以化工热力学为基础，围绕化工纳微结构材料的设计与可控制备进行了系统的创新研究，提出了从量子化学到统计力学的多尺度模拟方法，设计了系列高性能储能化工材料，并成功制备出理论设计的新型有机框架等材料，为新材料的设计提供了重要基础。在《Angew.Chem. Int. Ed》、《Adv. Mater.》、《AIChE J.》等期刊上发表SCI论文156 篇（其中以第一或通讯作者发表的IF>3.0的论文108篇，IF>10的论文10篇），被《Science》等SCI他引1880次；被美国能源部政府工作报告、美国Science Daily 等媒体多次引用和报道。2013年获教育部自然科学一等奖（排名第一），2008年获教育部自然科学二等奖（排名第一）。被邀请在国际国内会议及高校做学术演讲52次。获Elsevier等的“SCOPUS 青年科学之星”新星奖。任《ISRN Chem Eng》《J. Theor. Chem.》《Am. Macromol. Sci.》期刊编委。