该方向综合运用各种现代材料制备和表征技术，制备新能源材料及其他特殊功能材料，并深入研究材料的成分、结构、性能及其相互关系。目前主要开展以下研究：
⦁ 新能源材料制备与表征。制备基于矿物的高容量锂电池正、负极、隔膜及电解质材料，研发新型储能器件。
⦁ 新型发光材料制备与表征。合成矿物结构（磷灰石、冰晶石、萤石等）发光新材料，研究其成分、结构对发光性能的影响。
⦁ 光催化材料制备与表征。制备TiO2、TiO2/蒙脱石、TiO2/上转换荧光粉等光催化材料，研究其成分－结构－性能关系。
已完成的研究包括：矿物调制结构、表面结构研究，磷酸钒孔道结构化合物合成与表征，电气石热释电机理研究，等等。该方向成果曾获原地矿部科技成果三等奖1项、教育部科技成果三等奖1项。已申请国家发明专利10余项，在国内外重要刊物发表论文100余篇。
该方向以天然矿物为主要原料，研发各种用于土壤治理、污水（包括污染地下水）处理的高性能材料及其应用技术，并深入研究环境材料制备与去除污染物的机理。
已用蒙脱石、沸石、凹凸棒石、蛭石、海泡石、赤泥等天然矿物和工业废弃物制备了重金属污染土壤治理材料、氨氮/腐植酸污染地下水治理材料、工业和城市污水治理材料、城市垃圾填埋场防渗材料，等等。运用柱撑技术、纳米技术制备了TiO2-蒙脱石光催化材料、纳米铁/活性炭材料、氧化锰矿物微波辅助氧化催化材料，等等。已申请国家发明专利10余项，发表论文100余篇。获中国建筑材料联合会二等奖1项和中国非金属矿工业协会科学技术奖一等奖1项。
该方向以无机化学、有机化学和晶体化学等理论为指导，对层状结构、链层状结构化合物进行插层、柱撑和纳米化应用研究。
已开展了蒙脱石、蛭石、海泡石、凹凸棒石、云母等层状结构、链层状结构硅酸盐矿物的无机柱撑、有机插层及纳米化应用研究，深入、系统地研究了阳、阴、非离子型表面活性剂的插层工艺、插层机理及插层效果，无机柱化剂种类及柱撑条件对材料性能的影响，等等。制备了若干种无机柱撑蒙脱石、有机插层蒙脱石、有机插层蛭石和聚合物/层状结构硅酸盐矿物纳米复合材料，一些成果正在进行中试转化。已申请国家发明专利10余项，发表论文100余篇。获国土资源部科技二等奖1项。
该方向以工艺矿物学研究为基础，综合运用各种先进的材料改性和制备技术，对重要非金属矿物和矿山尾矿、工业固体废弃物进行精细加工和综合利用研究，制备高附加值矿物材料，并达到节能减排、环境保护的目的。
已开展了膨润土深度提纯技术、石墨尾矿综合利用技术（制备烧结砖、装饰砖、提取残余石墨和云母制备超细复合粉体）、粉石英提纯及TiO2包覆技术、膨胀珍珠岩防火保温板制备技术、红柱石莫来石化及应用技术、纳米氧化镁包覆石墨粉体制备技术、水镁石制备水滑石技术等的研究，部分成果已完成中试。已申请国家发明专利8项，发表论文60余篇。