To enhance the low-temperature activity and anti-sintering performance of Ni-based catalysts for CO methanation, mesoporous CeO₂ supports with a confined structure were synthesized via a hydrothermal method. The effects of three Ni loading methods—incipient wetness impregnation, co-precipitation, and bis(cyclopentadienyl)nickel sublimation—on catalytic performance were systematically compared. Characterization techniques, including X-ray diffraction (XRD), N₂ adsorption-desorption test, hydrogen temperature-programmed reduction (H₂-TPR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and transmission electron microscopy (TEM), revealed the critical influence of the loading method on Ni species dispersion, particle size, and metal-support interaction. The results indicated that all three mesoporous Ni/CeO₂ catalysts exhibited excellent anti-sintering properties due to the confinement effect of the support. However, their low-temperature activities differed significantly, primarily determined by the specific state of Ni. In the NC-B catalyst prepared by bis(cyclopentadienyl)nickel sublimation, the interaction between Ni species and the support was relatively weak. After reduction, this method yielded highly dispersed metallic Ni nanoparticles, increasing the number of low-temperature active sites. Consequently, the NC-B catalyst achieved 98% CO conversion rate and 100% CH₄ selectivity at 300 ℃, demonstrating the optimal low-temperature methanation performance.

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。

使用不同金属盐(高氯酸锌、高氯酸镍)与配体2，7-萘二羧酸(H₂NDA)、1，4-二(1H-咪唑-1-基)苯(1，4-DMB)反应，在溶剂热条件下成功构筑出2例具有不同性质的配位聚合物：{[Zn(NDA)(1，4-DMB)_0.5(H₂O)]}_n (Zn-CP)和{[Ni(NDA)(1，4-DMB)(H₂O)₃]}_n (Ni-CP)，并采取单晶X射线衍射、Hirshfeld表面分析、热重分析等手段进一步探究二者的结构、晶体内相互作用、相纯度及热稳定性。研究结果表明：2个配位聚合物均为一维链状结构，并最终都通过丰富的分子间氢键和π…π堆积相互作用形成了3D超分子结构。值得注意的是，2个配合物合成时，除金属阳离子不同外，阴离子及其余试剂和条件方法均相同，但在Zn-CP中Zn²⁺处于四配位的变形四面体中心，NDA^2-配体中的羧基均参与配位，为一双齿桥联配体，配位聚合物最终结构为一维梯子形链；而Ni-CP中，Ni²⁺处于六配位的变形八面体中心，但NDA^2-配体中只有一个羧基参与配位，为一单齿端基配体，因此配位聚合物仅为一维扭曲梯形链。此外，固体荧光和电催化硝酸根还原制氨性能测试结果显示，Zn-CP具有较好的荧光性质，而Ni-CP具备一定的电催化硝酸根还原制氨能力。

用简单的共沉淀法制备了Co掺杂的Ni (OH)₂，通过Co/Ni的协同作用改善了材料的电化学性能。Co原子掺杂改善了材料形貌，暴露了更多的缺陷位，提高了材料的电化学活性。同时第一性原理计算表明，Co掺杂也改变了Ni的电子云分布，提高了材料的电荷传输和离子扩散性能。得益于适宜的Co掺杂量，Ni_0.84Co_0.16(OH)₂在1 A·g^-1的电流密度下质量比容量高达1 589.6 F·g^-1，同时组装后的非对称超级电容器在功率密度为21.33 kW·kg^-1时仍具有8.30 Wh·kg^-1的能量密度，显示出了良好的储能性能和循环性能。

Two new coordination polymers, [Ni(Hpdc)(bib)(H₂O)]_n (1) and {[Ni(bib)₃](ClO₄)₂}_n (2), were prepared by mixing Ni²⁺, 3, 5-pyrazoledicarboxylic acid (H₃pdc)/p-nitrobenzoic acid and 1, 4-bis(imidazol-1-ylmethyl) butane (bib) by a hydrothermal method, respectively. X-ray crystallography reveals a 2D network constructed by six-coordinated Ni (Ⅱ) centers, bib, and Hpdc^2- ligands in complex 1, while a 2D network is built by Ni (Ⅱ) and bib ligands in 2. Furthermore, the quantum-chemical calculations have been performed on'molecular fragments'extracted from the crystal structure of 1 using the PBE0/LANL2DZ method in Gaussian 16 and the VASP program.

三元正极材料具有较高的放电比容量、倍率性能和工作电压，成为锂离子电池正极材料代表之一。三元正极材料由前驱体经过嵌锂烧结拓扑转变而来，因此，前驱体材料直接决定了三元正极材料的电池性能。针对前驱体可控均匀沉淀需求和对共沉淀过程参数变化极度敏感特性，本综述首先阐述络合调控实现Ni、Co、Mn元素均匀共沉淀，及沉淀物过饱和度诱导溶液体系不同形核状态基本原理，其次从晶面择优生长结合溶解-再结晶模型讨论了前驱体一次颗粒和二次颗粒生长模式，最后从实际生产角度，基本涵盖共沉淀过程所有可调参数，并深入讨论了各种参数由低到高变化对共沉淀反应形核及前驱体材料理化性能的影响。本综述阐释的相关理论及规律可进一步延伸至富锂锰基前驱体、单晶用前驱体以及径向排列织构前驱体等高端产品研发。

由于钠资源丰富，钠离子电池在大规模储能方面显示出巨大的潜力。随着近年来研究的深入，在正极材料中引入适量的阴离子氧化还原可以有效地提升钠离子电池的能量密度，同时减少高成本过渡金属元素如V、Co和Ni等的用量。有研究表明，材料循环过程中不可逆的氧损失以及Mn⁴⁺/Mn³⁺氧化还原的激活，导致了层状氧化物正极材料持续的电压衰减。本工作通过在Na_x[Li，Ni，Mn]O₂基钠离子电池正极材料中引入Ni³⁺作为Mn⁴⁺/Mn³⁺氧化还原屏障，利用Ni³⁺/Ni²⁺的氧化还原代替Mn⁴⁺/Mn³⁺的氧化还原，成功抑制了材料的电压衰减。电化学测试结果显示，改性材料在不损失容量的前提下，循环稳定性得到明显提升。X射线光电子能谱结果也验证了Ni³⁺的引入有利于维持材料多周循环后Mn价态的稳定。

尿素电解对于发展可持续、清洁的能源转化技术，以应对全球能源短缺和环境问题的挑战具有重要意义。因此，设计有效的尿素氧化电催化剂，深入了解中心金属离子的电子环境，对实现高性能的尿素基能量转换技术具有重要意义。在本文中，我们成功合成了分层结构的Ni₂P纳米片@纳米棒，简称P-Ni₂P HNNs，作为能够提高尿素氧化反应效率的高效电催化剂。这一催化剂的设计采用了水解共沉淀-氧化工艺和磷取代法。X射线吸收精细结构谱分析表明，P-Ni₂P HNNs具有较高的尿素氧化电化学活性，其中Niⁿ⁺金属的电子结构能够增强Ni―O―O键的耦合，从而提高了尿素氧化反应的动力学性能。由于Niⁿ⁺金属活性中心以及结构的巧妙设计，P-Ni₂P HNNs表现出卓越的尿素氧化反应活性和稳定性。在10 mA∙cm⁻²时，其过电位低至132 mV，Tafel斜率为33.7 mV∙dec⁻¹，同时在10 mA∙cm⁻²时的稳定性可达6 h。此外，采用P-Ni₂P HNNs-2/NF作为阳极组装成尿素电解电池。该装置在10 mA∙cm⁻²时获得1.411 V的低电位，在1.595 V时可达100 mA∙cm⁻²的高电流密度。本研究提供了一种有效可行的方法，用于设计高效的镍基磷化催化剂，有望推动磷化物在各种能源相关应用方面的进一步研究。

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。

电化学理论知识作为物理化学、仪器分析中的重要内容，超级电容器性能评价能够充分将电化学理论知识运用于实践。本实验先合成(NH₄)₆[NiMo₉O₃₂]∙6H₂O镍钼九多酸前驱体，然后用水热方法合成电极材料Ni(OH)₂-NiMoO₄/NF，最后利用电化学工作站对其进行超级电容器性能评价。实验过程结合了无机化学、物理化学、仪器分析知识特点，多学科交叉融合，属于综合创新性实验。该实验能够促进学生对理论知识的巩固、学生实验操作能力的提升、实验数据图表的处理、理论和生活实际结合，激发学生实验兴趣，培养分析、解决问题的能力和创新意识。