1、新能源材料智能设计和制备：利用计算机模拟（第一性原理、第一性原理分子动力学、人工智能机器学习等）和实验研究相结合的方法探索电催化反应（HER、HOR、OER、C-N偶联等）、燃料电池、二次电池等领域中电极材料微观结构与性能之间的构效关系，利用高通量模拟与智能筛选技术，快速筛选出具有潜力的电极材料候选者，通过合成工艺，成功制备出既经济高效、性能卓越的电极材料。 2、油气催化转化机理与催化剂设计：通过计算机模拟与实验技术研究石油化工中脱硫、脱氮过程以及高附加值精细化工过程（如甲醇氧化等）的催化机理，设计并开发出一系列具有优异催化性能和高度选择性的新型催化剂，为石油化工行业的绿色和可持续发展注入新的活力。 3、油气田勘探开发微观机制：通过第一性原理、第一性原理动力学和分子动力学等多尺度模拟方法，研究深层油气的运移与成藏的微观动态机制以及探究油气田开发过程中涉及的各种的微观作用机理，旨在深化对深层油气成藏机制的理解，揭示油气藏形成的精细物理和化学过程，为油气田的高效勘探与开发提供坚实的理论支撑与科学依据。