本实验聚焦化学领域科技前沿，关注智慧教学发展，将计算化学相关理念及方法融入传统实验，对数据分析和体系可视化进行了改进。利用Packmol软件构建与实验体系相符的模型，用Gromacs软件计算分析各体系中表面活性剂的倾斜角、回转半径、径向分布函数、氢键及溶剂可及表面积等数据，从微观层面研究吸附特性。本综合实验能够使学生从原子尺度认识表面活性剂的吸附和乳化过程的微观变化，激发学生学习兴趣，提升了学生的软件应用能力及空间想象能力，丰富物理化学实验有关界面化学实验的课程设计。

太阳能驱动的二氧化碳(CO₂)甲烷化反应不仅有助于减少多余的碳排放，而且是生产燃料的重要途径。层状金属双氢氧化物(layered double hydroxides，LDH)可以在高温还原气(H₂/Ar)氛围中还原，转化为金属负载于氧化物(MO)的催化剂。这些催化剂在CO₂加氢反应中作为优秀的光热催化剂被广泛应用。然而，有关LDH的层间阴离子类型如何影响CO₂甲烷化活性的研究还相对有限。本文研究了包含不同层间阴离子的镍(Ni)铝(Al) LDH前驱体，通过在H₂/Ar气氛中还原处理，制备了一系列Ni负载在氧化铝(Al₂O₃)上的MO催化剂，这些催化剂被命名为NiAl-x-MO (其中x代表CO₃、NO₃、Cl和SO₄，分别代表碳酸根、硝酸根、氯离子和硫酸根等阴离子)。其中，NiAl-CO₃-MO催化剂表现出50.1%的CO₂转化率，99.9%的甲烷(CH₄)选择性以及94.4 mmol∙g⁻¹∙h⁻¹的CH₄产出速率。与之相比，NiAl-Cl-MO和NiAl-SO₄-MO催化剂的CO₂甲烷化活性极低。H₂程序升温脱附(temperature programmed desorption with H₂，H₂-TPD)实验和密度泛函理论计算(density functional theory，DFT)结果表明，低CO₂转化率是由于残留的氯(Cl)或硫(S)与金属Ni形成的强配位键阻碍了H₂的吸附和活化。因此，在设计LDH衍生的催化剂，特别是用于氢化反应的Ni基催化剂时，应优先考虑层间阴离子在LDH中的重要作用。

卤化物钙钛矿材料以其卓越的可见光吸收、光电转换特性、可调的能级结构以及低能耗等特点，在薄膜太阳能电池、发光显示和生物医药领域具有广泛应用的潜力。然而，钙钛矿中复杂的离子迁移过程是导致器件能量转换效率低和稳定性差的关键因素，从而限制了其商业化进程。近年来，科学家们对钙钛矿中离子迁移条件和抑制离子迁移的方法进行了大量研究。本文从能量势垒角度创新性地探讨离子迁移问题，全面综述了钙钛矿材料中不可逆的单向离子迁移和可逆的双向离子迁移的基本概念和形成机制。随后，分析了不可逆的单向离子迁移导致钙钛矿降解的机理。进一步解析了在外加力、电场、光场和热场等外场作用下的双向可逆离子迁移现象，并探讨了调控离子迁移的策略。最后，从能级的角度揭示了钙钛矿中离子迁移作用，通过有效调控离子迁移提升钙钛矿器件的光电转换性能，为促进钙钛矿光电器件的商业化应用提供参考。促进其商业化应用。

Hollow multi-shelled structure (HoMS) is the novel multifunctional structural system, which are constructed with nanoparticles as structural units, featuring two or more shells, multiple interfaces, and numerous channels and demonstrating outstanding properties in energy conversion and mass transfer. In recent years, owing to the breakthroughs in synthetic methods, the diversity of composition and structure of HoMS has been greatly enriched, showing broad application prospects in energy, catalysis, environment and other fields. This review focuses on the research status of HoMS for catalytic applications. Firstly, the new synthesis method for HoMS, namely the sequential templating approach, is introduced from both practical and theoretical perspectives. Then, it summarizes and discusses the structure-performance relationship between the shell structure and catalytic performance. The unique temporal-spatial ordering property of mass transport in HoMS and the major breakthroughs it brings in catalytic applications are discussed. Finally, it looks forward to the opportunities and challenges in the development of HoMS.