1. 电化学储能（电池、电容器）、电催化研究

由于不可再生化石燃料的消耗和由此产生的气候变化，迫切需要开发高效的能量转换和存储设备，如可充电电池、金属空气电池和超级电容器。众所周知，电池电极的材料是提高电池和电容性能的重要因素，制备具有良好的电子导电性、高比表面积、高化学稳定性和有序结构等特性的新电极材料，是提高电容、电池容量的必要条件。而功能碳基材料已被广泛认为和证实是超级电容器、电池的电极优选材料。

2. 碳中和技术：CO2转化纳米碳材料及其应用研究

将温室气体CO2转化为用于能源和催化应用的先进功能碳材料是缓解气候和能源危机的一条很有前途的途径。温室气体CO2是产生增值产品的一种具有成本效益的碳原料，例如，通过电催化还原水溶液中的CO2产生的碳燃料和通过电还原熔融盐中的CO2产生的碳产品。熔融盐电解质中CO2的捕获和转化是一种低成本合成高价值纳米碳材料的简便工艺，其中CO2被电化学还原并沉积在电极上。此外，通过调整沉积条件，包括电解质组成、电极材料、反应温度和电解电流或电压，可以调整CO2衍生的电解碳的结构和形貌，例如碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米粒子、石墨烯、空心碳球、以及三维(3D)多孔碳。这些具有不同形貌和结构的碳材料可广泛用于能源、催化、电子、纳米等领域。

3. 新型纳米富勒烯碳材料制备及性质研究

富勒烯由于其迷人的特性和在能源、材料科学中的应用，吸引着合成和材料化学家的兴趣。因此，探索合成难以制备的富勒烯衍生物的新策略是非常重要的。与富勒烯的中性化学相比，离子形式富勒烯化学仍然很少被研究，而且还远未被很好地认识和理解。虽然C60存在于星际空间中，但获得稳定的富勒烯离子具有挑战性。通过电化学方法可将富勒烯转化为不同的离子态，制备新型结构的富勒烯衍生物，并可用于有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池以及储能、催化研究。