· 微生物电化学能源新体系；
· 氢能；
· 废水能源化和资源化利用；
· CO2转化与利用；
· 生物、光、电化学能源转化与废水处理系统

教育部长江学者特聘教授。获浙江大学学士、硕士和博士学位。曾在西班牙巴斯克大学、香港大学做访问教授，美国宾州州立大学任高级研究员。2014至2017年连续四年，荣获全球高被引科学家，同时入选中国高被引科学家。

主要研究方向：氢能高效制备与利用；生物电化学强化废物能源化资源化理论与技术；利用可再生能源的二氧化碳定向转化理论与技术。

承担国家自然科学基金、“863”科技计划、重点研发计划和KAUST国际重大研究规划等项目20余项。在PNAS、 Environ. Sci. Technol等国际学术期刊上发表SCI论文150余篇，论文他引8000余次，其中13篇论文为环境与生态学科ESI高被引论文。 合作出版英文专著2部，获美国发明专利4项，中国发明专利30项。