一、分子及纳米荧光探针的合成及其在生物成像中的应用

实现了细胞内酸碱平衡和氧化还原平衡相关活性物种的实时荧光成像。合成了系列检测细胞内酸度分布及实时变化、ROS、金属离子及巯基化合物的分子荧光探针，研究了探针可见、近红外、定位及可逆等不同性质，并实现了多种细胞不同生理病理过程的实时成像观察。这些成果为研究细胞的自我调节及致病机理提供了很好的研究手段。其中发展的用于细胞生理范围内pH的监测研究的近红外荧光探针（J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 3016）被Nature China 作为research highlights 专门报道。完成了多种形式的微纳结构-生物分子复合物自组装，阐明了生物分子与人工纳米结构之间的能量转移、电子转移机理，实现了疾病标志物及重要活性分子的成像检测。设计了靶向纳米生物自组装体，实现对癌细胞所表达肿瘤标志物的成像检测的同时，利用药疗及光疗有效杀死癌细胞，有助于肿瘤的早期诊断及治疗。发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 7426) 上的检测活细胞中多种肿瘤标志物的内封面文章引起了国内外学者的广泛关注。Nature Materials 的副主编Alison Stoddart 在research highlights中高度评价了这一工作（Nature Materials, 2012, 11, 661）。国家自然科学基金网以基金要闻报道了这方面科研成果，教育部科技发展中心网站随后进行了转载。这些成果为实现纳米生物机器在生物分子的高灵敏高分辨识别提供了纳米元器件，为纳米诊疗提供了有效药物载体和成像手段。上述成果发表在Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett., ACS Nano, Adv. Funct. Mater., Anal.Chem., 等国际刊物上，并持续得到国际学术界的广泛关注，被Chem. Rev., Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.,等刊物引用总计30000余次。

二、绿色化学中的原子经济性研究与应用

从1995年到2000年，研制开发出“磷矿粉直接法生产N、P、K硫基或氯基三元复合肥新工艺”。该技术将传统的磷矿粉→磷酸→磷酸一铵→N、P、K复合肥生产工艺改造成直接萃取法，省却了过滤、洗涤、浓缩等工序，缩短了工艺流程，解决了传统生产工艺的磷石膏堆积的环境污染问题，原子利用率有效值达到100％。由该技术生产的复合肥，N、P、K所存在的形态有利于植物最大吸收，肥效好； N、P、K释放缓慢，不易随水土流失，减少化肥资源损失与水环境污染。项目的实施，在一定程度上解决了我国当时高品质N、P、K复合肥依赖进口的问题，促进了复合肥行业的发展，提高了农作物的产量和农民增收。2001年，获国家科技进步二等奖、山东省科技进步一等奖。以原子利用率有效值理论模型为指导，研制出9种高活性、长寿命催化剂及反应助剂，催化合成了26种芳香醛、腈、含氟酚、芳香酸以及无隔膜电合成了12种含氟芳香醛、酸等重要农药、医药中间体。与现有国内外工艺相比，实现精细化学品生产线的柔性操作，可根据市场需求及时调整产品种类；减少了反应步骤，降低了原料消耗及能耗，缩短了反应时间，实现了原子利用率有效值的最大化，最大程度上控制了产品生产过程中带来的环境污染问题。成果获国家发明专利5项，实用新型专利1项。自2000年推广以来，取得了显著的经济社会效益。该成果2004年获山东省科技进步一等奖，2007年获得国家科技进步二等奖。