主要从事环境污染控制化学与纳米材料学的研究，涉及到水和废水、空气的污染化学及其控制，具体包括：

1. 室内、车内等密闭空间污染净化技术

（1）空气中甲醛、挥发性有机物、嗅味物质的去除技术：如光催化、室温催化、低温催化、催化臭氧氧化、吸附材料

（2）无机污染物的去除技术：微量CO、氨气、硫化氢等的吸附、催化氧化、催化臭氧氧化

（3）臭氧催化分解材料

（4）空气中耐药菌及其抗性基因的破坏

（5）研究开发针对不同室内环境如医院、家居、实验室、游泳馆、密闭空间的室内空气净化器

2. 室内、车内空气污染化学

（1）材料污染物释放规律：研究室内、车内材料室内空气污染化学：

（2）人体污染物释放规律

（3）宠物污染物释放规律

（4）嗅味物质识别

3. 水污染控制化学与材料

（1）高级氧化水处理技术：研究多相光催化氧化、催化臭氧氧化、Fenton试剂法、电化学氧化及其相应的高效长寿命催化材料

（2）新污染物的化学转化：研究调控水中新有机污染物水解、还原、光化学、光催化降解及其中间产物（副产物）的生成

（3）水和废水深度处理集成工艺：综合运用化学转化、絮凝、吸附与生物处理达到水和废水的深度处理，优化工艺参数

4. 生物质的转化与利用

研究生物质碳化及碳化产物的利用、热解焦油的转化与利用

长期从事室内空气和水污染控制技术和净化材料研究，作为负责人完成国家863计划课题3项、国家科技攻关计划课题1项、国家自然科学基金9项，发表学术论文240余篇，一作专著《光催化材料及其在环境净化中的应用》获中国石油和化学工业联合会优秀出版物奖图书奖一等奖。作为专家组组长编制国家强制性标准—“GB36246-2018中小学合成材料面层运动场地”， 为遏制毒跑道事件的发生、保障广大中小学师生健康做出了贡献。近年来在室内甲醛、挥发性有机物、臭氧污染控制材料方面取得较大进展，实现室温高效催化分解甲醛的二氧化锰材料量化生产与应用，研制的甲醛分解片、活性锰复合滤网销量超过50万套，为多个企业累计数万台空气净化器提供除甲醛滤网，创造显著的社会和经济效益。针对室外大气臭氧污染以及空气净化中产生的臭氧副产物，研制出水汽共存条件下长效稳定分解臭氧的滤网，2020年起用于建筑物空气消毒系统，消除等离子体空气消毒产生的臭氧副产物，保障空气消毒系统的安全。

在研项目：

1. 北京水木宇杰环境科技有限公司：低浓度异味VOCs的室温催化分解材料研发（2024-2027）

2. 营口盼盼硅藻材料集团有限公司：负载型活性锰超细粉末的研制（2023-2026）

3. 北京水木宇杰环境科技有限公司：185nm光催化净化装置及臭氧分解材料开发（2018-2026）

已完成的重要项目（近10年）：

1. 国家自然科学基金项目：185nm紫外催化超快安全空气消毒机理及其性能优化研究（2021-2024）

2. 广东佛山市顺德区核心技术攻关项目：低温等离子体催化氧化关键技术研究及应用（2021-2024）

3. 广东美的集团：臭氧净化技术（2021-2023）

4. 国家自然科学基金面上项目：高性能臭氧分解催化材料的研制及其在新风净化系统中的适用性研究（2019-2022）

5. 国家自然科学基金面上项目：超薄水钠锰矿纳米片结构调控及其催化分解室内空气中甲醛的研究（2017-2020）

6. 国家自然科学基金国际交流与合作项目：纳米材料对纳秒脉冲放电等离子体产生臭氧的作用及机理研究（2014-2016）

7. 国家自然科学基金面上项目：纳米氧化铟形貌调控及其光催化降解全氟辛磺酸的机理研究（2012-2015）

8. 国家自然科学基金创新群体项目：多介质复合污染与控制化学（2013-2018）

9. 国家863计划项目：室内空气净化技术与设备开发（2012-2015）

10. 苏州-清华创新引领行动专项：高效清除VOCs和恶臭污染的等离子体协同催化技术和产品（2016-2019）

11. 清华大学校内自主科研课题：纳米材料催化净化环境微污染物的研究（2010-2012）

12. 国家文物局：大悲阁微环境监测与预警研究（2011-2014）

13. 重庆大足石刻研究院：千手观音环境监测（2015-2018）

14. 中国环境科学学会：水蚯蚓原位消解污泥技术验证（2011-2012）

15. 美的清湖净水设备有限公司：炭纤维滤芯研究与应用（2017-2018）

16. 日本东芝株式会社：水处理光触媒材料（2012-2015）

1. 2024年中国商业联合会科学技术奖二等：新型微间隙晶体增强等离子体共性净化技术在家电产品的研究与应用

2. 2023年 校先进工作者

3. 2021年 清华大学优秀博士学位论文指导教师

4. 2018年 军队科技进步二等奖： 超重力耦合VUV高能催化处理导弹液体推进剂污染技术研究

5. 2018年指导的博士生荣少鹏的毕业论文“改性水钠锰矿型二氧化锰催化分解甲醛的研究”被评为清华大学优秀博士学位论文

6. 2017年第一作者专著《光催化材料及其在环境净化中的应用》被评为中国石油和化学工业联合会优秀出版物奖图书奖一等奖

7. 2017年研发的“甲醛分解片”荣获2017年度全国室内车内环保行业创新产品技术奖

出版著作、编制国家标准：

1. GB 36246-2018 中小学合成材料面层运动场地，第1编制人

2. 张彭义，冯利利 译. 环境有机化学反应机理，北京：机械工业出版社，2017年8月

3. 张彭义，杨亚洁 译. 全球视角下的大气化学，北京：机械工业出版社, 2017年5月

4. 张彭义，贾瑛 著。光催化材料及其在环境净化中的应用。化学工业出版社。北京，2016.7

5. 张彭义 译. 玛斯切雷恩 著. 紫外光在水和废水处理中的应用，北京：机械工业出版社, 2013年12月

6. 張彭義,余 剛執筆編集. 中國環境ビジネス現状と將来予測. 神鋼リサ－チ株式会社監修發行:日本東京, 2002年2月28日.

7. 張彭義, 楊宏偉執筆編集.中国にぉけゐ水質環境ビジネス. 神鋼リサ－チ株式会社監修發行:日本東京, 2004年3月

发表文章：至今共发表期刊论文240余篇，代表性论文如下：

1. Yuxuan Li, Pengyi Zhang^*, Yan Liu. Single atom Pd anchored-MnO confined in porous carbon matrix for low-level VOCs removal at room temperature. Applied Catalysis B: Environment and Energy, 2024, 355, 124139

2. Huinan Li, Pengyi Zhang^*, Jingbo Jia, Xianjie Wang, Shaopeng Rong. A cobalt-vacant Co₃O₄ as a stable catalyst for room-temperature decomposition of ozone in humid air. Applied Catalysis B: Environment and Energy, 2024, 340, 123222

3. Yankai Xie, Xiaojing Zhu, Pengyi Zhang^*, Shan Wang. Rapid inactivation of antibiotic resistance genes and virulence genes in the building ventilation duct by UV185+254 irradiation. Chemical Engineering Journal, 2024, 487, 150635

4. Zhang Wu, Pengyi Zhang^*, Shaopeng Rong, Jingbo Jia. Creating water-resistant oxygen vacancies in δ-MnO₂ by chlorine introduction for catalytic ozone decomposition at ambient temperature. Applied Catalysis B: Environmental, 2023, 335, 122900

5. Sadia Rehman, Xianming Zheng, Pengyi Zhang^*. Green synthesis of a superhydrophobic metal-organic gel for the capture of trace volatile organic compound from humid air. Journal of Hazardous Materials, 2023, 441, 129852

6. Xianming Zheng, Sadia Rehman, Pengyi Zhang^*. Room temperature synthesis of monolithic MIL-100(Fe) in aqueous solution for energy-efficient removal and recovery of aromatic volatile organic compounds. Journal of Hazardous Materials, 2023, 442, 129998

7. Yankai Xie, Xiaojing Zhu, Pengyi Zhang^*, Shan Wang, Jie Yang, Jinge Li. Cost-effective instant air disinfection for building ventilation system by a combination of UV and micro-static electricity. Chemical Engineering Journal, 2023, 454, 140231

8. Tingxia Hu, Shanhong Sui, Jiale Li, Pengyi Zhang^*. Room-temperature catalytic removal of indoor trace hexanal by weakly crystallized MnO₂ ultrafine nanowires. Building and Environment, 2022, 226, 109701.

9. Yongshuai Qu, Xianming Zheng, Keke Ma, Weiwei He, Shan Wang, Pengyi Zhang^*. Facile coating of MnO2 nanoparticles onto polymer fibers via friction-heating adhesion for efficient formaldehyde removal. Chemical Engineering Journal, 2022, 430, 132954

10. Tongzhou Xu, Pengyi Zhang^*, Huiyu Zhang. Ultrathin δ-MnO₂ nanoribbons for highly efficient removal of a human-related low threshold odorant - acetic acid. Applied Catalysis B: Environmental 309 (2022) 121273

11. Ranran Cao, Lianxin Li, Pengyi Zhang^*. Macroporous MnO₂-based aerogel crosslinked with cellulose nanofibers for efficient ozone removal under humid condition. Journal of Hazardous Materials, 2021, 407, 124793

12. Ranran Cao, Lianxin Li, Pengyi Zhang^*, Lele Gao, Shaopeng Rong. Regulating oxygen vacancy in ultrathin δ-MnO2 nanosheets with superior activity for gaseous ozone decomposition. Environ. Sci.: Nano, 2021, 8, 1628 – 1641.

13. Yu Zhang, Hong Zheng^*, Pengyi Zhang^*, Qi Zuo. A facile method to achieve dopamine polymerization in MOFs pore structure for efficient and selective removal of trace lead (II) ions from water. Journal of Hazardous Materials, 2021, 408, 124917. 15 April 2021

14. Xianming Zheng, Huiyu Zhang, Sadia Rehman, Pengyi Zhang^*. Energy-efficient capture of volatile organic compounds from humid air by granular metal organic gel. Journal of Hazardous Materials, 2021, 411, 125057

15. Xianming Zheng, Zhang Wu, Jie Yang, Sadia Rehman, Ranran Cao, Pengyi Zhang^*. Metal-organic gel derived N-doped granular carbon: remarkable toluene uptake and rapid regeneration, ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13(15), ‏ 17543-17553

16. Huiyu Zhang, Xianming Zheng, Tongzhou Xu, Pengyi Zhang^*. Atomically dispersed Y or La on birnessite-type MnO₂ for the catalytic decomposition of low-concentration toluene at room temperature. ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13(15), 17532-17542

17. Xianming Zheng, Shuai Liu, Sadia Rehman, Zehui Li, Pengyi Zhang^*. Highly improved adsorption performance of metal-organic frameworks CAU-1 for trace toluene in humid air via sequential internal and external surface modification. Chemical Engineering Journal, 389 (2020) 123424

18. Shaopeng Rong, Taohong He, Pengyi Zhang^*. Self-assembly of MnO₂ nanostructures into high purity three-dimensional framework for high efficiency formaldehyde mineralization. Applied Catalysis B: Environmental, 2020, 267, 118375

19. Lianxin Li, Pengyi Zhang^*, Ranran Cao. Porous manganese oxides synthesized with natural products at room temperature: A superior humidity-tolerant catalyst for ozone decomposition. Catalysis Science & Technology, 2020, 10, 2254 – 2267

20. Tongzhou Xu, Hong Zheng^*, Pengyi Zhang^*. Isolated Pt single atomic sites anchored on nanoporous TiO2 film for highly efficient photocatalytic degradation of low concentration toluene. Journal of Hazardous Materials, 2020, 388, 121746

21. Huiyu Zhang, Shanhong Sui, Xianming Zheng, Ranran Cao, Pengyi Zhang^*. One-pot synthesis of atomically dispersed Pt on MnO₂ for efficient catalytic decomposition of toluene at low temperatures. Applied Catalysis B: Environmental 257 (2019) 117878

22. Shanhong Sui, Pengyi Zhang^*, Huiyu Zhang, Ranran Cao. Low-temperature catalytic degradation of an indoor odorous pollutant hexanal by γ-MnOOH: the effect of Mn vacancy. Chinese Journal of Catalysis, 2019, 40 (10):1525–1533

23. Yang Liu^*, Hao Zhou, Ranran Cao, Xingyun Liu, Pengyi Zhang^*, Jingjing Zhan, Lifen Liu. Facile and green synthetic strategy of birnessite-type MnO₂ with high efficiency for airborne benzene removal at low temperatures. Applied Catalysis B: Environmental. 2019, 245:569-582

24. Shaopeng Rong, Pengyi Zhang^*, Fang Liu, Yajie Yang. Engineering crystal facet of α-MnO2 nanowire for highly efficient catalytic oxidation of carcinogenic airborne formaldehyde. ACS Catalysis, 2018, 8, 3435−3446

25. Fang Liu, Shaopeng Rong, Pengyi Zhang^*, Lele Gao. One-step synthesis of nanocarbon-decorated MnO₂ with superior activity for indoor formaldehyde removal at room temperature. Applied Catalysis B: Environmental, 2018, 235, 158-167

26. Jinlong Wang, Jun Li, Pengyi Zhang^*, Gaoke Zhang^*. Understanding the "seesaw effect" of interlayered K+ with different structure in manganese oxides for the enhanced formaldehyde oxidation. Applied Catalysis B, 2018, 224, 863-870

27. Jinlong Wang, Gaoke Zhang,^* Pengyi Zhang^*. Graphene-assisted photothermal effect promoting catalytic activity of layered MnO2 for gaseous formaldehyde oxidation. Applied Catalysis B: Environmental, 2018, 239:77-85

28. Shaopeng Rong, Pengyi Zhang^*, Yajie Yang, Lin Zhu, Jinlong Wang, Fang Liu. MnO₂ framework for instantaneous mineralization of carcinogenic airborne formaldehyde at room temperature. ACS Catalysis, 2017, 7(2), 1057−1067

29. Jinlong Wang, Jinge Li, Chuanjia Jiang, Peng Zhou, Pengyi Zhang^∗ , Jiaguo Yu^*. The effect of manganese vacancy in birnessite-type MnO₂ on room-temperature oxidation of formaldehyde in air. Applied Catalysis B, 2017, 204: 147–155

30. Lin Zhu, Jinlong Wang, Shaopeng Rong, Haiyan Wang^*, Pengyi Zhang^*. Cerium modified birnessite-type MnO₂ for gaseous formaldehyde oxidation at low temperature. Applied Catalysis B, 2017, 211: 212–221

31. Chuanjia Jiang, Dandan Li, Pengyi Zhang^*, Jinge Li, Juan Wang, Jiaguo Yu^*. Formaldehyde and volatile organic compound (VOC) emissions from particleboard: Identification of odorous compounds and effects of heat treatment. Building and Environment. 2017, 117:118-126

32. Jingbo Jia, Pengyi Zhang^*, Long Chen. Catalytic decomposition of gaseous ozone over manganese dioxides with different crystal structures. Applied Catalysis B. 2016, 189: 210–218.

33. Shaopeng Rong, Pengyi Zhang^*, Jinlong Wang, Fang Liu, Yajie Yang, Guoliang Yang, Song Liu. Ultrathin manganese dioxide nanosheets for formaldehyde removal and regeneration performance. Chemical Engineering Journal. 2016, 306:1172-1179

34. Jinlong Wang, Pengyi Zhang^*, Jinge Li, Chuanjia Jiang, Rizwangul.Yunus, Jeonghyun Kim. Room-temperature oxidation of formaldehyde by layered manganese oxide: effect of water. Environmental Science & Technology, 2015, 49 (20):12372–12379

35. Tongzhou Xu, Hong Zheng^*, Pengyi Zhang^*, Wei Lin, Yumiko Sekiguchi. Hydrothermal preparation of nanoporous TiO₂ films with exposed {001} facets and superior photocatalytic activity. Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3(37): 19115-19122

36. Ling Jin, Pengyi Zhang^*. Photochemical decomposition of perfluorooctane sulfonate (PFOS) in an anoxic alkaline solution by 185 nm vacuum ultraviolet irradiation. Chemical Engineering Journal, 2015, 280: 241–247

37. Ling Jin, Pengyi Zhang^*, Tian Shao, Shiliang Zhao. Ferric ion mediated photodecomposition of aqueous perfluorooctane sulfonate (PFOS) under UV irradiation and its mechanism. Journal of Hazardous Materials. 2014, 271:9-15.

38. Jeonghyun Kim, Pengyi Zhang^*, Jinge Li, Jinlong Wang, Pingfeng Fu. Photocatalytic degradation of gaseous toluene and ozone under UV254+185 nm irradiation using a Pd-deposited TiO₂ film. Chemical Engineering Journal, 2014, 252:337-345

39. Zhenmin Li, Pengyi Zhang^*, Tian shao, Jinlong Wang, Ling Jin and Xiaoyun Li. Different nanostructured In2O3 for photocatalytic decomposition of perfluorooctanoic acid (PFOA). Journal of Hazardous Materials 2013, 260:40-46

40. Tian Shao, Pengyi Zhang^*, Ling Jin, Zhenmin Li. Photocatalytic decomposition of perfluorooctanoic acid in pure water and sewage water by nanostructured gallium oxide. Applied Catalysis B: Environmental. 2013, 142-143:654-661

41. Xiaoyun Li, Pengyi Zhang^*, Zhenmin Li, Junjie Cao, Tian Shao. Efficient photocatalytic decomposition of perfluorooctanoic acid (PFOA) by indium oxide and its mechanism. Environmental Science & Technology, 2012, 46(10):5528-5534

42. Zhenmin Li, Pengyi Zhang^*, Tian shao, and Xiaoyun Li. In₂O₃ nanoporous nanospheres: a highly efficient photocatalyst for decomposition of perfluorooctanoic acid. Applied Catalysis B, 2012, 125: 350-357.

43. Pingfeng Fu, Pengyi Zhang^*, Jia Lia. Photocatalytic degradation of low concentration formaldehyde and simultaneous elimination of ozone by-product using palladium modified TiO₂ films under UV254+185nm irradiation. Applied Catalysis B, 2011, 105(1-2): 220-228

44. Pingfeng Fu, Pengyi Zhang^*. Uniform dispersion of Au nanoparticles on TiO₂ film via electrostatic self-assembly for photocatalytic degradation of bisphenol A. Applied Catalysis B: Environmental 2010, 96(1-2):176-184

45. Yuan Wang, Pengyi Zhang^*, Gang Pan, Hao Chen. Ferric ion mediated photochemical decomposition of perfluorooctanoic acid (PFOA) by 254nm UV light. Journal of Hazardous Materials. 2008, 160(1):181-186

46. Jing Chen, Pengyi Zhang^*, Jian Liu. Photodegradation of perfluorooctanoic acid by 185 nm vacuum ultraviolet light. Journal of Environmental Sciences-China. 2007, 19(4):387-390

47. Pengyi Zhang, Juan Liu and Zhongliang Zhang. VUV photocatalytic degradation of toluene in the gas phase. Chemistry Letters. 2004, 33(10): 1242-1243

48. Zhang Pengyi, Liang Fuyan, Yu Gang, Chen Qing, Zhu Wanpeng. A comparative study on decomposition of gaseous toluene by O₃/UV, TiO₂/UV and O₃/TiO₂/UV. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 2003, 156 (1-3): 189-194

49. 张彭义,余刚,蒋展鹏. 挥发性有机物和臭味的生物过滤处理. 环境污染治理技术与设备, 2000, 1(1):1-7

50. 张彭义，余刚，蒋展鹏。半导体光催化剂及其改性技术进展，环境科学进展，1997,5(3):1-10

申请专利、注册软件：

受权中国发明专利、日本专利和美国专利共30余件，15项代表性发明专利如下：

1. 张彭义, 祝万鹏, 李来胜, 余刚, 蒋展鹏, 韩文亚, 简丽. 臭氧光催化-生物活性炭深度净化水的方法. 发明专利号 ZL 03123031.8 申请时间2003年4月28日，授权公告日：2004年10月27日

2. 张彭义, 韩文亚, 刘娟, 张忠良, 陈崧哲, 祝万鹏. 一种真空紫外光催化净化空气和水的装置. 发明专利号ZL 03 1 49785.3 申请时间2003年8月6日，授权公告日2007年3月14日

3. 张彭义, 王媛. 溶解性铁盐诱导光化学降解全氟取代化合物的方法. 发明专利号：ZL 200710121928.5申请时间2007年9月18日，授权公告日2011年11月9日

4. 张彭义, 王 娟, 野泽康平, 中田祐志. 有害物质去除装置及使用其进行空气净化的空气净化装置. 发明专利号ZL 201010129244.1申请时间2010年3月18日，授权公告日：2014年1月1日

5. 张彭义，邵田，金玲，李振民，张博. 一种纳米氧化镓及其应用. 发明专利号ZL 201210581287.2，申请时间2012年12月27日，授权公告日：2014年11月26日

6. 张彭义, 李金格, 王金龙. 空气净化材料及其制备方法和应用. 发明专利号ZL 2013 1 0139928.3，申请时间2013年4月22日，授权公告日：2016年3月30日。

7. 张彭义, 王金龙, 李金格, 金廷炫, 孙振轩, 热孜万古丽•玉奴斯. 一种净化空气的材料及其制备方法和应用. 发明专利号ZL 2014 1 0455990.8，申请时间2014年9月9日，授权公告日2017年4月5日。

8. 张彭义, 郑红, 徐同舟, 関口裕実子. 光触媒用二酸化チ タ ン 膜お よ び そ の 製造方法. 日本特願申请号2016-051454，申请时间平成28年43月15日（2016年3月15日）；日本特许第6494548号，授权公告日平成31年3月15日（2019年3月15日）

9. 张彭义,刘芳. 一种净化空气材料的制备方法及应用. 发明专利申请号201610280178.5，申请时间2016-04-28，授权公告日：2018年8月3日

10. 张彭义，曹冉冉，刘阳。用于臭氧分解的催化剂的制备方法。发明专利号ZL 2018 1 0241220.1，申请时间2018年3月22日。授权公告日2019年11月22日。授权公告号CN 108579729 B

11. 张彭义，李连欣。臭氧分解催化剂及其制备方法与应用，专利权人：清华大学;南京宇杰环境科技有限公司。申请日：2019年11月27日，申请号：2019111809756；专利号：ZL 2019 1 1180975.6；授权公告日2020年10月16日

12. 张彭义，郑红，杨宏伟，张煜，左琪，喻杰，唐婕，蔡雪刚，麦嘉杰。使活性碳纤维净水材料卫生安全浸泡 pH 达标的改性方法。发明专利号2018 1 0619143.9，申请时间2018年6月15日。授权公告日：2021年6月18日。授权公告号：CN 110605094 B

13. Zhang Pengyi, Cao Ranran, Liu Yang. Method for making catalyst for ozone decomposition. Application No: 17/024,615, Patent No. 11364483. 授权日期：6/21/2022，申请日期Sep. 17, 2020

14. 张彭义，曹冉冉，高乐乐。臭氧分解催化剂及其制备方法与应用。申请日：2019年11月27日，发明专利号：ZL 2019 1 1180332.1，授权公告日：2022年3月29日。

15. 张彭义，吴章。氯掺杂锰氧化物及其制备方法和应用及分解臭氧的方法。发明专利号：202310198557.X，申请时间2023年3月1日，授权日期：2025年3月11日。