1.探索制备具有优异力学和电学性能的碳纳米管/聚合物纳米复合材料；探讨石墨烯在聚合物基体中均匀分散的途径和手段，制备性能优异的石墨烯/聚合物纳米复合材料。研究石墨烯对小分子气体和溶剂的阻隔行为及其阻隔机理，探讨石墨烯的表面性质、用量、界面强度以及成形加工方法等各种因素对阻隔性能的影响，具体研究石墨烯复合材料H₂O，O₂，乙醇等极性溶剂以及甲苯、二甲苯和汽油等非极性溶剂的阻隔性能。

2.锂离子电池广泛应用于各种移动设备、电动汽车的主要电源。在国家发展新型能源材料、低碳能源开发的产业规划下，本课题组以锂离子电池新型电极材料为研究方向，研究多种体系的电极纳米复合材料，例如碳基锂离子电池负极材料、多元金属氧化物锂离子电池负极材料、高电压（5V）、高容量锂离子电池正极材料等。

碳基锂离子电池负极材料           多元金属氧化物锂离子电池负极材料

高电压（5V）、高容量锂离子电池正极材料

3.锂硫电池具有极高的理论能量密度（1675 mAh g^-1），是有着极大的应用前景的化学电源。但是其硫正极的低导电性和穿梭效应，导致了电池活性物质的损失、电池稳定性不强，限制了其实际的应用。本课题组通过各种策略手段，例如碳材料复合、纳米结构包覆、制备金属多硫化物正极材料、化学吸附、催化转换等，以实现提高锂硫电池稳定性的目的。

锂硫电池结构示意图

4.太阳能作为未来最具潜力的绿色能源，解决能源危机的最优选择，而太阳能电池是将光能转化为直接使用能源的最佳途径。钙钛矿太阳能电池（PSCs）具有高效率、稳定性良好、低消耗三个优点，而这也是太阳能电池最重要的标准。本课题组着眼于稳定高效、低耗的PSCs的研究，探寻制备方法最简、应用环境最普适、工艺简单可行的太阳能电池制备方法。并以物理化学知识理论为依据，完善可控度高的PSCs制备工艺，丰富PSCs的理论基础，以期达到商业化太阳能电池的标准。

钙钛矿太阳能电池结构示意图及工作原理

5.本课题组结合国际燃料电池的发展态势和国家战略需求，以具有优异导电特性的二维纳米材料—石墨烯作为碳基材料，研制廉价的低铂或非铂/石墨烯纳米复合材料作电极催化剂，开发低成本、高效、高活性的直接甲醇燃料电池关键电极材料，以实现直接甲醇燃料电池的实用化和产业化。