長期從事工業催化的研究，負責研制的新型催化劑應用於我國航天、航空、石油化工領域，三次獲國家技術發明二等獎。近期主要從事航天無毒推進劑催化分解技術、環保催化及催化新材料等方面的研究。已培養畢業研究生49人（博士31人、碩士15人，博士後3人），發表論文300余篇（SCI收錄，2013.12更新），他引3500余次；申請發明專利100余件（國際專利12件，***授權65件）。
曾被國家人事部和國防科工委授予“全國國防科技先進工作者”稱號，獲中國科學院“參加載人航天工程突出貢獻者”稱號，是“首批新世紀百千萬人才工程國家級人選”。2003年獲國家自然科學傑出青年基金，2008年獲中國催化青年獎，2009年，獲全國“五壹勞動獎章”和周光召基金會“應用科學獎”，所帶領團隊獲中國科學院傑出科技成就獎。
他在過去三十多年中壹直活躍在化學化工研究領域，是我國工業催化學術方向壹位傑出的學術帶頭人。他面向國防安全和國民經濟的重大需要，在納米尺度直至單原子水平範圍內，系統地研究了負載型金屬催化劑及其在催化反應中的構效關系，在孔徑可控的新型載體、亞納米和單原子分散的負載型金屬催化劑等方向取得了重要進展，這些基礎研究成為他所取得的多項傑出成果的科學基礎。他發明的肼水燃料分解催化劑已成功應用於某型飛機並批量裝備部隊，開拓了推進劑催化分解技術在我國航空領域的應用；研制的過氧化氫催化分解催化劑及系統成功應用於化學激光，對我國化學激光小型化和機動化起到了關鍵作用；研制的高效脫氧劑和反應器應用於神舟飛船和石化領域。他以第壹完成人榮獲國家技術發明二等獎三項，同時，因他領導的研究團隊對某國家重大工程的重要貢獻，我所還獲得了國家科技進步特等獎。此外，他近期有關生物質催化轉化制乙二醇的原創性工作在國際上也產生了重要影響。
他在包括Nat. Chem.、Acc. Chem. Res.、Angew. Chem. Int. Ed.、JACS等權威刊物上發表SCI收錄論文300余篇，已獲得授權專利60余件。他是國家傑出青年基金獲得者，應邀擔任《催化學報》和《航天推進》副主編、Appl. Catal. B、ChemPhysChem、I&ECR、《中國科學：化學》等期刊編委以及中國化學會催化委員會委員、中國空間科學學會常務理事、空間材料專業委員會副主任和973首席科學家等學術兼職。2012年當選英國皇家化學會會士。他的研究工作在國內外產生了重要影響，獲得了高度肯定。