由于异质材料的结构较为复杂，通过调控其极化效应来优化介电性能仍具有挑战性。本研究通过分子接枝诱导偶极子重新取向，实现了对界面极化强度的精准调控。实验证明，这些偶极子的取向可以有效调节界面极化：–CF₃基团增强了电荷转移和极化损耗，而–NH₂基团则抑制这些效应。经–CF₃修饰优化的MXene/ZnO复合材料最小反射损耗达到−66.7 dB，有效吸收带宽为5.05 GHz，表现出了卓越的电磁波吸收性能。该工作通过界面偶极子工程展示了一种精确调控电磁参数的新策略，为先进吸波材料的设计提供了新思路。

随着5G通信、航空航天及国防技术的快速发展，电磁辐射污染电磁干扰及电磁隐身需求推动吸波材料向“薄、轻、宽、强”方向发展。介电-磁复合吸波材料通过整合介电损耗与磁损耗机制，突破单一材料阻抗匹配不佳、频带窄等瓶颈，成为当前研究热点。该类材料的核心优势源于协同机制：介电相通过偶极极化、界面极化、传导损耗及缺陷损耗衰减电磁波，磁相依赖自然共振、交换共振、涡流损耗及畴壁共振实现磁能耗散；二者耦合可优化阻抗匹配，延长电磁波传播路径，拓宽有效吸收带宽。其协同效应受组分比例、微观结构及界面特性调控，通过Maxwell-Garnett理论、传输线理论等可揭示其微观物理过程。性能优化需通过多维度策略实现：组分设计上筛选互补性介电-磁材料并调控比例；制备工艺优化组分分散与结构完整性；微观结构调控强化阻抗匹配与多重损耗；表面改性提升界面极化与协同效应。典型体系包括磁性金属/介电聚合物、铁氧体/陶瓷、碳基/磁性纳米粒子复合体系，部分材料最小反射损耗低于−60 dB，有效吸收带宽超9 GHz。当前研究仍面临协同机制理论模型不完善、宽频吸收与环境稳定性难以兼顾等挑战。未来需深化微观机制认知，发展多功能一体化、智能化、绿色化材料，推动其在军事隐身、电子设备电磁兼容、通信基站防护等领域的规模化应用。

超复合材料对组分与逾渗结构的高度依赖性导致其负电磁参数的调控幅度过大。本研究基于类花生仿生结构，通过静电纺丝工艺设计合成了一种FeCo@C功能相，并将其与导电聚苯胺(PANI)复合构筑了一组含量梯度的超复合材料。这些超复合材料在10 kHz–50 MHz频段成功实现了极弱负介电负响应(-100 < ε' < 0)。得益于这种碳包覆金属的花生衍生结构，金属的高等离子体振荡强度被有效限制。该材料的填充不敏感性表现为：当FeCo@C含量从2 wt%增加至12 wt%时，全频段负介电频谱基本保持不变。复合材料的多级界面还将电子-空穴双载流子传导与共轭PANI的链内电子跃迁、链间载流子输运相连接，共同构建三维导电网络。相应地，其损耗角正切值(tanδ < 0.2)较金属基超复合材料也显著降低。进一步的阻抗分析揭示了FeCo@C/PANI负介电超复合材料的本征电感特性。最后，我们通过电磁仿真验证了该磁性超复合材料的电磁波散射能力，并探索了其在隐身器件、抗电磁干扰和敏感天线中的应用。

利用溶胶凝胶法制备出一种三角形Au@TiO₂核壳材料。经过水热晶化，该材料膨胀至300 nm，壳层TiO₂晶化为介孔锐钛矿相，但核心三角形Au颗粒的形貌保持不变。采用粉末X射线衍射(PXRD)、ζ电位、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、热重分析(TGA)、光致发光(PL)光谱、光电流(i-t)以及光催化降解技术，对样品的结构和性能进行了系统、详细的检测与分析。经过晶化处理的Au@TiO₂在可见光波段的光降解亚甲蓝性能比未晶化时有了显著的提升, 1 mg·mL^-1 Au@c-TiO₂可以在可见光照射1 h后实现对60 mg·L^-1亚甲蓝全降解。电子顺磁共振(EPR)测试表明·O₂^-和·OH两种自由基对光降解起到了很大作用。通过综合分析实验结果和时域有限差分(FDTD)分析，探究了催化反应的机理。

采用液相还原法制备了磁性介孔碳(Fe₃O₄@C)负载纳米零价铁(nano zero-valent iron，nZVI)复合材料(Fe₃O₄@C-nZVI)，并将其用于高盐水中Cr (Ⅲ)-EDTA (EDTA：乙二胺四乙酸)的去除。扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等表征表明nZVI成功负载且分散良好，可磁性分离，在碳层保护下nZVI稳定性强，有利于材料的重复利用。nZVI的加入大大提高了Fe₃O₄@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附能力，在pH=4.0、反应温度为25℃时，Fe₃O₄@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的最大吸附量为10.24 mg·g^-1，显著高于Fe₃O₄@C (4.31 mg·g^-1)。吸附Cr (Ⅲ)-EDTA的过程更符合Langmuir模型和准二级动力学模型。Fe₃O₄@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附能力随着溶液pH值的增加先增加后减小；低浓度络合剂(EDTA、柠檬酸)会促进Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附，而络合剂浓度增加时则表现为抑制；高浓度阳离子(Na⁺、K⁺、Ca²⁺)会促进Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附。Fe₃O₄@C-nZVI在盐和络合剂环境中对Cr (Ⅲ)-EDTA仍表现出显著的吸附效果。经过3次再生循环后，Fe₃O₄@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附量达6.90 mg·g^-1。X射线光电子能谱分析表明，Fe₃O₄@C-nZVI通过表面FeⅢ与Cr (Ⅲ)-EDTA之间的配位作用形成FeⅢ-EDTA-Cr (Ⅲ)配合物从而将Cr (Ⅲ)-EDTA去除，随后通过离子置换作用将Cr (Ⅲ)置换出来，置换出的Cr (Ⅲ)会与表面氧化铁共沉淀为Cr_xFe_1-x(OH)₃，进而沉积在nZVI表面被去除。

采用同源金属V₂CF_x MXene作为前驱体制备了三氧化二钒@多孔碳(V₂O₃@porous carbon，V₂O₃@PC)纳米片作为电容去离子(CDI)阳极，研究其脱盐特性。实验探究了在不同在碳化温度下V₂O₃@PC的结构、结晶度、润湿性、石墨化程度和电化学特性。研究表明，所制备的V₂O₃@PC呈现出典型的2D纳米片结构，高结晶度的V₂O₃纳米颗粒被高石墨化度的PC牢牢束缚。这种结构具有良好的界面润湿性和高导电性，因而可以促进电解质的渗透，加速界面电荷的转移以并促进盐离子的传输和扩散。此外，PC也能较好的抑制V₂O₃在多次循环后的体积膨胀。电化学结果表明，V的可逆电化学转化在一定程度上提高了Na⁺的储存。当电压为1.2 V时，NaCl电导率为1000 μS·cm⁻¹时，优化后的V₂O₃@PC电极具有高达2.20 mmol∙g⁻¹的脱盐容量，0.13 mmol∙g⁻¹∙min⁻¹的脱盐速率，62%的水回收率以及24.0 Wh∙m⁻³的低能耗。

缩短沸石材料的微孔孔道能有效提升客体分子的扩散传质性能。但目前一维L沸石(LTL)的合成中，缩短其沿一维微孔孔道方向(c轴方向)的长度至20到50 nm仍是一个挑战。本文首次在简单无机体系中通过加入纳米棒簇状L沸石作为晶种，快速(仅需4 h)合成了一种新型的L沸石介观结构晶体，且无需外加任何晶化修饰剂与模板剂。该介晶呈现出一种由超薄(约29 nm)的圆盘纳米晶沿c轴定向堆叠而成的盘簇形貌。这一独特的晶种诱导策略能够有效解耦L沸石的成核和生长阶段，为精确调控每个阶段的晶化行为以获得所需形貌结构提供了更大的操作空间。通过分析合成体系中介观尺度的晶核和微观尺度的基本构建单元衍化规律，实现了对晶种具体作用及衍化规律的解构：晶种溶解出的环笼结构加速了凝胶有序化，缩短了诱导期；而晶种溶解后的残余部分为生长期提供了密集的初始晶核，导向了新型盘簇结构的形成。通过对沸石生长条件进行调节，证实了其生长期存在蠕虫状前驱颗粒组装的行为，并实现了对盘簇中圆盘沿c轴方向厚度在18到55 nm范围内的精细调控。此外，通过选择直径为0.43到4.5 nm的系列模型分子作为吸附质，证明了该超短c轴样品在气相和液相体系大幅增强的吸附应用潜力。样品在小分子的扩散速率和大分子在气相的吸附量方面确实具有优势。在实际应用中，该样品在芳烃的吸附和分离以及染料和蛋白质的吸附方面具有一定的优势。

本研究以金纳米棒(AuNR)为光热核心，通过修饰可诱导活细胞产生活性氧(ROS)的纳米ZnO层，再修饰介孔二氧化硅(mSiO₂)壳层，利用介孔负载癌症治疗药物DOX，从而构筑出近红外(NIR)光激发热控释放药物的纳米治疗平台DOX-AuNR@ZnO@SiO₂。该纳米材料具有新颖的结构、均一的粒径、良好的分散性和生物相容性，并具有较高的光热转化效率(20.85%)和良好的光稳定性。NIR光触发的热膨胀可快速地促进纳米材料中药物DOX的释放。细胞毒性和细胞内光治疗实验结果表明，DOX-AuNR@ZnO@SiO₂对HeLa肿瘤细胞具有很强的杀伤性，从而实现光热和ROS治疗及药物治疗于一体的三模态协同治疗。

为制备高效活化过硫酸盐降解有机污染物的环境友好型Ti基介孔催化剂，分别制备了Co和Zr掺杂的介孔TiO₂催化剂(Co-TiO₂、Zr-TiO₂)，并探究了其在活化过硫酸钠(PDS)过程中活性物种的产生机制及对四环素(TC)降解性能的影响。结构表征结果表明，Co和Zr掺杂均显著提高了催化剂的比表面积和氧空位浓度。具体而言，Co与Ti间的电负性差异促进了电子迁移；而Zr⁴⁺因其离子半径大于Ti⁴⁺，掺杂后诱发了晶格畸变。TC降解实验显示，相较于未掺杂的TiO₂/PDS体系，Co-TiO₂/PDS和Zr-TiO₂/PDS体系对TC的降解率在6 h内分别提升至93.1%和89.6%，反应速率常数分别为未掺杂体系的2.8倍和2.4倍。猝灭实验与电子顺磁共振(ESR)分析证实，Co-TiO₂/PDS体系以羟基自由基(·OH)为主要活性物种，而Zr-TiO₂/PDS体系则以单线态氧(¹O₂)为主要活性物种。磷酸盐(PO₄^3-)添加实验表明，调控催化剂表面羟基可优化Co-TiO₂/PDS体系的反应剂利用效率(η_RU)。结果阐明了金属掺杂对介孔TiO₂活化PDS过程的差异化影响，以及其对活性物种和污染物降解性能的调控机制。

MXene在电磁波吸收领域的应用日益广泛。为挖掘更多MXene类型的潜力，本研究通过HF蚀刻成功合成了Ta₂CT_x MXene，并利用微波辅助化学合成系统制备了一系列Ta₂CT_x MXene/CuInS₂复合材料。实验表明：在2.9 mm厚度、50 wt%填料负载量的条件下，Ta₂CT_x样品的最小反射损耗达到−27.61 dB，有效吸收带宽为0.08 GHz；而同等填料负载下，Ta₂CT_x MXene/CuInS₂-50复合材料在更薄的1.5 mm厚度处表现出显著更优的4.48 GHz有效吸收带宽。这种性能提升归因于CuInS₂的引入改善了阻抗匹配并增强了介电损耗。此外，两组分形成的多层片状结构构建了连续导电网络，通过多重反射和导电损耗有效耗散了电磁能量。本研究为开发基于Ta₂CT_x MXene的高效吸波材料提供了可行策略。