冷热现象是人类最早观察和认识的自然现象之一。在自然界的能量转化现象中，化学能与热能的转化是常见形式之一。现代社会中，有很多相关应用给大众生活带来了极大的便利。本科普实验秉承着“应用化学，安全至上，造福社会”的理念，旨在通过简单的实验，激发普通大众对化学的兴趣，帮助他们正确认识化学，了解化学反应可能存在的安全风险，并培养其正确的安全意识。实验围绕化学反应中两个特征鲜明的反应：吸热反应(氯化铵与氢氧化钡反应)和放热反应(发热包与水反应)，针对不同知识背景的受众，设计了不同的呈现形式(如趣味实验——气球捏捏冰、情景剧——碘-淀抱抱乐)，在幼儿园、中学和社区开展了多场主题科普教育活动。实验通过这些活动向大众展示了化学能与热能之间相互转化的奇妙现象，普及了相关安全常识，使不同的受众真切地感受到了化学的无穷魅力，同时也提高了他们的安全意识。

本文基于一款治疗阿兹海默症的药物——沙芬酰胺甲磺酸盐进行教学设计，以4-(3-氟苄氧基)苯甲醛为起始原料，引入微波合成技术，采用还原胺化策略，经过三步反应，迅速、高效得到目标产物，并采用核磁、熔点和旋光分析方法鉴定结构与纯度。实验设置既兼顾有机综合实验技术的训练，又注重知识的交叉融合。

厨余垃圾的不当处置会造成土地和水资源的污染，随着垃圾分类政策在全国的推行，有效处理厨余垃圾成为解决环境问题的热点议题。厨余垃圾黏度的大小可直接影响处理设备的选型和工艺参数确定。将厨余垃圾的黏度测定作为实际应用案例引入物理化学实验教学，结合实际改进实验，对不同组成厨余垃圾的黏度值进行测量，考察含固率、转子型号、搅拌速度选择等对黏度值的影响，为厨余垃圾处理设备选型及工艺参数选择提供理论依据。改进后的实验可以强化学生学以致用的意识，增强对工程问题的综合性和复杂性的认识，启迪学生对厨余垃圾资源化利用的探索思考，实现基于“双碳”和绿色环保的创新思维学科素养培养，增强社会责任感。

为解决当前分析化学实验教学中常出现的“重结果达标、轻过程规范”问题，本教学团队开展了将标准化理念融入分析化学实验课程的教学实践。在内容层面，教学团队制定了统一教案，明确了教学重难点、讲解逻辑及操作规范；在实践层面，推行“虚拟仿真预习+学生自查”相结合的沉浸式教学模式，助力学生从“机械模仿”转变为“主动规范”。同时依托预实验以规避潜在教学风险，配套提供评分标准；在考核层面，以过程性评价为核心，细化了操作与数据结果的评分标准，引导学生重视实验全流程的标准化。教学实践表明，该方法不仅提升了学生实验操作的规范程度与数据质量，还改善了分析化学实验教学的整体质量，为实验课程教学改革提供了有益思路。

以六水合硝酸铈(Ce(NO₃)₃·6H₂O)和可溶性淀粉(ST)为原料，通过生物模板法制备了CeO₂非均相光芬顿催化剂(ST-CeO₂)。采用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱、固体紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行表征。FTIR和Raman光谱证实了Ce—O键及氧空位的存在。UV-Vis DRS显示其在紫外和可见光区域有强吸收，XPS光谱分析表明催化剂表面存在Ce³⁺和Ce⁴⁺的混合价态，这可有效促进光生电荷的分离和H₂O₂的活化。甲基橙(MO)降解结果表明，ST-CeO₂在紫外光下照射60 min时对MO染料的降解率可达82.8%;加入H₂O₂后，其在60 min时对MO染料的降解率可达99.7%，而且重复回收利用5次后仍然保持优良的催化性能。自由基捕获实验证明空穴(h⁺)和羟基自由基(·OH)是在MO染料降解反应中起主导作用的活性物质，而超氧自由基(·O₂^-)起次要作用。此外还详细探讨了ST-CeO₂光芬顿降解MO染料的机理。

微塑料污染已成为全球环境问题，将其转化为碳量子点为污染治理提供了创新思路。本实验采用水热法和灼烧法制备碳量子点，并对其光学性能进行系统分析。同时，研究了Fe³⁺对碳量子点荧光效果的影响。实验内容涵盖了制备、性能分析及Fe³⁺检测等，操作简便，融合了有机化学与环境化学，增强了实验的趣味性与教育价值。

通过原位共沉淀法可控制备了系列直接Z型MIL-100(Fe)/BiOBr异质结。使用粉末X射线衍射(PXRD)、傅里叶红外变换(FTIR)光谱、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、扫描电镜(SEM)、高倍透射电镜(HRTEM)以及X射线光电子能谱(XPS)对MIL-100(Fe)/BiOBr异质结晶体结构、微观形貌、光学性能、化学组成进行表征。以低功率发光二级管可见光为光源，探究了MIL-100(Fe)/BiOBr异质结光芬顿降解磺胺甲恶唑(SMX)性能。最佳反应体系MB-7/Vis/H₂O₂(MB-7是MIL-100(Fe)质量为BiOBr质量的70%时制备的样品)在光源照射70 min后可降解99.8% SMX(5 mg·L^-1)。同时，还考察了H₂O₂浓度、催化剂投加量、pH值以及无机阴离子对MB-7/Vis/H₂O₂降解SMX影响。MB-7/Vis/H₂O₂能够在经过5轮循环降解实验后保持95%以上的SMX降解效率，表明其具有较好的循环稳定性。通过光致发光(PL)光谱、光电化学测试、活性物质捕获实验以及电子自旋共振(ESR)技术对光芬顿降解SMX机理进行了揭示。增强的光芬顿活性的机制主要来自于异质结的构建加速了光生载流子的分离，进而促进了活性物质产生以及Fe³⁺/Fe²⁺的循环。

基于原子级金属分散活性位点以及N、O元素共掺杂碳基底的协同作用，设计、合成了一种原子级分散的异核双金属单原子电催化剂(Co/Ni-SACs)。相比于单原子催化剂，Co/Ni-SACs的两电子ORR活性和选择性得到了明显提升。在0~0.6 V(vs RHE)范围内，Co/Ni-SACs催化合成H₂O₂的选择性约为80%；在0.4 V(vs RHE)电位下Co/Ni-SACs催化反应4.5 h后的H₂O₂产量达到1.88 mol·L^-1·g_cat^-1·cm^-2，且具有稳定的电流响应、选择性和循环利用性。Co/Ni-SACs与不锈钢网(SSM)构建的双阴极电芬顿体系，可以高效活化原位生成的H₂O₂，进而产生高氧化性的羟基自由基(·OH)，实现多种染料、抗生素等有机污染物的降解以及重金属Cr(Ⅵ)的减毒。

尽管异质结压电催化剂的设计被证明可以显著提升其催化活性，但异质结界面在压电过程中对表面势阱的调控机制及其对载流子迁移的影响仍缺乏系统研究。本研究通过自组装策略，在Bi₁₂O₁₇Cl₂@FeOOH体系中构建了非晶FeOOH与Bi₁₂O₁₇Cl₂之间的增强界面相互作用异质界面结。这种强界面相互作用显著增强了界面极性，可大幅抑制Bi₁₂O₁₇Cl₂表面电荷的应力响应能力(最大降幅达原始值的63%–98%)，这显著降低了压电过程中表面势阱的深度，从而有效削弱了压电电荷的束缚，同时促进了电荷转移。同时，界面形成的Bi–O–Fe化学键构建了电荷传输通道。这些协同机制使得压电自芬顿反应中H₂O₂产率达到3.04 mmol g⁻¹ h⁻¹，总有机碳去除率提高了3倍(从18.6%增至55.8%)。