1. 针对现有生物传感灵敏度低等关键性问题，突破纳米尺度催化材料的研究思路结合仿生设计发展新型原子尺度材料，尤其是单原子催化剂，结合其优异的催化活性，实现生物传感的催化信号放大。在原子尺度材料调控，原子尺度效应增敏机制探索和分析新方法构建等方面为实现高灵敏的生物传感提供新的解决方案。

（1）原子尺度材料仿生设计合成

（2）仿生催化与生物分析

（3）纳米生物催化

（4）单原子催化与传感

（5）光电催化与传感 

2. 围绕国家能源发展战略，瞄准电化学能源转化中的关键难题，以燃料电池和电解水器件的催化剂为研究对象，致力于原子尺度催化剂尤其是单原子催化剂的设计、结构调控、表/界面性质及其内在催化机制探究，注重交叉前沿研究和前瞻性，发展高性能的电催化剂。