采用共沉淀法制备了一系列NiAlCe_x(x=0.1、0.2、0.4、0.6，x为Ce的物质的量与Al和Ce总物质的量的比值)催化剂并应用于CO₂甲烷化反应，结果表明适量Ce的引入显著提高了NiAl催化CO₂甲烷化的低温催化活性。当x=0.2时，在220 ℃、100 kPa和24 000 mL·g^-1·h^-1的重时空速条件下，NiAlCe_x催化剂上的CO₂转化率达到80.6%。Ce的引入削弱了Ni与Al之间的相互作用，抑制了NiAl₂O₄尖晶石的生成，促进了催化剂中NiO组分的还原；提高了金属Ni的比表面积，从而有利于H₂的吸附和活化；增加了催化剂表面的碱位数量，促进了CO₂的吸附活化。稳定性实验表明，Ce的引入抑制了Ni的烧结团聚，提高了催化剂的稳定性。原位漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)揭示，NiAl催化剂中引入Ce后，CO₂加氢的反应路径从CO中间体路径转变为甲酸盐中间体和CO中间体并存的双路径。

采用水热法合成了不同比例Ce离子掺杂的MnO₂，通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氮气吸附-脱附、循环伏安法、恒电流充放电和电化学阻抗谱测试对该材料进行了结构和形貌表征，以及电化学性能分析。结果显示，Ce离子掺杂后，MnO₂的比表面积增大、氧空位增多、结构更稳定，展现了更优异的电化学性能。最优样品C6M(Ce引入量与MnO₂的理论生成量的物质的量之比为6%)在1 A·g^-1的电流密度下比电容可达192.6 F·g^-1，电流密度从1 A·g^-1增加至10 A·g^-1时比电容保持率为86.4%，在10 A·g^-1下经过5 000次循环后比电容保持率为83.3%。

酰胺还原加氢是获得高附加值有机化合物的一种高效但极具挑战性的方法。本研究中，我们利用乙酰丙酮(Hacac)构筑的稀土多核配合物[Ce₄^ⅢCe₆^Ⅳ(μ₃-O)₄(μ₄-O)₄(acac)₁₄(CH₃O)₆]·2CH₃OH (Ce₁₀)作为路易斯酸催化剂，实现了高效的酰胺硼氢化还原反应，产率可达50%~99%。此外，该方法成功应用于抗抑郁药物苯乙胺的克级合成。通过核磁共振、单晶X射线衍射等分析手段，对该反应的催化机理进行了深入探究。

以V₂O₅/TiO₂催化剂为基体，制备了一系列Ce、Mn改性催化剂，并结合氮气吸附-脱附、X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜分析了催化剂的结构及活性组成，探究了其反应活性。结果表明，制备的改性V₂O₅/TiO₂催化剂分散性好，Ce-Mn双金属改性提高了催化剂的NH₃转化率和N₂选择性。Ce、Mn负载量(Ce或Mn与TiO₂的质量比)分别为8%、6%时，310℃下改性材料的NH₃转化率为100%，N₂选择性为78%。原位漫反射傅里叶变换红外光谱表征显示催化剂表面羟基吸附的NH₃会优先参与反应，温度升高后催化剂表面的Brønsted和Lewis酸位点上吸附的NH₃开始参与反应，较高温度下Lewis酸位点是主要的NH₃转化位点。

以提高GaN/ZnO异质结光解水制氢性能为目标，采用第一性原理方法研究了Li和Au元素掺杂GaN/ZnO异质结的电子结构、光学性质和光催化性能。电子结构计算表明GaN/ZnO异质结为直接带隙半导体，异质结类型为Z型，带隙为1.41 eV，能有效促进载流子分离。Li、Au掺杂后的各结构中除Li替位Zn结构外，均具有磁性。光学性质分析的结果表明，掺杂Li、Au元素可以提高体系的吸收系数，其中Li替位Zn后异质结具有较大的光吸收系数，同时具有较大的功函数(7.37 eV)和界面电势差(2.55 V)，表明其可见光利用率较高，界面结构稳定且具有较大的内建电场，可以更有效地促进电子与空穴的迁移从而减小电子-空穴对的结合。Bader电荷分析表明掺杂元素Li和Au均失去电子。电子从GaN层向ZnO层转移，在界面处形成了一个有效的内电场。Li替位Zn和Au同时替位近位的Ga和Zn所对应的2种结构的层与层之间转移的电子较多，说明其界面电势差较大且拥有较高的光生载流子迁移速率。光解水制氢性能分析表明，ZnO薄膜、GaN/ZnO异质结、Li替位Ga以及Li同时替位远位的Ga和Zn四种体系在pH=0时，满足光解水制氢的条件。GaN薄膜、ZnO薄膜和Li同时替位远位的Ga和Zn三种体系在pH=7时满足光解水制氢的条件。

利用K⁺、Cl-共掺杂来优化纳米Li₂FeSiO₄/C正极材料的结构及电化学性能，通过固相反应制备了纳米Li_2-xK_xFeSiO_4-0.5xCl_x/C (x=0、0.01、0.02)正极材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和恒电流充放电等对比研究了3种正极材料的微观结构特征和电化学性能。研究表明纳米Li_1.99K_0.01FeSiO_3.995Cl_0.01/C正极材料的晶面间距和晶胞体积最大，颗粒粒径最小，平均粒径为32 nm。这些特定的微观结构使其表现出最优的电化学性能。纳米Li_1.99K_0.01FeSiO_3.995Cl_0.01/C在0.1C下的首次放电比容量高达203 mAh·g^-1，在1C下充放电循环100次的容量保持率为97.72%。

Li/CrO_x电池具有高能量密度和优异的倍率性能，成为高性能一次锂电池的研究热点。而基于发展具有宽温域和高介电常数的碳酸丙烯酯(PC)电解液体系，对于开发功率高和环境耐受性强的锂一次电池具有重要的应用价值。在本工作中，我们研究了CrO_x在PC基电解液中的放电行为，筛选了适配于大电流放电的电解液体系：1 mol∙L⁻¹ LiTFSI PC : DOL (1, 3-二氧环戊烷) = 1 : 2；并揭示了在PC基电解液中影响CrO_x大电流放电的规律：Li⁺溶剂化鞘层中溶剂分子配位数以及参与配位的粒子类型，会极大地影响Li/CrO_x电池体系的倍率放电性能。低的配位数以及阴离子参与的溶剂化鞘层结构更加适配Li/CrO_x电池体系，能够实现大电流放电。这些规律的认识对于推动PC基电解液应用于大倍率Li/CrO_x电池体系具有重要指导意义。

采用2种密度泛函方法对C₆S₆Li₆储氢性能进行了理论研究。C₆S₆Li₆动力学稳定，最多可吸附38个H₂分子，储氢密度可达20.213%。C₆S₆Li₆(H₂)₃₈的平均吸附能接近温和条件下可逆吸附氢气的标准(0.1~0.8 eV)。各种波函数分析表明，C₆S₆Li₆中Li的2s→2p电子跃迁和各带电原子的电场极化共同主导了C₆S₆Li₆对H₂的范德瓦耳斯作用。热化学计算表明，在77 K下，压力为0.1、2.5、5.0 MPa时，C₆S₆Li₆分别自发吸附6、32、38个H₂分子，并且在298.15 K能够完全释放，可逆储氢密度分别为3.846%、17.582%和20.213%。原子密度矩阵传播动力学模拟表明，C₆S₆Li₆(H₂)₃₈中被吸附的H₂分子大多可以在室温下脱附，并且母体结构保持稳定，不会坍塌。二聚体(C₆S₆Li₆)₂能够吸附53个H₂分子，储氢密度为15.014%，也适合在温和条件下可逆储氢。

铁酸锂(Li₅FeO₄)是一种极具前景的锂离子电池正极预锂化添加剂，但其易与空气中的二氧化碳和水分发生副反应而导致失效。针对这一问题，本研究提出了一种基于PF₅热诱导改性的高效路易斯酸再生策略。该策略可有效去除Li₅FeO₄表面惰性杂质，并原位构建Li₃PO₄与LiF的复合包覆层。再生后的Li₅FeO₄表现出优异的分散性、空气稳定性和电解液界面相容性，能有效抑制浆料凝胶化和界面副反应。当添加1.5% (wt)再生Li₅FeO₄时，LiFePO₄正极在200次循环后仍保持135.0 mAh g⁻¹的容量和95.3%的保持率；而对照组(未添加Li₅FeO₄)仅保留113.7 mAh g⁻¹容量(保持率92.2%)。该研究为Li₅FeO₄的实际应用提供了新思路，将在长循环锂离子电池领域获得广泛应用。

The electronic structure, magnetic, and optical properties of two-dimensional(2D) GaSe doped with rare earth elements X (X=Sc, Y, La, Ce, Eu) were calculated using the first-principles plane wave method based on density functional theory. The results show that intrinsic 2D GaSe is a p-type nonmagnetic semiconductor with an indirect bandgap of 2.661 1 eV. The spin-up and spin-down channels of Sc-, Y-, and La-doped 2D GaSe are symmetric, they are non-magnetic semiconductors. The magnetic moments of Ce- and Eu- doped 2D GaSe are 0.908μ_B and 7.163μ_B, which are magnetic semiconductors. Impurity energy levels appear in both spin-up and spin-down channels of Eu-doped 2D GaSe, which enhances the probability of electron transition. Compared with intrinsic 2D GaSe, the static dielectric constant of the doped 2D GaSe increases, and the polarization ability is strengthened. The absorption spectrum of the doped 2D GaSe shifts in the low-energy direction, and the red-shift phenomenon occurs, which extends the absorption spectral range. The optical reflection coefficient of the doped 2D GaSe is improved in the low energy region, and the improvement of Eu-doped 2D GaSe is the most obvious.