设计了不同晶粒尺寸的Ni纳米粒子催化剂及其制备生物燃料的综合化学实验。通过常规浸渍法制备了Ni/CeO₂、Ni/CeO₂-SiO₂和Ni/SiO₂三种纳米催化材料，借助X射线粉末衍射(XRD)，X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)等对其进行了物理化学性质表征。通过参与催化剂合成、结构表征及其性能评价的全链条科研基本训练过程，不仅能够培养学生的综合实验技能，还能提升其科研素养，启发学生发现物质结构与性能之间内在规律，激发学生对探索未知科学领域的兴趣。该实验以“能源危机”为话题开展课程思政，加强学生对我国能源与环境危机现状的认识，引导学生从自我做起爱护环境。

采用腺嘌呤(HA)作为主配体，以间苯二羧酸(H₂IP)为第二配体，在水热条件下，成功制备了一例双金属有机框架(C₂H₈N)(NH₄)[Zn₄Co₂(μ⁃O)(IP)₄(A)₄]·1.25H₂O (ZnCoIPA)。单晶X射线衍射表征结构显示三维的ZnCoIPA保留了HA上的Watson-Crick位点，并沿着a轴和b轴方向形成一维的螺旋通道。X射线光电子能谱显示ZnCoIPA中钴离子的变价性质，结合其独特的限域空间使其表现出对含硫氨基酸的快速和可见的识别。紫外可见吸收光谱表明主客体之间发生了显著的电子转移。

析氧反应(OER)催化剂在催化反应过程中不可避免地会发生表面重构，这一过程使得设计、构筑高性能和高稳定性的OER电催化剂充满挑战。在此，我们采用双金属浸出诱导表面重构的策略，构建了高活性和高稳定性的水氧化电催化剂。在该策略中，通过水热、离子交换和后续的退火工艺处理，将由α-CoMoO₄、K₂Co₂(MoO₄)₃、Co₃O₄和CoFe₂O₄四种氧化物晶相组成的材料阵列转换为OER预催化剂。原位电化学拉曼光谱和非原位X射线衍射(XRD)分析表明，其中的不稳定成分K₂Co₂(MoO₄)₃的快速溶解引发了Mo和K的适度浸出，从而在低电压下加速表面富集的α-Co(OH)₂向CoOOH活性相的转化。此外，CoFe₂O₄相耦合重构产生新相CoO与无定形层CoOOH，从而形成CoFe₂O₄@CoO@CoOOH紧密的多相结构，起到“纳米栅栏”的作用，可有效防止催化剂的过度重构，从而赋予重构后的催化剂优异的催化活性和稳定性。本工作为设计高电流密度下具有优异活性和稳定性的OER催化剂提供了新的思路。

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。

在全球气候变化的严峻挑战下，中国提出的“双碳”目标已成为推动国家可持续发展的关键战略。为积极响应这一战略需求，教育领域特别是科学技术相关课程的改革显得尤为迫切。本文聚焦于探讨如何将金属-CO₂电池这一前沿技术有效融入双语物理化学课程之中，旨在通过这一创新实践，不仅使学生深入掌握先进的能源存储知识，而且同步提升他们的双语交流与跨学科思维能力。通过对教学内容的深度挖掘、教学方法的创新设计、评估策略的细致规划以及实践应用的全面探索，力图构建一个既紧密贴合“双碳”目标要求，又能有效促进学生综合素质与实际操作能力提升的课程体系框架。