基于淀粉糊化机制低温合成了四方相BaTiO₃粉体。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外可见吸收光谱、X射线光电子能谱对合成粉体的形貌、物相进行表征；在超声条件下，以系列典型染料为降解对象测试BaTiO₃压电催化性能。结果显示，煅烧温度为600 ℃时即可获得四方相BaTiO₃粉体，且随着温度的提升，结晶度逐渐增加；当煅烧温度为700 ℃时，合成的BaTiO₃粉体尺寸分布均匀，分散度良好，呈现类立方体状；在超声驱动下，BaTiO₃降解罗丹明B、刚果红、甲基橙染料时均展现出良好的效果，反应速率常数分别为1.090×10^-2、1.113×10^-2、1.084×10^-2 min^-1，并以降解刚果红为对象揭示其压电催化的机理，即空穴和超氧自由基是降解过程中的主要反应物质。

利用碳空位缺陷有序化策略构筑了多层六方孔洞MXene电极材料，在软包超级电容器中实现了高比容量和高能量密度水系钾离子存储。该电极材料具有较大比表面积的三维六方孔洞结构，为储钾提供了更多的活性位点。结合六方孔洞内壁新暴露的钛原子的化合价变化引起的赝电容效应，阐明了多层六方孔洞MXene水系钾离子超级电容器比容量提高的内在原因。通过密度泛函理论计算多层六方孔洞MXene对钾离子的吸附能，并结合电化学储钾性能实验及动力学分析，确定了钾离子被吸附的最佳位置，得出了钾离子的吸附规律。通过定量分析多层六方孔洞MXene中电子的能带结构和差分电荷密度等电子传输规律，揭示了其水系钾离子超级电容器具有高电导率和良好倍率性能的内在机理。

Different solvothermal reactions of ZnC₂O₄ with oxalic acid (H₂ox) and 1, 2, 4-triazole (Htrz) successfully gave a new quaternary (NJTU-Bai83, NJTU-Bai=Nanjing Tech University Bai's group) and a new quinary (NJTU- Bai84) anionic metal-organic frameworks (MOFs), where NJTU-Bai83=(Me₂NH₂)₂[Zn₃(trz)₂(ox)₃]·2H₂O and NJTU-Bai84=(Me₂NH₂)[Zn₃(trz)₃(ox)₂]·H₂O, respectively. With the [Zn₂(ox)₄(trz)₂] secondary building unit (SBU) in NJTU- Bai83 replaced by the [Zn₃(ox)₂(trz)₆] and planar [Zn(ox)₂(trz)₂] ones in NJTU-Bai84, 2D supramolecular building layers (SBLs) are changed from the A-layer and B-layer to another A-layer, while pillars are transformed from the tetrahedral [Zn(ox)₂(trz)₂] SBU to the irregular tetrahedral [Zn(ox)₂(trz)₂] and planar [Zn(ox)₂(trz)₂] SBUs. Thus, cdq-topological quaternary NJTU-Bai83 is tuned to (4, 4, 8)-c new topological quinary NJTU-Bai84. Two MOFs were well characterized by powder X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, elemental analysis, etc.

围绕以学生发展为中心的创新人才培养目标，我们在多年持续教改和探索基础上，提出了“综合+探究”式、模块化分析化学实验教学。要求学生在完成既定的综合实验基础上，针对实验过程中发现的问题，自主设计探究方案，进行个性化实验探究；同时，将研究生组会研讨模式融入到本科生实验教学中，增设方案答辩环节，实现“一生一方案”的教学。该教学方法实施以来，成效显著，不仅激发了学生学习兴趣和实验潜能，锻炼了实验思维和知识运用能力等综合实践能力，而且开启了对求异思辨、创新能力的培养，教学模式得到普遍欢迎和首肯。

针对荧光分子检测普遍灵敏度低和检测范围窄的问题，制备了具有等离子激元共振特性的重掺杂半导体纳米结构Cu_2-xS和典型的稀土掺杂上转换发光纳米颗粒NaYF₄∶Yb，Er，通过三相界面自组装方法获得了Cu_2-xS/NaYF₄∶Yb，Er薄膜基底。结合有限元模拟，计算了不同摆放情况下Cu_2-xS周围的局域电场分布，研究了在实际薄膜中Cu_2-xS纳米盘之间产生的等离激元耦合对上转换发光性能以及对拉曼信号增强的影响。结果表明，Cu_2-xS等离激元层与NaYF₄∶Yb，Er发光层的耦合，不仅得到了上转换3个数量级的提高，还实现了分子检测10^-7 mol·L^-1的检测极限，并且获得了10^-3~10^-7 mol·L^-1的宽线性响应，从而达到高灵敏度的定性和定量双功能的精确检测。

进一步提高锂离子电池的能量密度、循环寿命和安全性对电动汽车的普及至关重要。三元层状正极材料因其高比容量、低温性能良好、成本较低等优势，近年来在动力电池领域备受关注。高镍化和高电压化被认为是提高三元材料能量密度的有效途径。然而，基于传统多晶三元正极的高镍化和高压化可能会显著降低材料的循环稳定性和热安全性，设计单晶三元正极材料被认为可以有效缓解高压多晶三元正极稳定性问题的可行途径。但是，单晶三元正极仍然面临着离子传输动力学受阻、非均匀荷电状态、晶格参数各向异性变化、阳离子混排、化学机械降解等挑战。因此，本文从三元正极材料的本质结构演化角度系统地分析和总结了多晶与单晶结构失效的共性问题。此外，还归纳了单晶高镍三元材料的合成工艺调控、元素掺杂、表界面改性等策略，梳理了结构设计与电化学性能之间的构效关系，并对单晶高镍三元正极材料的未来发展方向进行了展望，能够为高比能三元正极材料的开发提供理论指导。

多主元合金凭借组分间的协同作用，展现出卓越的物理化学性质，成为极具潜力的析氢反应(HER)电催化剂候选材料。然而，多主元组分结构的复杂性及系统性机器学习(ML)筛选方法的缺乏，使得电催化剂组分的最佳配比无法确定，这制约了多主元合金电催化剂的合理设计与开发。本研究通过Light Gradient Boosting模型从601种候选合金中筛选出了NbZnCo₂多主元合金作为最优候选材料，与Pt/C相比，其成本缩减了约34倍，同时HER活性更优。结合密度泛函理论(DFT)计算与实验验证，证实了ML模型的可靠性。微米级NbZnCo₂催化剂在10 mA cm⁻²电流密度下仅需20 mV超低过电位，并保持60 h的稳定运行。此外，纳米级NbZnCo₂颗粒仍保持了优异HER性能，验证了NbZnCo₂合金作为HER电催化剂的普适性。本研究构建了"机器学习-密度泛函理论-实验"框架，筛选出高性能HER电催化剂，该方法可扩展至其他电催化反应，为可持续能源转换技术提供了更广阔的应用前景。

三元复合驱采出水(ASP-PW)处理的油水分离问题已经成为了三元复合驱技术推广的技术瓶颈。本文采用超声波强化聚合氯化铝(PAC)协同处理ASP-PW的方法，大大提高了油水分离效果。通过实验研究发现，在超声频率40 kHz、超声时长为60 min时，乳化油滴粒径由349 nm增大到3639 nm，表明了超声对乳化油滴起到了一定的凝聚作用；当超声与PAC协同处理ASP-PW时，在超声时长为60 min、加药量为850 mg∙L⁻¹，并于40 °C恒温水浴中沉降30 min，其除油率高达95.82%，远高于相同条件下单独使用超声的除油率(86.12%)和PAC的除油率(90.87%)，协同作用效果显著。实验内容接地气，是科教融合的重要体现，实验方法遵循绿色可持续发展的理念，实验过程锻炼了学生自主探究能力。该实验从问题调研、方案设计到结果的获取均凸显出团队协作的关键作用，本实验也为ASP-PW的处理提供新的方向。

以物理化学实验中“Pb-Sn二元金属相图”为例，阐述“认知-学习-实践-反思”过程的课程思政设计，将思政元素有机融入课前预习/感知、课中实践/探究和课后反思/拓展三个环节。通过录制教学视频、搭建在线学习平台、完善评价反馈机制、拓展交流创新空间，开展线上线下混合式教学实践，完成“知识传授-能力培养-价值塑造”的教学目标，学生坚定文化自信、厚植家国情怀、提升科学素养、增强合作和创新意识，实现全方面育人。

开发用于水氧化反应的聚合物薄膜光阳极引起了学术界的关注，其中碳化氮类半导体材料因其卓越的性能而尤为瞩目。本研究聚焦于一种高结晶度的氮化碳材料制备与调控，即聚七嗪亚胺薄膜光阳极，发展了二元熔盐体系用于开展聚七嗪亚胺薄膜光阳极的制备及其水氧化性能研究。优化后的电极能够在相对于可逆氢电极的1.23 V的偏置电压下，在模拟太阳光照射下，其最佳光电流密度达到了365 μA·cm⁻²，约为无定形PCN光阳极的18倍。双熔岩体系中，NH₄SCN保证了SnS₂种子层的生长，而K₂CO₃增强了氮化碳薄膜的结晶性。原位电化学分析表明，这种盐的组合提高了光激发电荷转移效率，并将SnS₂层的厚度限制在一定范围内，使得电极电阻较小。这项研究阐明了盐在合成聚七嗪亚胺光阳极中的作用，并为设计基于高结晶碳化氮的功能性薄膜提供了研究基础。