多尺度分子模拟

通过试错法探索新材料，耗时长，人力物力成本巨大。针对材料体系采用不同层次的理论模拟计算，可以阐述材料结构与性能之间的关系，进而指导实验探索可能的先进材料。本课题组应用包括量子力学、经典分子动力学、巨正则蒙特卡洛模拟等多种模拟方法，研究材料的构效关系，通过理论计算筛选可能的材料结构，以期为实验合成工作提供指导。

气体吸附、储存和分离

气体分离与储存在化工生产和环境保护领域有着广泛的应用，例如二氧化碳的分离储存可以提高燃料气的燃烧效率，控制人类活动导致的全球气候变化；氢气的提纯与安全存储在新能源动力领域有着巨大的应用空间。本课题组着眼于重要的气体分离体系，开发能够高选择性吸附储存特定气体的多孔材料和复合吸附剂，以及能够兼顾高选择性和高透过率的高效气体分离膜。

小分子气体在先进材料表面的催化转化

以氢气、氧气、二氧化碳和氮气为代表的小分子气体是重要的化工原料，这些小分子在先进材料表面的催化转化反应是许多重要的化工和能源过程的核心环节。通过清洁能源产生的电能推动气体的转化过程，如电解水、合成氨、还原二氧化碳等，不但可以显著降低很多重要化学品的生产成本，同时也实现了清洁能源的有效应用。本课题组围绕这些重要的反应过程，探索高选择性、低过电位的低成本电催化材料。