柠檬酸三丁酯(tributyl citrate，TBC)是一种低毒、相容性好、可降解的绿色环保增塑剂。与传统生产TBC所用的浓硫酸催化剂相比，杂多酸(heteropolyacid，HPA)作为固体超强酸具有不挥发、不腐蚀设备的优点，但其价格昂贵且难以回收。为实现HPA的循环利用，采用不同载体负载HPA制备的负载型催化剂具有比表面积大、易于分离的特点，在TBC绿色合成中展现出广阔的应用前景。本文综述了以金属氧化物、碳材料、分子筛、离子液体等为载体，通过表面负载、内部封装及离子键合等方式负载HPA的催化剂在催化合成TBC方面的研究进展及其在TBC生产工艺中的应用。如何增强HPA与载体之间的相互作用力是突破该类材料工业化应用瓶颈的关键问题。以金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)为载体负载HPA所构建的新型多金属氧酸盐金属有机框架(POMOFs)和多金属氧酸盐共价有机框架(POMCOFs)，可通过内部封装有效减少HPA催化剂的流失。本文系统总结了不同载体在催化活性、构效关系及与新型工艺适配性方面的特点与局限，旨在为开发高效、稳定、环境友好的合成TBC催化剂提供参考。

合成了2个丁二酮肟有机锡化合物：双(三(2-甲基-2-苯基丙基)锡)丁二酮肟配合物(C₆H₅C(CH₃)₂CH₂)₃Sn(ON=C(CH₃)C(CH₃)=NO)Sn(CH₂C(CH₃)₂C₆H₅)₃ (1)和二苄基锡氧氯丁二酮肟多核配合物[μ₃-O-((C₆H₅CH₂)₂Sn)₂(ON=C(CH₃)C(CH₃)=NOH)(O)Cl]₂(2)。通过元素分析、红外光谱、核磁共振(¹H、¹³C、¹¹⁹Sn)、差热分析和单晶X射线衍射对配合物进行了结构表征，对其结构进行量子化学从头计算，并进行了体外抗癌活性研究。结果显示：配合物1为通过配体丁二酮肟桥联的双锡核中心对称分子，锡原子均为四配位的畸变四面体构型；配合物2为通过氧原子和丁二酮肟配体桥联的四锡核中心对称多环聚合结构，锡原子分别为五配位的畸变三角双锥构型和六配位的畸变八面体构型。配合物对人肝癌细胞(HUH7)、人肺癌细胞(A549)、人表皮癌细胞(A431)、人结肠癌细胞(HCT-116)和人乳腺癌细胞(MDA-MB-231)均有较强的抑制活性。

科研创新训练是理工科专业本科生的一门必修课，是对所学专业知识在科学研究中的综合运用，因而在培养学生理论联系实际、科研课题的设计、独立进行分析问题和解决问题的能力方面具有重要作用。本文将水合物熔盐中柠檬酸三丁酯的合成研究应用于科研创新训练教学中，引导学生从研究背景、课题的提出、课题的设计、分析方法的建立、实验过程研究、结果分析等方面进行了课题的整体设计研究。通过本课题的研究工作，学生综合运用能力、分析问题解决问题的能力以及独立进行科研的能力显著提高，达到了预期目标，获得了水合物熔盐中柠檬酸三丁酯的最佳工艺条件和促进作用机理，为工业化生产奠定了理论基础，是教学和科研相互融合相互促进、值得推广的一种科研创新训练教学方式。

晶体工程学是在超分子自组装基础上发展起来的，跨越晶体学、材料科学、合成化学的交叉学科。超分子手性晶体工程属于晶体工程学的一大分支，运用晶体工程学原理和方法设计手性超分子合成子，构筑出手性超分子晶体材料，并进一步探讨对映体选择性识别分离和催化方面的应用前景。

在深化新医科建设，培养交叉学科高素质人才的战略背景的指引下，本文构建了一种面向药物递送前沿的综合教学实验，将超分子化学的理论知识与纳米医学实践深度融合。研究以二氢卟酚e6和替莫唑胺为模型药物，通过超声辅助超分子组装技术制备纳米递药体系，系统探究不同药物比例对纳米递药体系性能的影响。本实验利用聚集诱导荧光淬灭现象确定了超分子组装的成功进行，使用动态光散射表征了纳米递药系统的流体动力学粒径与Zeta电位，并通过紫外分光光度法测定药物包封率。本实验立足于解决当前常见纳米递药系统载药量低、辅料使用过多带来的潜在风险，采用无需辅料的超分子组装技术制备纯药物纳米颗粒。该实验操作简单，原理明确深入，且具有良好的可拓展性，有助于使学生掌握纳米递药系统研发核心技能，同时加深学生对纳米递药系统的理解，为培养“懂原理、擅创新、重实践”的新医科复合型人才提供了可推广范式。

智能致动器具有将外界刺激转化为机械运动的能力，在软体机器人、人造肌肉、传感器、智能皮肤等领域具有广阔的应用前景。本新创实验通过在聚酰亚胺高分子膜表面涂覆聚二甲基硅氧烷预聚体，并喷涂石墨烯乙醇分散液，制备出一种可以利用高分子材料的热膨胀系数差异对光、电、热等刺激产生响应的超疏水智能材料。从中国传统剪纸艺术和仿生结构获得灵感，将所得超疏水材料加工成爪形构造和可变形集水装置，利用材料的超疏水性质实现其在强酸，强碱等复杂应用环境下的稳定运行。此外，通过调整刺激电流大小实现了材料致动能力的智能化编程，进一步提升了新创实验的可控性和应用性。本新创实验融汇无机化学、高分子化学、仪器分析和材料化学等多个化学学科，实现理论与应用的巧妙衔接。所选用的实验原料无毒且易得，符合绿色化学的要求，体现了实验的可持续性。通过开发新型材料的制备技术，有效提升了材料的致动性能，极大地拓展了材料的应用场景。该新创实验现象明显，操作过程趣味性强，有助于激发学生的科研兴趣，提高学生的知识应用水平，培养学生的创新意识，同时提升学生的综合素质。该实验对学生的学习和成长具有积极的促进作用。

超分子化学领域的多种常用模块均具有氧化还原活性，它们参与的非共价相互作用对于电子得失较为敏感。电化学技术一方面可以通过电子转移产生活性物种，从而调节非共价相互作用，另一方面也可以提供其他表征手段无法获得的能量和动力学信息，因此成为超分子化学研究领域的主要工具之一。本文通过对典型案例的分析，简要总结了电化学技术在超分子化学研究工作中发挥的具体作用。

Bi₂Te₃钾离子电池负极存在结构不稳定性和电化学反应动力学缓慢问题。本研究在手风琴状MXene基底上生长棒状Bi₂Te₃，随后利用P掺杂制备了高性能P-Bi₂Te₃/MXene超结构。这种新型负极具有丰富的Te空位和良好的自适应特性，展现出优异的循环稳定性(在0.2 A·g⁻¹电流密度下200次循环后可逆容量为323.1 mAh·g⁻¹)和出色的倍率能力(20 A·g⁻¹时可逆容量为67.1 mAh·g⁻¹)。动力学分析和非原位表征表明，该超结构具有优异的赝电容特性、出色的K⁺离子扩散能力以及可逆的嵌入反应和转化反应机理。

作为21世纪最重要的科技成果之一，超材料概念的提出对物理、材料、光学、声学等学科产生了颠覆性的影响。本实验采用微观设计宏观制备思路，开展了基于分子设计的3D打印超材料制备，通过构建不同规模大小的微观碳笼分子模型，利用计算机仿真技术对3D打印超材料的制备过程、性能表现等进行模拟和预测，以指导实际的设计和制造，实现微观分子模型到宏观多孔材料的映射，探究微观碳笼结构与3D打印宏观超材料的性能关系。通过数字化设计精细调控超材料分子结构，优化其物理、化学与力学性能，结合3D打印参数优化，可制造出强度更高、韧性更好的结构件，应用于航空航天、汽车、高端装备等对材料力学性能要求极高的领域。利用数字化设计的优势，可以实现超材料的定制化制备。这种分子层面的微观结构设计与3D打印技术的宏观构件制备相结合的方法具有创新性，为超材料的设计和制造提供了新的思路，推动了化学实验数字化设计和应用，提高了化学实验数字化设计水平。

本文进行了具有气致变色特性的蒽环基超分子聚合物材料在创新型化学实验中的初探。利用该材料所制备的“变色龙”图案在固态时呈现橙红色荧光，在特定蒸气作用下迅速响应变为黄色或绿色荧光。实验设计涵盖超分子聚合物材料制备、荧光表征以及蒸气响应测试，将超分子化学中的分子识别与刺激响应原理融入实践教学。学生可通过直观的荧光变色现象观察，结合光谱数据解析，深入理解智能材料的结构-性能关系。本研究将学科前沿与基础实验相结合，有效强化学生的综合实验技能和创新能力。