实验室一直重视发展具有原创性的实验和理论研究方法与体系，在固体表面物理化学领域形成了具有国际影响的成果群。近年来取得了以下代表性成果：

　　利用发展反应耦合方法，成功构建合成气高选择性制汽油、柴油和低碳烯烃的双功能催化剂，突破Anderson-Schulz-Flory分布；成功设计和研制出草酸酯加氢制乙二醇高性能铜基催化剂；结合模型催化和谱学表征，获得了催化剂表面合成气和低碳烷烃转化机理方面重要信息；发展低碳烷烃选择氧化或氧化脱氢新催化剂体系；发展了纤维素及相关平台分子直接制备乳酸、己二酸等重要含氧化合物新催化体系。

　　利用发展壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱方法将表面拉曼光谱发展成为通用的表面分析手段；发展出钓鱼式和电化学针尖增强拉曼光谱技术，从纳米尺度为电化学和分子电子学体系提供分子指纹信息；发展了金属纳米晶体表面结构控制和生长的电化学方法，制备出由高指数晶面暴露的贵金属纳米晶，显著提高了铂等贵金属纳米催化剂的活性等；

　　利用利用小分子实现了多类纳米晶体的表面结构和性能的调控；推导出了晶体的表面能与晶体生长过程过饱和度成正比的原理，指导了微纳米晶高表面能晶面的控制合成；合成了一系列具有相邻五元环单元的新型富勒烯和金属杂芳香化合物；合成了系列贵金属、稀土金属及其合金纳米团簇结构，为相关纳米颗粒的表面修饰、表界面构效关系等研究 提供了精准的表面结构模型。

　　利用研发完成具有独自特色和知识产权的从头算价键计算程序XMVB，该程序是目前国际上使用最多的两个价键计算程序之一； 发展了基于密度泛函理论框架上激发态电子结构新方法，并写入国际主流的Q-Chem计算化学软件包中；通过发展量子动力学方法和对组合QM/MM 计算方法的完善与发展，实现了复杂体系激发态性质、材料中载流子动力学和催化机理的理论研究；将物理化学基本原理和新思路与实验结合应用于关键高新技术的发展。