主要研究领域为：黏土矿物学、矿物晶体化学、矿物表面物理化学、表生成矿、早期地球演化。先后主持了国家重点研发计划项目、国家基金委创新群体、国家杰出青年基金项目、国家“863”项目等，在矿物晶体生长理论、矿物表－界面作用过程、稀土成矿机制、矿物资源利用，以及地球初始氧起源等方面取得创新认识。在PNAS、Nature Communications、Nature Sustainability、Nature Astronomy等刊物发表SCI论文300多篇，出版专著2部，主编国际期刊专辑5部，获国家发明专利51件，SCI他引13000余次（HI=68），相关论文入选“中国百篇最具影响国际学术论文”，入选美国信息科学研究所基本科学指数地学高引用率科学家目录和Elsevier中国高被引学者（地球和行星科学领域）。

入选美国矿物学会会士，兼任中国矿物岩石地球化学学会副理事长、国际黏土学会Nomenclature Committee委员、美国黏土学会Awards Committee委员兼Jackson奖遴选主任和Nomenclature Committee委员、亚洲黏土学会主席，昆士兰理工大学兼职教授，Clays and Clay Minerals、Clay Minerals、Geological Society of America Bulletin副主编和四个期刊编委。曾获国际黏土学会杰出成就奖（AIPEA Medal）、美国黏土学会Jackson奖、法-中科学与应用基金会首届Gilles Kahn奖、广东省自然科学一等奖（2项、排名第一）、“南粤百杰”、“丁颖科技奖”、“金锤奖”、“全国优秀科技工作者”等荣誉和奖励，并入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选。

2007年获国家杰出青年基金，现为国家基金委创新群体学术带头人和国家重点研发计划项目首席科学家。