实验室主要围绕低维材料的设计、制备、性能和应用开展研究工作。实验室设有三个研究方向：

（1）低维材料化学基础

融合人工智能算法、第一性原理、分子动力学模拟等手段，对低维材料进行虚拟筛选和理性分子设计，模拟小分子聚集体的组装及微纳结构的有序构筑，研究低维材料可控生长的热力学和动力学过程；采用软化学方法制备出组分可调、结构可控的低维有机小分子、膜材料、微纳复合电极材料、复合催化材料等；从分子结构与形态角度，研究低维材料形貌、表界面结构对性质的影响规律，指导后续应用研究

（2）纳米复合膜材料与过程

面向节能环保领域，研究纳米复合膜材料制备、成膜与应用过程的关键科学和技术问题。在膜材料中引入低维纳米功能材料，通过理论创新和表面形貌精准调控，设计合成多组分、多层次、多功能的高性能纳米复合膜。结合原位生长、定向组装、取向诱导等策略突破筛分选择性和传递阻力间的制约平衡，推动高精度高效率膜分离材料的技术升级和膜过程强化。

（3）低维能源材料与应用

面向新能源领域，研究低维能源材料制备与应用过程的关键科学和技术问题。基于机制创新和结构设计创制高效低维电极材料，结合晶面调控、电子重排、化学锚定等策略提升能量转化效率和界面反应动力学，推动高比能高安全长寿命电池体系的技术升级和应用转化；通过能带工程策略，调控低维半导体材料的导带和价带位置，制备系列具有独特结构与功能的新型光催化材料，开展其在二氧化碳转化和水分解制氢领域中的应用研究。