新型合成功能分子基础理论研究方向：通过对功能分子的可控制备、结构与功能关系等的系统研究，在分子辫、阴离子配体、金属卡宾框架材料等方面的研究取得了系列进展。1）首创了分子辫化合物的模型和构建方法，发展了分子基晶态材料拓扑学，筛选出了300多例可用于气体分子吸附分离、发光、磁学和催化反应等领域的功能优异的分子基杂化材料；2）发展了阴离子配位化学，开创了阴离子配位导向精准组装新策略，并应于P4、As4等活泼物种的稳定和识别胆碱类生物活性分子；3）建立了同步激活惰性碳氢键和打破芳环芳香性的螺环构筑新策略，以芳香母环为基础，按照三种全新的子环生成模式，发展了一系列独具特色的螺环构筑新方法；4）利用金属卡宾模板作用成功实现了液相中烯烃光化学反应；5）利用葫芦脲和阳离子环番的主客体相互作用，成功实现荧光功能框架材料的形貌可控制备，进而将其应用于刺激响应性细胞染色和光捕获功能。在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等影响因子大于10.0期刊上发表论文20余篇，获陕西省科学技术奖一等奖。
天然产物分离、分析基础化学研究方向：通过对天然产物高效合成及分析检测等方面的系统研究，1）完成了石蒜生物碱、Cannabinol等20多种生物活性天然产物的合成，并开发了一类新型的含氟化合物-二氟甲基硫酯化合物，发展了该化合物简便、高效的合成方法；2）制备了一系列新型高效分离富集材料，实现了复杂样品中痕量糖蛋白、磷酸化蛋白的分析检测，该成果对于蛋白质组学和重组蛋白质药物的分离纯化具有广阔的应用前景；合成了多种新型电致化学发光生物探针，建立了测定DNA表观遗传修饰、蛋白质药物及疾病标志物的传感新方法；构筑了若干生物荧光探针，为实现细胞、组织及活体中有机硫类活性物质的原位、实时、动态表征提供了有用的分子工具。
天然与合成功能材料的开发及应用研究方向：天然功能材料在生物、生命、食品等领域备受关注，但天然功能材料的人工合成及利用开发仍然是化学研究中的巨大挑战。实验室对类人胶原蛋白、贻贝、长柄扁桃等进行了深入研究，成功合成了系列类人胶原蛋白，建立了类人胶原蛋白的生产线，年销售收入超10亿元，2016年荣获国家专利金奖；成功合成了仿贻贝改性涂层，与山东昱坤同隆投资有限公司签署了技术转让协议，协议金额1100万元；对陕北沙生植物长柄扁桃的食用成分进行了深入研究，开发出生物航油等7大系列11种产品。
