围绕国家能源与环境领域重大需求，致力于氢气制取以及水、二氧化碳、低碳烷烃等小分子的催化活化与转化，以及VOCs和NOₓ等污染物的高效催化去除。重点开展新型碳/氮化物及复合结构催化材料的精准合成，发展“单原子”“原位封装”“点击锚定”等先进合成策略，构建纳米多级结构，探索其在催化反应中的结构-性能关系；提出非平衡等离子体与催化剂在纳米尺度下的协同机制，有效突破低温催化转化的热力学和动力学限制。已发表SCI论文150余篇，总被引9000余次，研究成果发表于Science、Nature、Chem、ACS Catalysis等国际高水平期刊，多次被Chemistry World、C&EN、新华社、央视网等国内外媒体报道。