本文介绍了作者在计算材料学本科课程的教学实践中基于SPC/E水分子模型设计的一系列分子动力学实验内容。SPC/E水分子模型具有简洁、高效和便于理解的特点，基于此模型设计的实验内容包含分子动力学算法验证，以及径向分布函数、比热容和输运性质的计算。这些实验内容与理论课中分子动力学的基本原理和分子动力学对物质结构、热力学性质和动力学性质的计算等内容一一对应，有助于加深学生对分子动力学的基础知识的理解。这些实验采用同一模拟体系贯穿始终，计算量适中且均使用开源软件LAMMPS进行模拟，可实现计算化学及计算材料学课程中分子动力学实验简洁高效的教学。

高校化学教学实验室内存在很多危险因素，管理方法和技术手段采用不当会引起师生受伤，进而影响实验教学的正常进行。负面清单管理制度可简明扼要地将各种实验教学和实验室管理过程中发现的问题进行归纳总结，做好负面清单的整理和持续改进是强化高校化学实验教学实验室安全管理的有效方法之一。本文在总结现阶段高校化学实验教学实验室的各种影响因素的基础上，形成有针对性的负面清单，开展有针对性的实验室安全教育和培训E (education)、采取有效的实验室工程技术安全措施E (engineering)、强化实验室安全强制措施E (enforcement)，形成了3E方法与负面清单管理制度相结合的化学教学实验室安全模式。该制度的可持续发展模式在化学教学实验室管理中收获良好效果，为高校化学教学实验室安全管理提供参考。

针对当前物理化学教学中存在的诸多问题，本文以物理化学中“电解质溶液的电导”这一教学内容为例，提出了一种基于教学目标导向、以学生为中心的教学改革策略。通过拓展传统的“课前预习、课堂讲授、课后作业”模式，结合课程思政理念，引入双线P-BOPPPS-E教学模式，并采用过程性考核评价方案对教学效果进行系统性量化评估。该教学体系旨在激发学生的学习主动性，全面提升学生的“知识-能力-素质”三位一体的综合能力，为物理化学教学改革提供有效的理论支持和实践指导。

学术界在表述环加成反应时，(m + n + …)和[m + n + …]环加成混用，不利于准确的学术交流。本文介绍了国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)规定的两种环加成反应表述方式，指明了它们的准确含义和使用环境。

卤代烃E2消除反应是基础有机化学课程中的重要教学内容，由于缺乏直观形象化的描述导致学生理解困难。本文设计了一个面向化学本科专业的计算化学实验，通过量子化学计算阐明卤代烃发生E2消除反应的详细机理及其与S_N2亲核取代反应的竞争机制，同时获取反应的热力学和动力学信息，帮助学生理解Zaitsev规则、选择性、反应热力学、反应动力学、过渡态、反应坐标等有机化学及物理化学中的基本概念。本实验旨在训练学生使用计算化学方法解决化学问题的基本思路，提升学生的科研素养。

Reaction of the non-substituted/substituted unsymmetric pinene-derived complex [Pt(N^C^N′)Cl] with the aryl isocyanide 2,6-dimethylphenyl isocyanide (CNXyl) afforded a mixture of two isomeric species: the ionic complex [Pt(κ³-N^C^N′)(CNXyl)]Cl ([A]Cl) and the molecular complex [Pt(κ²-N^C^N′)(CNXyl)Cl] (B). Isomer B was almost the dominating product. The structures of the isomer B derivatives bearing —CF₃ and —Cl substituents on the pyridine ring of the pinene moiety (5B and 7B, respectively) have been confirmed by single-crystal X-ray diffraction, revealing a slightly distorted square planar geometry with trans-N_N^C^N′, CNR configuration (The terminal N atom of the κ²-N^C^N′ ligand is trans to the isocyanide ligand CNXyl.). Isomer B is thermodynamically more stable, as confirmed by theoretical calculations.

螺环化合物因其独特的三维结构和生物活性而备受关注，广泛应用于药物设计和有机合成中。传统螺环化合物的合成需要采用化学计量的氧化剂，条件苛刻且步骤繁琐。本实验以N-酰基磺酰胺为原料，通过电化学氧化即可合成去芳香化的螺环化合物，反应绿色高效。实验教学中，学生将学习电化学合成的基本原理，掌握电化学合成的操作技巧，并理解电化学脱芳香螺环化的合成原理。通过引导学生探究实验机理，理论与实践相结合提高学生的实验技能和科学探究能力，同时培养学生对绿色化学和可持续合成方法的认识。

利用取之不尽的太阳能资源进行光催化水裂解制氢是缓解全球能源危机、实现碳中和战略的一项有前景的技术。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)因成本低且稳定性高在光催化产氢领域备受关注。然而，纯g-C₃N₄存在表面积小、电子转移慢、光生载流子复合快等缺陷，产氢性能通常不佳。本研究通过直接热解硫酸铵和三聚氰胺混合物，成功实现硫物种对g-C₃N₄氮位点的原位取代，开发出一种高效的硫掺杂g-C₃N₄ (S-g-CN)光催化剂。系列结构和光谱表征证实硫的成功掺杂。密度泛函理论的第一性原理计算表明S活性位对氢的吸附吉布斯自由能近乎为零(~0.26 eV)，揭示S掺杂在优化H活性中间体吸附和解吸过程中起着重要作用。透射电子显微镜和原子力显微镜测试结果表明，S-g-CN具有超薄的纳米片状结构，其片层厚度约为2.5 nm。随后的氮气吸脱附等温线和光电化学性质测试结果表明，S掺杂不仅可显著增大g-C₃N₄比表面积，而且还能有效提高其光生电子-空穴对的转移、分离和氧化还原能力。得益于材料良好的结构特性，S-g-CN的光催化产氢速率高达4923 μmol∙g⁻¹∙h⁻¹，是原始g-C₃N₄的28倍，超越诸多最近报道的其它S掺杂g-C₃N₄光催化剂。而且，S-g-CN的表观量子效率高达3.64%。本研究除了开发一种高效的光催化剂，还将为高性能g-C₃N₄基催化剂的设计提供有益借鉴。

化石燃料的燃烧导致CO₂排放量显著增大，对环境构成严重威胁。光催化CO₂还原是减少全球变暖的重要手段，本文探讨了石墨相氮化碳(g-C₃N₄)在此领域中的潜在应用。然而，光生载流子的复合较快、可见光吸收能力差以及缺乏活性位点等关键因素限制了g-C₃N₄的光催化CO₂还原活性。为了解决这些问题，人们采用了多种改性策略，包括调整g-C₃N₄的形貌(如量子点、纳米棒、纳米管、纳米片、空心球等)，掺杂不同类型原子，以及与其他半导体复合形成异质结。g-C₃N₄作为光催化剂已展现出光催化还原CO₂的潜力，但仍需进一步研究和创新，本文重点讨论了S型异质结在提高g-C₃N₄光催化CO₂还原性能方面的作用，以克服其当前催化剂开发及应用的局限性。

A composite catalyst (Ni-NiO@CN) with nickel-nickel oxide (Ni-NiO) loaded on two-dimensional g-C₃N₄ (CN) was successfully constructed by hydrothermal coupled pyrolysis. The Ni-NiO nanostructure served as the methanol oxidation reaction (MOR) active center, and the N-rich CN matrix promoted electron transfer and effectively protected the active components from shedding through physical isolation. Ni-NiO@CN-500, obtained by calcination at 500 ℃, exhibited the highest activity with the current density of 164 mA·cm^-2 at 1.67 V (vs RHE) in the alkaline medium. Furthermore, the current density of Ni-NiO@CN-500 could be maintained at 154.9 mA·cm^-2 (94.5% of its initial value) in the CO-saturated alkaline methanol electrolyte, significantly outperforming commercial Pt/C catalysts.