1、 半导体微纳器件与智能感知
面向煤矿安全，独创了基于钙钛矿纳米晶的气体传感器，应用于煤矿深井下低浓度危险气体(瓦斯、CO、CO2、H2S)的实时监测，并结合高性能气敏材料与机器学习算法，可实现混合气氛中危险气体种类和浓度的精准识别，成果发表在ACS Sensors上。面向矿业工程和地质工程无损检测土壤力学性能的挑战，首次提出可实时监测土壤力学性能的非接触式半导体高性能湿度传感器，为煤矿漏风检测、地质安全、核能泄漏监测预警提供助力，成果发表在Physica Status Solidi (RRL)上。目前该研究方向仅2023、2024年两年内就已经在SCI期刊上发表论文近20篇，其中14篇为一区或中文卓越期刊论文。
2、 钙钛矿太阳能电池及光伏胶膜
在钙钛矿太阳能电池领域，课题组首次提出了一种新型含同质结空穴传输薄膜，揭示了双层薄膜内建电场对钙钛矿电池界面载流子输运的影响机制，相关研究结果发表在ChemSusChem（IF=9.14，中科院1区top期刊）上，围绕同质结空穴传输薄膜，我们进一步研究了薄膜内有效场和内建电场等场效应作用，通过材料设计与理论计算，构建了有效场和内建电场协同促进钙钛矿电池界面载流子输运的空穴传输薄膜。相关研究结果发表于Adv. Mater. Interface。
在晶硅光伏电池胶膜领域，开发了一种ZnO包覆的钙钛矿量子点/EVA复合的颜色转换薄膜，可提升晶硅太阳能电池的绝对效率值达1.18%。相关研究结果近期发表在Solar RRL期刊上（IF=9.173，中科院1区top期刊）。
3、 光催化分解水制氢及CO2还原
氢能是一种高能量密度的清洁能源，然而传统方法制取氢气往往会带来较高能耗和CO2排放。光催化过程是一种低成本制备氢气的方法，它可以在常温、常压下进行，但如何提高材料在可见光或太阳光辐照下的催化析氢速率和稳定性成为全世界公认的难题，被誉为化学王冠上的明珠。
近年来，课题组通过理论计算与实验相结合，以进一步改善和提高光化学转换效率为目标，在光（电）催化分解水制氢研究方面做出有特色的研究成果，开发出一系列适用于太阳光分解水高效制氢的低维半导体材料。课题组成员已在材料、电化学相关刊物Mater. Today，Nat. Commun., ACS Energy Lett，Appl. Catal. B，Nano Research等杂志上发表第一及通讯作者SCI 学术论文60余篇，总计被引用1000余次。
4、 钠（钾）离子电池电极材料
主要研究碱金属离子电池电极材料的控制合成及电解液/电极界面性质。在碳、碳基复合材料、氧化物负极，普鲁士蓝类似物、磷酸盐正极，以及钠钾离子的电解液添加剂的制备及性能研究方面取得了多项突破。已在材料、电化学相关刊物Small，Journal of Materials Chemistry A, ACS Applied Materials & Interfaces, Nano Research, Electrochimica Acta 等杂志上发表第一及通讯作者SCI 学术论文40 余篇，总计被引用2000余次，单篇最高被引310 次，三篇论文入选ESI 高引论文。