主要研究方向
（1）多孔材料设计及气体吸附/分离行为研究：
采用DFT、GCMC和MD方法结合的多尺度模拟技术，研究CO2等小分子气体在多孔材料中的吸附及分离行为；探究多孔材料的孔隙拓扑结构、气体分子与材料稳定性分析、材料的电子结构分析、气体与材料之间的相互作用方式等；通过对多孔材料进行功能化设计，提高材料吸附与分离性能，明确材料与气体分子间的作用机理，为多孔纳米材料的设计开发提供理论指导。
（2）能源催化剂设计、合成、评价及表界面机制研究：
从高效非贵金属催化剂设计合成出发，围绕催化剂活性中心的氧化还原状态、表界面结构、相互作用等精细结构调控，开发了多种能源催化剂用于电水制氢/制氧、还原CO2制多碳烯/烷烃、柴/汽油加氢脱硫等；采用分子模拟方法，研究催化剂表界面催化反应过程，明确活性位点催化行为本质，为高效催化剂设计开发提供理论指导。
（3）新型功能有机小分子合成及应用研究：
开展具有重要物理化学及环境能源应用价值的功能有机小分子的设计、合成及功能性研究。采用理论模拟方法，以目标功能为导向，理性设计新型分子结构；探索高选择性、高效经济、环境友好的化学合成工艺；开发制备具有醛基、氨基、叠氮等特定功能基团的新型化学结构；基于有机小分子的设计合成，进一步拓展新型有机、有机－无机复合材料在气体分离、能源催化、储能电极等领域的应用。
（4）油气田开发与CO2地质封存研究：
采用DFT、GCMC和MD方法结合的多尺度模拟技术，研究深层/致密/页岩中油气赋存、驱替、运移等现象，采用气驱、水驱、聚合物驱等多种手段提高油气采收率，随后探究地质结构中CO2的滞留、溶解以及矿化埋存现象，同时对CO2驱油与地质埋存中气窜及防窜控制关键问题进行研究。明确工程问题中的基础科学原理，探究油气开发的微观作用机制，实现微观-介观-宏观的跨量级的连贯研究。
（5）柔性自支撑储能电极的开发及应用基础研究：
开展柔性自支撑电化学储能电极材料（超级电容器、二次电池等）的设计、合成及应用研究，在不同的集流体基底上原位构筑活性物质的微纳米结构，直接裁剪即可组装电容器、电池等进行测试和使用，在保证高容量、高稳定性的同时，避免了传统电极制备的复杂工艺，有望实现为可穿戴元器件供能。
