研究室先后承担并完成了国家级、省部级科研项目20余项，近十年项目经费累计超2000万。在国内外重要学术期刊发表文章400余篇，其中包括Advanced Materials，Chemical Society Reviews，Angewandte Chemie International Edition，Acta Materialia，Journal of the American Chemical Society等学科领域顶级期刊，高被引论文20余篇。申请国家发明专利130余项，已获授权40余项，先后获得省部级科研奖励3项。此外，研究室与多家企业开展过合作研究，如三星电机、中信戴卡、肯纳金属、国网电力等，帮助企业解决技术难题，把科研成果转化为实际生产力。

主要研究成果包括：

1. 提出了新的纳米多孔金属化合物的合成策略，采用脱合金或相腐蚀的方法合成了多个体系的纳米多孔过渡金属硫化物、磷化物，获得了性能优异的光催化、电催化材料，为产业化生产提供了基础数据。深入解析了影响纳米多孔金属强度和韧脆性的因素，为合理设计纳米多孔金属提供理论支持。应用“减材”技术，利用脱合金过程中的原子重排在复杂多孔韧带表面制备了均匀的纯金属过渡层，这在以往研究中并未见到。

2. 将储氢金属引入电催化氮还原领域，提出晶格氢参与的新型电催化氮还原反应机制。在电催化氮还原领域中提出氮气-氢离子吸附位点分离的策略，调变催化剂表面不同活性位点的吸附行为，实现高效电催化氮还原产氨。改良传统脱合金工艺，提出含硫溶剂助硫化及前驱体非金属预掺杂两种纳米多孔合金化合物的制备方法，实现了近室温条件下系列金属硫化物及磷化物的快速可控合成，实现A cm^-2级大电流稳定电解水制氢。

3. 提出利用激光直写技术实现碱水电解制氢电极的大规模制备，逐步在商用镍网表面开发了NiMo、NiFe、NiFeAl、NiCr等不同合金催化剂，分别用于析氢电极与析氧电极，上述电极相较于商用镍网电极，过电位大幅降低，能耗显著降低，可在大电流密度下稳定运行百小时以上，有望取代目前的商用电极，降低电解水制氢成本。

4. 开发室温使用的PEO聚合物复合电解质材料，使其应用于固态锂离子电池，为固态电池的产业化发展提供新的技术路线。利用同步辐射技术和固态核磁技术探究固态电池中固固界面锂离子迁移机理，解决固态电池中的固固界面问题，进而推动固态电池的产业化发展。

5. 利用分子设计和晶体工程学来实现对有机半导体晶体的可控生长，从大尺寸、高纯度、低成本有机单晶的制备，到超薄与二维有机单晶、有机共晶等的控制生长，实现对有机晶体的比例、维度、尺寸、电荷转移度的调控开展了一系列研究，突破电荷的有效传输和非共价键相互作用的精确调控的难题，实现了高性能有机单晶场效应晶体管的构筑及应用。

6. 提出了中药材料学，以材料学方法对传统中草药进行高效提纯，并与各类生物活性提取物、无机半导体以及有机高分子结合设计一系列用于各类细菌感染与传染性疾病的治疗。通过结合材料化学与物理，深入解析了新的智能中药材料在抗菌、消炎，抗氧化，免疫调控以及组织修复等领域的生物效应与作用机制。创新地将传统医学经验与现代材料科学知识进行结合，为临床非抗生素治疗手段的开发提供了诸多宝贵的参考数据，同时响应了国家“十四五”规划对提升中医药参与新发突发传染病防治和公共卫生事件应急处置能力的指向，对推广材料学科在公共卫生健康领域的应用具有积极社会意义。

7. 提出“构建力学适配的骨填充材料促进骨折修复”的研究思路，针对脊柱骨水泥强度过高导致邻近椎体再骨折的临床问题，通过设计分子链结构和复合生物磷灰石优化PMMA骨水泥性能，实现PMMA脊柱骨水泥的国产替代与更新迭代，开发的产品已获批3个三类医疗器械注册证。

8. 发现了脱合金过程中的固相非晶化现象，拓展非晶合金形成理论，深入理解非晶合金的无序结构，同时这种富含非晶相的纳米多孔合金综合了多孔材料以及非晶合金的优点，在催化材料领域具有巨大的应用价值。采用非晶合金作为铝合金的细化剂，提出了与传统细化剂细化晶粒完全不同的细化机制，获得了江苏省徐州市重点研发项目的支持，部分技术已经进行小试生产，并在相关企业试用。