糖(C₁₂H₂₂O₁₁）和纖維素（(C₆H₁₀O₅)_n）來產生氫氣，其與光合作用結合能形成可持續的碳循環，是產生清潔氫燃料的理想模式。大多數研究都使用TiO₂作為光觸媒來重組生物質以產生H₂，但光能利用率不高。然而，碳或石墨烯基光觸媒對環境無害且對可見光敏感，是生產氫氣的理想觸媒。鄧教授團隊對於碳或石墨烯基光觸媒在用於生產氫氣的葡萄糖、糖或纖維素的重組中，進行了重要探索。研究成果證明，石墨烯奈米點是一種具潛力的觸媒，可以將生物質材料(如纖維素)以實用方式光重組為H₂，在420 nm的可見光照射下，H₂表觀量子產率達20%以上的記錄高點。

　　在再生能源研究中，水溶液中光催化氫氣的生產受到廣泛的重視。使用太陽能光觸媒分解水產生H₂和O₂具有高度的可持續性，但是產物在光觸媒表面的逆反應導致H₂的產生效率低，研發仍需進一步突破。光催化重組生物質材料，例如葡萄糖（C₆H₁₂O₆）、蔗糖(C₁₂H₂₂O₁₁）和纖維素（(C₆H₁₀O₅)_n）來產生氫氣，其光合作用結合能形成可持續的碳循環，是產生清潔氫燃料的理想模式。大多數研究都使用TiO₂作為光觸媒來重組生物質以產生H₂，但光能利用率不高。然而，碳或石墨烯基光觸媒對環境無害且對可見光敏感，是生產氫氣的理想觸媒，然其用於生產氫氣的葡萄糖、糖或纖維素的重組中，性能尚需要探索。

　　石墨烯是平坦的單分子層，包含緊密堆積在二維蜂窩狀晶格中的sp²鍵合的碳原子。能隙的缺乏限制了石墨烯在光能轉化中的適用性，因為光能轉化需要有限能隙的半導體材料。氧化石墨烯（GO）是一種石墨烯，具有能隙並且在基面和薄板邊緣上包含各種氧官能基。氧化石墨烯（GO）奈米材料的可調節電子結構使其成為光能轉換應用（包括光致發光，光伏和水分解的光催化）的潛力選擇對象。

　　石墨烯上的氧官能度擴大了能隙，並使GO易於分散在水溶液中。將雜原子摻雜到GO基質中可修復缺陷並調節電子結構以增加其光催化活性。我們報導了氮摻雜的GO量子點（NGOD）對水進行光催化重組為H₂和O₂的過程，而這些量子點乃由地表豐富的元素C、H、O和N所組成。NGODs既顯示p型電導率，又顯示n型電導率，具有電子特性類似於p-n光化學二極體。此種水分解的重組機制類似於生物光合作用。

　　我們也報導，可以將S和N引入GO基質中，以有效修復空位缺陷並促進光生電荷的分離，以加速觸媒上的界面反應。S和N共摻雜的GO量子點（SNGOD）顯示出高含量的N位於石墨烯片內部，並修復了基面的空位缺陷。SNGOD的外圍N和S官能基在N和S原子的石墨π軌道和非鍵合態之間產生電子共振，從而導致能隙的減小和光生電荷壽命的延長。以Pt為共觸媒的SNGOD在糖和葡萄糖光催化重組成H₂時表現穩定，在420 nm的單色光照射下，表觀量子產率分別為11％和7.4％。H₂生產中的高量子產率證明了在將生物質光催化重組為H₂時，使用石墨烯點的優越性。

　　對於實際應用，我們的研究已經證明了在SNGODs上，光催化重組纖維素以釋放H₂的效率很高。纖維素是生物質的主要成分，是由葡萄糖單元組成的均聚物，並不完全溶於水溶液。通過對纖維素進行預處理，我們在420 nm的單色光照射下，達到了H₂表觀量子產率為23％的記錄高點。