围绕物质与能量转化中的化学科学和相关技术问题开展研究，基础与技术研究并重，既面向国内碳中和关键科学与技术问题，又放眼世界科技发展前沿，既考虑近期重大需求，又着眼可持续发展。具体包括以下几方面：

1）能源化学

可再生能源的生产和使用是实现碳中和的关键。面向可再生能源的转换与储存，开展相关基础研究和技术研发；发展新型高效的有机光伏材料和太阳能电池、 新型储能材料和高效储能电池；发展绿氢生产的新方法和氢能利用新技术；开展化石资源与可再生能源耦合高效利用的新方法和相关技术。 

2）CO₂转化利用

CO₂是主要温室气体，也是清洁安全的可再生C1资源，将其转化为重要化学品、能源产品和材料是减少碳排放的重要途径。中心将围绕CO₂化学转化的热力学和动力学难题，创新催化体系，采用热、电、光、生物催化或多种催化手段耦合，发展清洁高效转化CO₂的新策略、新方法、新路线；探索CO₂的C=O键活化与转化新机制，揭示催化反应机理；研发CO₂资源化利用的技术。 

3）生物质转化利用

生物质是丰富的可再生碳资源，富含碳、氢、氧等元素，是生产能源产品、化学品、新材料的资源宝库。中心将根据木质纤维素等生物质的结构特点，创新催化体系，采用热、电、光、生物催化等多种手段，发展生物质分子定向转化制备重要化学品、能源产品和新材料的新策略、新方法、新路线；揭示生物质分子化学键活化转化规律和催化反应机理；发展基于生物质结构特性的产品体系，研发相关技术，推动相关产业和生物质经济的发展。

4）可循环碳资源转化利用

废弃塑料、有机垃圾、环境有机污染物等是丰富的可循环碳资源，其资源化利用不仅解决其带来的环境污染问题，还能为化学品、燃料和新材料合成提供重要原料，相关研究具有重要意义。根据这些可循环碳资源的结构特征，采用多种方式相结合，进行其资源化增值利用研究。创新催化体系，发展废弃资源和环境污染物转化制备不同种类化学品、高品质燃料的绿色新方法，探究化学键断裂与转化规律和催化反应机制，在此基础上研发相关技术。 

5）含碳物质的绿色高效合成

含碳物质（包括各种化学品和高性能高分子材料等）在工业生产和人们的生活中发挥着重要作用，发展含碳物质绿色合成方法和技术对实现碳中和具有重要意义。中心将基于绿色化学的基本原则，发展含碳物质高效合成的绿色方法；通过绿色催化过程，在减少反应步骤、降低能耗的同时，实现易循环利用的绿色产品的合成；解决绿色产品设计合成过程的科学难题，促进相关技术发展，为相关行业的绿色可持续发展奠定科学与技术基础。