1. 石墨烯基能源材料结构设计与调控

   研究了石墨烯基碳材料的生长机理，利用石墨烯晶格缺陷以及石墨层之间狭小的空间的限域作用，实现了金属催化活性组分跨尺度结构调控，增强金属-载体效应，调节电子结构，提升ORR、OER与HER等电催化性能。

2. 二维金属基电催化材料与器件

   综合运用形貌控制、相调控、晶面调控、应力调控等手段，增加催化剂本征活性，提升材料传质、传电能力，开发出性能优异的金属基二维纳米筛电催化材料，有效提高电解水、燃料电池等能源转化器件的性能。

3. 二维新能源材料原子结构与电子结构表征

   解决了石墨烯、BN等二维材料易受电子束辐照损伤的难题，对B, C, N, O等轻元素原子直接观测，结合原位外场电子显微技术对二维晶体材料的原子结构和电子结构的精确调控提出了新的思路。

4. 二维半导体材料与光电器件

    开发黑磷、MoS2 、WS2等新型二维材料的绿色合成工艺，通过掺杂、表面修饰等手段精确调控其原子结构和电子结构，有效提高LED，OLED，太阳能电池等光电转换系统的工作效率。