长期从事复杂体系热力学理论和方法研究。综合运用经典热力学、统计热力学和量子力学理论与现代计算技术，发展分子模拟新理论与新方法，揭示复杂体系在不同环境下的构象转换、聚集、反应和分离行为。发展了非均匀流体的密度泛函理论，广泛应用于吸附、双电层电容器、渗透发电和蓝色能源利用；应用量子密度泛函理论于材料热力学性质与相变现象、二维纳米材料结构稳定性及其在湿空气中稳定性研究。在ACS Applied Materials & Interfaces, Journal of Materials Chemistry A, Journal of Physical Chemistry B/C, Journal of Chemical Physics, Physical Chemistry Chemical Physics等发表SCI收录刊物论文116余篇，撰写教材2部。