揭示了若干类型低维材料（碳纳米管，石墨烯，六方氮化硼，黑磷烯）的CVD生长机制，提出了二维材料结构和物性调控的若干策略。主要的研究成果包括：1）建立了关于碳纳米管CVD生长过程动力学的完整理论描述，解释了实验上长期存在的困惑，理论预测为后续实验所证实；2）预测了碳链及石墨烯量子点的形成，提出了石墨烯CVD生长的不同模式，揭示了催化剂衬底对生长模式和生长取向的影响。提出的生长机制被国内外多个课题组的实验结果证实，目前被广泛应用于实验设计的理论指导。3）与实验团队合作，利用合金催化剂实现了层数可控石墨烯的制备以及英寸级超大单晶石墨烯的快速制备。迄今发表SCI论文80余篇，SCI引用3000余次。以第一作者（包括共同第一作者）或通讯作者（包括共同通讯作者）身份发表SCI 论文44篇，其中Nat. Electron. 1篇，Nat. Mater. 1篇，Phys. Rev. Lett. 2篇，Sci. Adv. 1篇，Nano Lett. 1篇，Nano Today 1篇，Adv. Sci. 1篇，J. Am. Chem. Soc. 2篇，Angew. Chem. Int. Ed. 1篇，npj Comput. Mater.1篇。其中两篇论文入选ESI前1%高被引论文。
