插层化学与功能材料课题组依托于北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室。课题组自2001年开始从事二维插层化学与功能材料的研究工作，经长期坚持逐渐形成了特色鲜明的研究方向，取得了一系列重要研究成果。目前已在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等刊物发表SCI收录研究论文300余篇；发表论文他引8200余次，单篇最高他引410余次（截至2018年5月）；分别被Nature China、Chemistry World以及Wiley Materials Views China等作为研究亮点报道并给予了高度评价。多次受邀为国际知名期刊撰写综述文章，作为共同卷主编为Struct. Bond.编辑第166卷。申请国家发明专利31件，已获授权25件，构筑了自主知识产权体系。课题组负责人卫敏教授获2012年国家杰出青年基金资助，并入选2017年度青年科技创新领军人才，同年入选国家百千万人才工程，被授予“有突出贡献中青年专家”称号。以第一完成人获2015年中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖。

课题组主要研究领域如下：

1. 插层材料分子工程的理论构筑原则

课题组结合密度泛函计算与分子动力学模拟的理论方法，深入探讨插层材料主客体相互作用对其性能的影响及本质原因。充分运用各种实验、表征手段和计算化学手段（量子力学、周期性密度泛函理论、分子动力学、蒙特卡洛模拟等计算方法），在宏观、介观、微观等多层次多尺度下研究和预测材料的结构与性能关系。深入探讨二维限域效应对客体功能分子性能的影响；丰富插层化学原理，建立插层结构材料完善的研究方法（包括实验方法和计算方法）。

从分子、原子、电子层次上揭示插层结构的本质特征、二维限域效应与材料性能的关联，为新型二维材料的结构设计、组装和性能强化提供丰富的理论信息与指导。

2. 分子工程导向的组装方法学

基于弱相互作用的自组装技术为构筑插层结构功能材料提供了一条有效的途径。自组装技术的关键是使构筑基元通过弱相互作用自发形成有序结构，即通过直接的相互作用构筑热力学上的平衡结构；而利用模板、外场等因素导向的纳米材料组装技术能够克服热力学稳定系统的限制，不但能够得到自发过程无法形成的结构有序的组装体，而且能够实现组装体性能的调变。拟通过外场导向、模板导向的方法制备层状材料二维、三维有序组装体，发展分子工程导向的组装方法学。

解决面向绿色化学化工的插层材料分子设计、导向制备与性能强化等科学问题，发展分子工程导向的组装方法学，为构建新型、性能优异的插层结构功能材料奠定方法学基础。

3. 二维插层结构功能材料的导向设计与性能强化

课题组开展了四类插层结构功能材料的导向设计与性能强化：（1）面向能源与环境的新型催化材料：采用晶体原位生长技术构造多级结构插层材料，经结构拓扑转变制备高活性、高稳定的负载型金属纳米催化剂，推动CO₂还原、合成气转化等重要能源与环境化学的发展。（2）二维能源存贮与转换材料：将插层组装化学的理论和方法引入到新能源材料研究领域，通过系统研究二维材料的组成、结构与其储能、换能之间的关系规律，获得高性能电化学能源存贮与转换材料。（3）二维生物医药材料：通过合理设计与筛选药物分子、磁光成像客体分子，经插层组装得到新型二维生物医药材料，实现磁光成像诊断与癌症治疗一体化。（4）气体阻隔/分离薄膜材料：利用LDHs主客体结构可调、层间微环境可调等特性，将其与聚合物基质进行组装，获得具有优异气密性能、气体选择性透过性能的无机/有机功能材料。