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。

采用一步溶剂热法在泡沫镍(NF)基底上原位生长Cu/α-FeOOH纳米复合材料，制备了自支撑Cu/α-FeOOH/NF催化剂。相比于α-FeOOH/NF催化剂，Cu的引入为α-FeOOH的生长提供了更多的附着点，使得催化剂表面更加粗糙，并增大了催化剂与反应物的接触面积。Cu和无定形的α-FeOOH之间存在晶态和非晶态的异质界面，改变了催化剂的电子结构，促进电子从Ni、Fe向Cu转移，从而显著增强了催化剂对甲醇的吸附和氧化。电化学测试表明，Cu/α-FeOOH/NF催化剂具有优异的甲醇氧化反应(MOR)和析氢反应(HER)性能。在Cu/α-FeOOH/NF催化剂同时作为阴极、阳极的Cu/α-FeOOH/NF||Cu/α-FeOOH/NF HER-MOR耦合电解水系统中，达到10 mA·cm^-2电流密度所需的电压比直接全水解系统降低了125 mV，且在较大电压(2.4 V)下能够稳定反应96 h。此外，阳极MOR产生了价值更高的甲酸盐，1.80 V下生成甲酸盐的法拉第效率高达97%。

In this study, a self-calibrating near-infrared fluorescence probe was designed and synthesized based on the dual-fluorophore strategy utilizing methylene blue and coumarin. The probe utilized methylene blue (emission spectrum range: 640-740 nm) and coumarin fluorophore (emission spectrum range: 440-600 nm) as signal output units, thereby achieving effective spectral separation and highly selective detection of HClO. Under physiological pH conditions, HClO triggers an oxidation-cleavage reaction, releasing methylene blue and coumarin, which emit distinct red and green fluorescence, respectively. This dualemission feature enabled rapid HClO detection with two-channel detection limits of 25.13 nmol·L^-1 (green channel) and 31.55 nmol·L^-1 (red channel). Furthermore, in cell imaging experiments, this probe demonstrated excellent cell membrane permeability and low cytotoxicity, successfully enabling the monitoring of both endogenous and exogenous HClO in living cells. By incorporating a two-channel self-calibration system, the probe effectively mitigated signal variations caused by instrumental or environmental interference, substantially improving detection sensitivity and reliability.

以过硫酸铵引发吡咯单体原位聚合形成的三维多孔气凝胶为载体，以二茂铁为金属前驱体，在氩气气氛下通过高温热解法制备出系列不同铁负载量的Fe/N/C催化剂。结果表明，基于气凝胶载体制备的催化剂在酸性介质中展现出优异的氧还原反应(ORR)活性及稳定性。当二茂铁载量为12 mg时制得的催化剂性能最佳，其半波电位达0.691 V(vs RHE)，平均电子转移数为3.97，表明反应过程接近理想的四电子路径。另外，该催化剂经10 000圈循环伏安测试后，半波电位仅衰减11 mV，展现出较好的电化学耐久性。

首先采用水热法在碳布(CC)上生长了Ni掺杂WO₃纳米线(Ni-WO₃ NWs/CC)，然后利用高真空固相磷化法将其磷化，得到CC表面生长Ni掺杂WP₂纳米线复合材料(Ni-WP₂ NWs/CC)。研究其电催化析氢性能发现，Ni掺杂能够有效降低电催化析氢反应中的过电位。其中，当Ni、W物质的量之比为10%时制备得到的10%Ni-WP₂ NWs/CC表现出最佳的催化性能。在碱性条件下，当电流密度为10和100 mA·cm^-2时，10%Ni-WP₂ NWs/CC所需的过电位分别为115和190 mV。经过Ni掺杂后，10%Ni-WP₂ NWs/CC的电化学活性表面积明显增加。此外，在长时间的电催化条件下，该催化剂依然能保持良好的工作稳定性。

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。