研究方向一：
可再生能源驱动的催化与能量转化
从储量丰富、价格低的钼矿等资源出发，发展限域生长和偶联锚定等策略构建高效的钼基金属间隙化合物催化材料；利用太阳能驱动的电化学工厂催化分解水制氢和CO2还原，获得容易存储和利用的氢能以及碳氢化合物；进而将电解水制氢与生物质电氧化反应耦合，降低制氢能耗同时获得高附加值化学品；组装以电催化氧化反应为核心的金属-空气电池等装置，实现太阳能转化的低压电的高效存储。通过尺寸控制、表面缺陷及d电子结构调节等手段，获得高效、稳定的电催化材料。结合原位XAFS及理论计算等方法阐明d电子相互作用、表面缺陷以及活性位等对性能的影响规律，为提高人工利用太阳能的效率奠定理论基础和实验依据。
研究方向二：
高效光催化纳米材料及传感器件制备及拓展农业领域应用
围绕太阳光催化过程中存在的电荷分离差、太阳光利用率低等关键问题，同时注重黑龙江省地方优势特色的铜、钼和石墨等矿产资源高效利用，致力于设计合成新型、高效的光催化纳米材料，实现光催化CO2还原、水氧化等太阳能资源的直接利用与转化。同时发展生物质转化、植物生长促进及粮食增产等的光催化技术，拓展在绿色农业领域的应用。助力实现“碳中和”目标和农业强国战略。重点通过发展条件可控的、时间分辨的原位瞬态吸收光谱方法等深入揭示光催化纳米材料体系的体相和界面电荷转移过程、光生载流子动力学过程及引发反应过程机制，为高活性光催化纳米材料的设计开发及应用等提供实验基础和理论支持。
研究方向三：
高效电光转化材料及节能器件
针对超低压高效电光转化材料及其节能器件研发的挑战，开发以太阳能低压电驱动的高性能分子基和有机无机复合型电光转化材料，实现高效“光→电→光”协同电光转换和光能再造。进而优化电光薄膜器件结构和性能，形成材料与器件的完整体系，将新材料产业向清洁照明、无源照明等高科技产业延伸。根据光电功能材料的分子及聚集态性质，主要围绕着器件中的电光转换过程、光电协同效应及其构效关系开展研究，综合运用稳态和时间分辨技术，并结合第二方向中激子和载流子动力学研究结果，建立关键光电过程的理论模型、明确影响因素和调控手段。通过优化材料本体和材料间兼容性，基本实现超低电压驱动和高效率等多功能协调统一，构建一批性能达到国际一流水平的太阳能直驱的电光转化器件，并探索其在日用照明、特种照明和功能光源等领域的应用。