电子元件集成度的快速提升对器件热管理提出了更高的要求。石墨烯凭借其出色的导热性能成为备受关注的材料之一。目前制备高热导率石墨烯厚膜的主流方法是将氧化石墨烯组装成膜再还原，尽管前人的研究取得了突出成效，但截止目前仍未能完全理解石墨烯膜内部缺陷结构对热导率的具体影响机制，这将限制热导率的进一步提升，达到或超过1500 W·m^-1·K^-1。在氧化石墨烯膜的热还原过程中，不可避免地会形成一些孔洞结构，通过降低整体密度的方式降低热导率。热扩散系数作为决定热导率大小的另一因素，孔洞对其影响因素却尚未被研究过。在这里，我们定义了包含孔洞的石墨烯膜材料特有的本征热扩散系数，并通过多种电子显微学方法、热扩散系数的测试和有限元模拟，详细研究了石墨烯厚膜的本征热扩散系数与微观结构之间的关联。我们旨在阐明孔洞对热扩散系数以及热导率的影响方式和作用机制。研究结果揭示了不同尺寸和数量的孔洞对热扩散系数的影响，发现密集小孔洞结构可使热扩散系数降低39.4%，而同等面积的单一大孔洞结构对热扩散系数的降低仅约16.1%。通过三维重构获得的统计结论也与计算结果完全匹配。其内在机制是密集小孔洞结构的存在对原有传热路径的破坏更为严重，而单一大孔洞结构的这一作用则相对较弱，只是降低了整体密度从而降低热导率。此外，研究发现面外结晶性对热扩散系数有显著影响，进一步增进了对影响热扩散系数的微观机理的认识。通过阐明这些机制，我们的研究加深了对石墨烯厚膜微观结构与热学性能关联的理解，为生产超高热导率的石墨烯厚膜提供了重要信息，也为下一代电子器件热管理解决方案提供了有效策略。

采用种子生长法制备金纳米棒(AuNRs)以构建光学传感器，用于Fe³⁺和Cu²⁺的高选择性快速可视化检测。在酸性环境中，Fe³⁺和Cu²⁺通过与KI溶液反应，将I^-氧化成I₂。I₂刻蚀AuNRs，导致其纵向表面等离子体共振(LSPR)吸收峰蓝移，从而实现对Fe³⁺和Cu²⁺的检测。结果表明，反应温度为50 ℃时，添加0.8 mL 0.1 mol·L^-1 HCl、2 mL AuNRs生长液和20 mmol·L^-1 KI溶液，与2 mL 500 μmol·L^-1 Fe³⁺或30 μmol·L^-1 Cu²⁺反应25或90 min，可将AuNRs刻蚀至LSPR吸收峰消失。该方法对Fe³⁺和Cu²⁺检测具有高选择性和准确性，对于Fe³⁺、Cu²⁺共存体系的检测，可通过加入适量F^-与Fe³⁺生成配合物[FeF₆]^3-完成对Fe³⁺的化学掩蔽，消除Fe³⁺的干扰，实现共存体系中Cu²⁺的准确检测。

试纸——通常指的是经过化学处理以后可对特定对象产生颜色变化的一类纸基产品，是人们进行快速检测分析的好帮手。本实验在玻璃纤维滤纸表面改性的基础上，设计了一种基于稀土配合物荧光传感特性的重金属离子检测试纸，充分展示了其在检测水中是否含有重金属离子方面的有效性与便捷性。创新设计的验“金”试纸在检测水源重金属离子污染方面大有用途，充分凸显了化学在促进生态文明建设方面大有可为。试纸的制作过程简单、安全与环保，所得验“金”试纸实用、易用与好用，实验过程既能科普试纸的一般制作与检验原理，又能激发学生进行科学探索与应用实践的兴趣，并在试纸使用的过程中传播生态文明的理念。本实验简单、易重复、门槛低、绿色环保且安全，实验过程具有独特的色彩美学，令人印象深刻，既适合在公众场所开展科普实验，又适合在小学高年级、中学和各本专科院校的实验教学中开展和普及。

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与十二烷基硫酸钠(SDS)通过阳离子架桥形成的拟聚阴离子为软模板，通过改变PVP、SDS和纳米材料前驱体氯金酸(HAuCl₄)浓度以及反应时间等因素，调控还原产物金纳米花形貌及粒径。表面张力、电导率、毛细管电泳及Zeta电位等实验结果表明PVP-SDS-HAuCl₄形成新的拟聚阴离子，透射电子显微镜和X射线衍射结果表明SDS、PVP和HAuCl₄的较低浓度组合更易获得表面凸起丰富的金纳米花。PVP-SDS拟聚阴离子发挥了二级软模板作用，在PVP (50 g·L⁻¹)-SDS (2 mmol·L⁻¹)-HAuCl₄ (0.25 mmol·L⁻¹)溶液中调控合成的金纳米花为{111}晶面为主的面心立方结构，其平均等效粒径为108 nm，且表面上密集分布约16.5 nm的凸起。该金纳米花有较强的表面增强拉曼散射(SERS)活性，探针分子罗丹明6G的SERS信号强度依赖于金纳米花的表面凸起形貌。该研究中金纳米花的SERS增强因子最高达6.71 × 10⁷，优于同类金纳米花的文献报道水平(10⁶)；尽管低于石墨负载的金纳米粒子(1 × 10⁸)或阳离子软模板合成的金纳米棒(5 × 10⁹)，但成功避免了基质干扰或阳离子强吸附使应用受限。

金纳米棒在光学、电学、信息学和生物医学等领域具有广泛的应用。然而，一些具有特殊要求的金纳米棒还不能通过常规的方法制备。在本研究中，我们创新地将十二醇(LA)分子引入到传统种子生长方法中，成功实现了具有固定宽度的不同长径比(AR)金纳米棒(FW-Au NR)的按需制备。此外，通过合理地选择相应的反应条件(如氯金酸和硝酸银的浓度)，可以在130–38.4，109–26.4和16–46 nm范围之间分别调节FW²³-Au NRs，FW¹⁴-Au NRs和FW^6.5-Au NRs (右上角的标注数字表示金纳米棒的宽度)的长度。即，可在一个较大的长度范围内调节具有固定宽度的金纳米棒的长径比。并且，在合适浓度的十二醇，0.24–0.30 mmol∙L⁻¹范围内调节硝酸银浓度，可以使这些金纳米棒的宽度固定在6.5–23 nm之间。另外，实现FW-Au NRs制备的关键是银离子和十二醇分子对分布在金种子晶面上的CTA-Br-Ag⁺化合物的密度的协同影响。

当前高分子材料与工程专业本科生存在基础不扎实、创新能力不足、发展潜力未得到充分挖掘的问题。华南理工大学在高分子材料与工程专业2017版本科培养方案修订中，大幅提高“物理化学”“有机化学”等基础课程课时，优化实践环节和增加特色课程，构建了具有“厚基础、强能力、深潜质”特色的一流本科人才培养方案。结合工程教育认证要求及七年来的实践经验，我们还对培养方案进行了持续改进，在人才培养和专业建设方面取得显著成效。本文简要介绍该方案的修订和实践成效。

近年来，金纳米粒子被发现具有纳米酶特性，可以模拟天然过氧化物酶催化过氧化氢分解。本实验选用明胶还原制备金纳米粒子，通过紫外-可见分光光度法测定金纳米粒子催化过氧化氢分解反应的米氏常数。将科学前沿概念“纳米酶”设计成适合本科生的物理化学动力学实验，既可锻炼学生的综合能力，又能激发学生对化学实验的兴趣与民族自豪感。

开发膜厚不敏感型阴极界面材料是当前有机太阳能电池(OSCs)研究的重点和难点之一。在本研究中，我们设计并合成了一种低成本的氰基修饰的苝二酰亚胺衍生物PDINBrCN作为阴极界面层材料，PDINBrCN表现出良好的加工性和调节电极功函数的能力，当用作D18:L8-BO器件中的阴极界面层时，PDINBrCN在10 nm的膜厚度下实现了18.83%的光电转换效率(PCE)，即使当膜厚度增加到50 nm时，器件仍然保持17.90%的PCE。因此，PDINBrCN有望成为一种高效、低成本的阴极界面层材料。

为全面推进科教融合，推进化学实验教学的改革，本文以金纳米粒子实验为例，在综合化学实验中引入“科学、技术、社会(STS)理念”，通过“课题”形式开展本科实验教学。将科研方法和科学技术融入本科教学，让学生掌握科学研究方法和最新的科学技术，培养学生科研实践探索能力，实现科学与技术在社会中得到应用的获得感。

使用菲咯啉官能化咪唑盐配体((HL) PF₆，L=3-苄基-1-[2-(1, 10-菲咯啉)咪唑叶立德])分别合成了一个双核氮杂环卡宾(NHC)银配合物NHC-Ag₂和一个异核的氮杂环卡宾银/金双金属配合物NHC-Ag/Au。通过NMR和元素分析对NHC前体和金属配合物进行了表征。单晶衍射分析表明，这2个配合物具有类似的结构，2个金属中心原子分别由2个配体的4个菲咯啉氮原子和2个卡宾碳原子配位，呈四面体和直线型构型。体外细胞毒性研究表明，配合物NHC-Ag₂和NHC-Ag/Au具有比它们的前体咪唑盐配体和顺铂更强的抗癌活性。如在结肠癌LoVo细胞中，NHC-Ag₂和NHC-Ag/Au的IC₅₀值(半抑制浓度)分别为(5.6±0.3)μmol·L^-1和(6.4±0.3)μmol·L^-1，均优于顺铂的细胞毒性。机制研究表明，配合物NHC-Ag₂和NHC-Ag/Au引起了LoVo细胞内线粒体膜电位变化和活性氧(ROS)的过度产生，最终导致细胞膜通透性增加和细胞死亡。