资源提取、盐湖化工和材料制备过程经常涉及物质的相分离过程。为研究物质的相分离行为，我们开展盐水溶液物质微观结构和宏观热力学性质研究，研究内容包括溶液结构谱学研究、量化计算和分子动力学研究、宏观热力学性质（活度、热容、溶解度）测试和模拟预测研究以及水溶液-有机相萃取相平衡研究。这些工作，形成了我们对物质相分离行为的独特认识，服务于复杂盐湖体系的盐化工过程和资源提取的特色分离工艺设计。
1. 电解质溶液微观结构
（液-固、液-气、液-液）相平衡宏观性质是其微观性质的反映。理解宏观性质得从微观性质入手。例如：1）同为碱土金属的硫酸盐，为何硫酸 钙的溶解度只是硫酸镁溶解度的百分之一？2）为什么溶液中NH4F的存在会使MgF2的溶解度降低百倍，而MgCl2的存在却使MgF2的溶解度增大百倍？3）加入把固体KCl（RbCl、CsCl）加到高浓度的CuCl2（或CaCl2、ZnCl2)水溶液中，溶液中水的活度却反而升高？4）为何很多的物质（如水与煤油）只是在接近纯物质的两端有限互溶？5）为何有些电解质溶液的结晶会存在强烈的过冷（过冷度超过60度），而另一些却不会？…对相关溶液结构的研究，有助于加深我们对这些问题的本质认识, 为相关化工过程的新工艺开发和材料设计奠定重要的理论基础。研究的方法有紫外光谱、扩展的精细X光衍射光谱(EXAFS)、分子动力学模拟(MD)和量子化学计算(TD-DFT)等。
2. 电解质水溶液（熔盐）及相平衡宏观性质研究
电解质水溶液宏观性质（如水的活度、混合热、热容）及相关相平衡数据，是开发化学热力学模型的基础，后者最终服务于化工工艺开发和材料设计。尽管人类已进行了大量研究，但在学科交叉的应用领域，大量的宏观热力学数据仍然缺乏。
3. 资源提取过程相关溶解度相图研究
资源特征的改变需要开发提取新方法，使用新体系，涉及到新的体系的溶解度相图。
1）含硫酸钙体系的溶解度相图；
2）含氟体系的溶解度相图；
3）磷酸铁锂回收体系的溶解度相图；
4）盐湖体系的溶解度相图；
4. 复杂盐湖体系溶解度相图的模拟预测
盐田滩晒是不可或缺的经济地提取盐湖资源的手段，盐湖体系复杂，涉及1400个以上的子体系，结晶过程涉及逾200个固相，要掌握结晶析盐规律，必须通过模拟计算。在盐湖基金集成 项目的资助下，我们建立世界首个专门针对盐湖巨化学体系的结晶相图模拟预测系统，能可靠预测复杂盐湖体系的结晶析盐规律，预警锂损失的结点，服务于卤水蒸发结晶的工艺设计。
5. 溶解度数据评估
IUPAC的任务之一是推荐有关化学的最准确的数据供世界同行使用，例如，元素周期表的各种元素参数，就是由IUPAC统一公布的。IUPAC属下的溶解度平衡数据委员会（SSED）的使命之一，是严正评估溶解度平衡数据，供世界同行使用。早期的严正评估的溶解度数据，是以单行本的形式发表的，近年来的溶解度平衡数据，是发表在物理化学参考数据的世界顶级期刊Journal of Physical Chemical Reference Data , 最近已发表了100余卷。作为该委员会的成员，我们的部分工作是严正评估稀土元素的卤化物的在水溶液中的溶解度。
6. 室温相变储能材料相图设计
研究高溶解性的盐水体系的热力学特性，选择和修正热力学模型，对一系列的多元盐水体系进行相图预测和实验验证，设计出新型室温相变储能材料，并把它们推向工程应用。 在德国Merck公司和中国科技部863和973项目的支持下，通过对BET热力学模型的修正，首次从理论上预测了逾20个硝酸盐水体系相图，找到了一批室温相变储能新材料，获得中国授权专利8项。
7. 新型锂萃取剂的研究
碱性盐湖或沉锂母液含有大量的CO32-, pH值在8-9.5之间，以Lix54为代表的贝塔二酮类锂萃取剂在较强碱性条件分离锂钠性能优异，然而，仍存在三大缺点：
1）余液锂浓度需要控制较低时（<10mg/L），所需平衡pH值较大（>12.5），导致碱耗较大；
2）由于平衡pH值较高，导致萃取剂溶损较大；
3）贝塔二酮萃取剂制备成本较高。
为此，我们开展了新型提锂萃取剂的研究，成功地开发出了新型官能团的提锂萃取剂，萃取平衡的pH值为8.5时，萃余液锂可降到1mg/L以下，这样就可以充分利用CO32-驱动萃取，使萃取碱耗大大降低（减少0.5-0.7tNaOH/tLi2CO3）, 同时，锂萃取剂溶损大幅降低（<2mg/L），制备成本低廉。