1. 基于有机反应动力学的氧化及机理探索

取代芳烃上烷基的碳-碳键以及碳-氢键，在温和条件下的选择性转化控制一直存在挑战。通过利用自身氧化还原来避免外加氧化剂或使用清洁氧源（例如氧气）作为氧化剂，发展了基于甲基芳烃的一系列选择性可控的化学转化新方法，包括选择性可控的烷基芳烃的氧化转化及基于该氧化策略的脱烷基碳-碳键断裂方法，实现了反应区域选择性和非对映选择性的控制（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 5392）；也发展了基于氧化还原策略的甲基官能化反应（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 3294）；实现了抗抑郁药Citalopram（西酞普兰），抗精神分裂药物Lenperone等的高效快速合成 。

2. 碱促进的氧化-还原阴离子-自由基接力转化及机理探索

通常认为，碱促进的碳-氢键断裂转化反应经历去质子化的离子型反应过程。在碱作为促进剂的烯丙醇衍生物重排等反应研究中，通过动力学实验、EPR实验数据等研究表明该反应经历了阴离子-自由基接力（Anion-Radical Relay）转化的过程（Org. Lett. 2015, 17, 5328，Org. Lett. 2015, 17, 6102 ），并在此基础上发展了催化的阴离子-自由基接力 （Anion-Radical Catalytic Relay）实现了取代芳烃上烷基的碳-氢键以及碳-卤键的连续活化转化（Nat. Commun. 2019, 10, 908） ，实现了抗结核分子TAM-16以及抗胸腺癌的生物活性分子的高效快速合成 。

3. 基于面扭曲促进电子得失策略的新型有机光还原剂的开发

目前常用的有机小分子光催化剂多由有富电子基团和缺电子基团两个部分组成，具有明显的的极性分子推拉电子特征。通过异噁唑啉重排环化反应，我们得到了具有咔唑核骨架的六元环状结构有机小分子CBZ6，该分子具有极强的萤光（Org. Lett. 2016, 18, 5672），其光还原能力达到甚至超过其他氧化还原中性的有机小分子光还原剂（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 20942）。进一步研究表明，咔唑骨架的扭曲结构是其具有极高电子转移能力的关键，也是实现一系列光氧化-还原转化的关键 （Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202415496，Chem. Sci. 2022, 13, 11246）。

4. 基于光氧化还原的惰性化学键活化

惰性的碳-杂键活化断裂研究是能源、环境、材料、合成研究的重要手段，在碱促进的惰性碳-杂键氧化-还原断裂（Org. Lett. 2017, 19, 5114，Org. Lett. 2020, 22, 3084）的基础上，我们将具有极高电子转移能力的CBZ6应该用到了一系列惰性化学键的还原断裂转化中。其中全氟和多氟烷基物质（PFAS）因含有大量惰性的碳-氟键难以降解，利用CBZ6系列光还原剂可以实现包括聚四氟乙烯、PFOA、PFOS等一系列PFAS的还原降解（Nature 2024, 635, 610, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202422043），为含氟“永久化学品”的治理和PFAS的升级回收等提供了新的思路。

研究工作以通讯作者在Nature， Nature Syn， Nature Commun., J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. 等具有国际影响力的学术期刊发表研究论文六十余篇。研究工作被 Nature EDITORIAL，Nature NEWS AND VIEWS ，Chemical & Engineering News，Science News等予积极评述。