1978年09月至1982年07月，在复旦大学化学系学习，获理学学士学位。
1982年09月至1987年10月，为复旦大学化学系硕博连读研究生，获理学博士学位。
1987年10月至1989年08月，在复旦大学化学系任教。
1989年08月至1995年05月，获德国洪堡基金和马普基金资助，在德国马普协会Fritz-Haber研究所进行合作研究。
1995年05月，回国后任中国科学院大连化学物理研究所研究员、中国科学院研究生院（现中国科学院大学）教授。
1997年08月至2000年08月，先后任中国科学院大连化学物理研究所所长助理和副所长。
2000年08月至2007年02月，任中国科学院大连化学物理研究所所长。
2003年至2015年，兼任中国科学技术大学化学物理系主任。
2009年03月至2014年05月，任中国科学院沈阳分院院长。
2009年，当选为中国科学院院士。
2013年，任中国科学院大连化学物理研究所学术委员会主任。
2015年07月至2017年06月，任复旦大学常务副校长。
2017年06月至2024年10月，任中国科学技术大学校长。
2005年，项目《甲烷直接催化脱氢转化为芳烃和氢新反应的研究》荣获“国家自然科学二等奖”。
2009年，项目《界面和纳米催化中的限域原理》荣获“辽宁省自然科学一等奖”。
2012年，荣获“何梁何利科技进步奖”。
2015年，荣获“周光召基金会基础科学奖”。
2015年，荣获“中国科学院杰出成就奖”。
2018年，项目《纳米限域催化及其在甲烷直接转化中的应用》荣获“陈嘉庚化学科学奖”。
2020年，项目《纳米限域催化》荣获“国家自然科学一等奖”。
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