源起于发霉甜苜蓿，脱胎于生化实验室，华法林先生起初作为一种强力灭鼠毒药大杀四方。然而，在进入医药领域的道路上，他却因毒药的身份标签和种种流言而饱受质疑和反对。科学家们揭示了华法林抗凝血的机制，并证明了华法林抗凝治疗对患者的益处。从此，华法林先生以及他的衍生物们成为了抗凝治疗和防治鼠害的前线战士。

笔者在大学入学之初就受教于华彤文老师，后来跟随华老师做研究、搞教学、写教材，直至担任《大学化学》主编时依然听取华老师的教诲。在此文中分享40余年来近距离观察、感受和学习华老师严谨治学、勇于担当的教学与研究的态度和方法，期待我国的化学教育教学事业薪火相传，持续发展。

石墨作为锂离子电池的商业负极材料，由于其高丰度、低成本和低电位的优势，在钾离子电池中也显示出了巨大的潜力。然而，钾离子半径(0.138 nm)远大于锂离子半径(0.076 nm)，充放电过程中钾离子的插层易使石墨结构破坏，导致明显的容量衰减和不稳定的循环寿命。在这里，我们用简单有效的微波方法高效还原石墨烯，设计了石墨负极的稳定界面。微波还原可以在10 s内有效地去除氧化石墨烯的氧基，这一点得到了X射线光电子能谱(XPS)的证实。石墨烯不仅可以缓冲石墨的体积膨胀以抑制结构崩塌，还可以加速电子传输以提高倍率性能。石墨烯包覆石墨的复合负极(GCG)表现出超长的循环稳定性，在3000次循环后容量依然262 mAh∙g⁻¹。与石墨相比，GCG的倍率性能也更加优异(500 mA∙g⁻¹的电流密度下容量为161.2 mAh∙g⁻¹)。在相同的电流密度下，石墨在150次循环后容量低于150 mAh∙g⁻¹。进一步的电化学阻抗(EIS)和恒电流间歇滴定(GITT)测试表明，与石墨相比，GCG表现出更快的电导率和离子扩散速率。循环后的拉曼光谱、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)图像验证了石墨烯作为缓冲界面有利于电极结构的完整性和固体电解质膜(SEI)的稳定性。这项工作为钾离子电池的大规模应用提供了新的希望。

A 3D nitrogen-doped graphene/multi-walled carbon nanotube (CS-GO-NCNT) crosslinked network material was successfully synthesized utilizing chitosan and melamine as carbon and nitrogen sources, concomitant with the incorporation of multi-wall carbon nanotubes and employing freeze drying technology. The material amalgamates the merits of 1D/2D hybrid carbon materials, wherein 1D carbon nanotubes confer robustness and expedited electron transport pathways, while 2D graphene sheets facilitate rapid ion migration. Furthermore, the introduction of nitrogen heteroatoms serves to furnish additional active sites for lithium storage. When served as an anode material for lithium-ion batteries, the CS-GO-NCNT electrode delivered a reversible capacity surpassing 500 mAh·g^-1, markedly outperforming commercial graphite anodes. Even after 300 cycles at a high current density of 1 A·g^-1, it remained a reversible capacity of up to 268 mAh·g^-1.

通过将纳米Bi颗粒与三维多孔碳(3DPC)材料复合制备得到Bi/3DPC复合材料，有效提高了Bi的电化学性能。3DPC作为碳框架能缓冲充放电过程中Bi的体积膨胀以及提升材料导电性，且其微孔和介孔能够增加材料的比表面积，为吸附钠离子提供活性位点。Bi和3DPC发挥协同效应，在钠离子电池中展现出良好的倍率性能和长期循环稳定性。在5 A·g^-1的电流密度下，Bi/3DPC在循环1 000圈后仍保持268.52 mAh·g^-1的比容量。

明胶是动物结缔组织中的胶原蛋白经过适度水解得到的高分子材料，其具有溶胶-凝胶可逆性。本实验借助明胶的溶胶-凝胶可逆性以及果汁中富含的金属离子，制备了明胶果冻电解质材料和系列电解反应的科普简易装置。通过趣味性教学展示和适宜于大众直接参与动手的简易实验，使大众深入了解水果电池的根本原理以及金属离子在明胶内部被固化溶液环境中的运动转移特性，进而认识普通电池工作的内在机制。本科普实验不但将凝胶电解质材料在能量储存和转化方面的巨大优势充分展现在大众面前，促进公众对天然大分子和电解质科学的了解、提高科技创新认知以及激发他们的科学兴趣，具有极高的社会价值。本科普实验所用材料价廉易得且绿色环保，实验过程没有安全隐患，达到用大众熟悉的材料创新性地实现普及科学知识之目的。

本文研究了杂多酸对储氢材料的催化效应，通过机械球磨法制备MgH₂-xH₃PW₁₂O₄₀ (x = 7%、10%、13%，质量分数)复合物样品，与纯的球磨MgH₂对比，展示了杂多酸H₃PW₁₂O₄₀对MgH₂储氢动力学的提升作用。其中，MgH₂-10H₃PW₁₂O₄₀的放氢活化能比纯MgH₂降低了46.23 kJ∙mol⁻¹，可在250 ℃、1 min内吸收6.25%的氢，在300 ℃、15 min内释放6.54%的氢气，而同等温度下MgH₂在30 min内仅释放1.2%氢。即使是在较低的温度100 ℃，MgH₂-10H₃PW₁₂O₄₀也可在1 h内吸收5%的氢，而MgH₂只能吸收0.9%的氢。结构表征结果表明H₃PW₁₂O₄₀分子在球磨和储氢过程中被转变为WO₃和W簇，其作用一方面是催化Mg―H键、H―H键的断裂，另一方面是促进MgH₂颗粒在球磨过程中细化并抑制其团聚长大。该研究开创了多酸分子在储氢领域的催化应用。

有机电极材料因其成本低、资源丰富、环境友好、可设计性等优势，成为具有发展潜力的二次电池候选电极材料。目前，种类丰富的有机电极材料已应用在各种金属离子电池体系，然而有机电极材料的商业化应用仍面临着诸多挑战，如本征电导率低、在有机电解液中溶解度大、放电电位低等。针对有机电极材料的技术瓶颈，大量研究聚焦在有机电极材料结构、工艺、尺度等改性优化方面。本文回顾有机电极材料的发展历程和应用，并总结其分类、反应机理及主要问题和挑战，进而详细综述有机电极材料已报道的改性策略，包括分子结构修饰、复合导电碳、纳米尺寸优化、电极-电解液耦合与制备工艺优化等方法，分析各改性方法优势和局限性，最后对未来有机电极材料改性研究方向进行展望，为今后有机电极材料的设计与研究提供参考。

高能量密度、高功率密度的“双高”锂离子电池(LIBs)的实现依赖于创新突破高容量、高倍率及长循环寿命电极材料。插入型负极，以d⁰过渡金属氧化物为代表，含有强金属-氧键，表现出高循环稳定性和高倍率性能。然而，由于金属离子变价较少，其比容量相对较低。转化-合金型负极，以p区金属氧化物为代表，具备高理论比容量，但嵌锂过程中的相团聚和体积膨胀易导致容量快速衰减和倍率性能不佳。通过引入插入型或转化型功能基元构建双金属氧化物负极，可以优化电极中的电子/离子传导，从而改善循环性能和倍率性能，有望实现负极材料高容量、高倍率及长循环的统一。本文通过对各类金属氧化物中的化学键及电子结构特征进行分析，并提出一种新的图示表达方式，将负极锂离子插脱嵌的电化学反应储能过程表达为态密度(DOS)图示。文章阐述了双金属氧化物负极的多步储锂机制，并结合近期相关研究进展，为发展高容量、高倍率及高稳定的双金属化合物负极提供理论参考和实践依据。

在“碳中和、碳达峰”的背景下，如何减少化石能源的应用，开发新能源，提高能源利用率成为世界共同关注的问题，相变材料在未来拥有广泛的应用前景。本文从掰掰乐暖手袋的加热原理出发，介绍了热冰实验，即醋酸钠过饱和溶液结晶，释放相变潜热的实验现象。本实验不仅具有化学之美，在实际生活中也具有重要意义。本实验启发读者从电池对于电能的储存与使用出发，思索利用相变潜热对热能进行储存和利用的可行性，并介绍了几个相关领域的应用案例。