甲烷、氮气、二氧化碳等化学性质相对稳定的小分子在低温乃至室温条件下的催化转化是能源及催化等领域的重要研究方向，研究这些分子在低温条件下催化活化转化的机理与规律是理性设计低温催化反应的关键。以甲烷为例，针对甲烷活化反应，发展催化剂表界面结构调控催化特性的新方法，认识C-H高效活化、C-N、C-C可控偶联的新机制，创制新催化剂和新反应过程，实现甲烷直接转化，高效制取醇类、尿素、氨基酸等高值化学品和液体燃料。