刘博士围绕如何利用特定构型新型材料降低并转化大气中已有CO2，和从源头上减排CO2实现清洁生产两方面展开多学科交叉融合研究，围绕特定构型材料在环境、能源等国家战略需求领域的清洁高效应用为课题，针对室温/高温CO2电还原在现有材料上存在电流密度小、过电位高、选择性低和稳定性差等问题，探究材料特定构型与功能间的构效关系，利用特定构型的金属、金属氧/硫化物和钙钛矿等新型材料，实现高效稳定地室温/高温转化CO2为高能量密度燃料，并设计新型能源器件从根源上阻断CO2的产生，如乙烷电化学脱氢制乙烯(ethane dehydrogenation)。同时，对CO2电还原过程中阳极侧发生的氧析出反应(OER)也进行了相关研究。基于以上课题，刘博士以第一作者身份已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Catal., Nano Energy, Appl. Catal. B-Environ.等国际顶尖期刊发表研究论文14篇，IF大于10的论文13篇，篇均IF=13.073。