本研究整合Bohrium云计算平台和国产开源软件ABACUS，构建了一种创新的混合式教学模式，并将其应用于天津大学“新能源材料与化学”课程。课程设计结合理论与实践，涵盖自洽计算、结构优化、电子态密度、能带结构和声子特征等内容。其中，云计算平台的引入显著降低了操作难度，提高了课堂互动性，同时激发了学生的自主学习与创新思维。该教学方法有效提升了教学质量，为培养具有国际视野和创新能力的化学专业人才提供了新的思路。

Bohrium科学计算云平台具有易配置计算环境、易部署安装软件、易成员协作和计算资源充沛等优势，可解决传统计算模拟课程教学中的软件安装、理论和实践割裂等问题，为材料和化学计算模拟课程教学提供极大便利，可显著提高课程教学效率。本文重点介绍Bohrium平台的特色以及教学优势，并展示基于Bohrium平台的分子建模、分子动力学模拟等实验案例设计。

二氧化碳(CO₂)的大量排放引发了一系列环境问题，但同时CO₂也是一种重要的碳资源。因此，捕获CO₂并将其转化为高附加值化学品，已成为科学与工业领域的热点课题。从化学角度而言，CO₂被视作一种稳定、安全且储量丰富的C1资源。将CO₂转化为高值化学品，不仅能有效解决CO₂排放问题，同时实现了CO₂的资源化利用。把CO₂催化环化加成到环氧化物中，制备高附加值的环状碳酸酯，是一种反应过程简单且前景可观的CO₂利用策略，该反应无副产物产生，原子经济性100%，反应条件温和。本文综述了CO₂化学利用途径，着重介绍了CO₂环加成反应高效催化剂，并对不同类型催化剂的性能进行了比较，最后对CO₂环加成反应研究进展进行了总结与展望。

利用固相转化法将Fe₃O₄纳米粒子表层转化为具有光催化活性的铁基-金属有机框架MIL-100(Fe)，制备得到Fe₃O₄@MIL-100(Fe)核壳结构复合材料。MIL-100(Fe)的光生电子驱动了Fe₃O₄中的Fe³⁺向Fe²⁺的快速转化，MIL-100(Fe)的大比表面积提高了复合材料对抗生素分子的吸附性能。通过控制Fe₃O₄纳米粒子向MIL-100(Fe)的转化程度，优化了二者之间的协同效应，增强了光催化活化过硫酸盐降解抗生素性能。其中，最佳Fe₃O₄@MIL-100(Fe)表现出406 m²·g^-1的高比表面积，在光催化降解50 min时的降解率达到83.0%，并在5次循环实验中表现出较高的稳定性。

基于向大一学生开设的“电解-量气法测定阿伏加德罗常数”实验，设计了Cu₂O的电化学合成及量气法测定阿伏加德罗常数一体化实验，该实验巧妙地融合了元素化学实验中有关Cu₂O的制备及性质实验内容。一次电解完成两个实验，节约电能，节省时间。Cu₂O的电化学合成及量气法测定阿伏加德罗常数一体化实验可作为一个微实验灵活穿插于大学基础化学实验教学中，对于培养大一学生的全方位思考的意识和多角度分析问题的能力以及经济、环保的理念有重要意义。