冷热现象是人类最早观察和认识的自然现象之一。在自然界的能量转化现象中，化学能与热能的转化是常见形式之一。现代社会中，有很多相关应用给大众生活带来了极大的便利。本科普实验秉承着“应用化学，安全至上，造福社会”的理念，旨在通过简单的实验，激发普通大众对化学的兴趣，帮助他们正确认识化学，了解化学反应可能存在的安全风险，并培养其正确的安全意识。实验围绕化学反应中两个特征鲜明的反应：吸热反应(氯化铵与氢氧化钡反应)和放热反应(发热包与水反应)，针对不同知识背景的受众，设计了不同的呈现形式(如趣味实验——气球捏捏冰、情景剧——碘-淀抱抱乐)，在幼儿园、中学和社区开展了多场主题科普教育活动。实验通过这些活动向大众展示了化学能与热能之间相互转化的奇妙现象，普及了相关安全常识，使不同的受众真切地感受到了化学的无穷魅力，同时也提高了他们的安全意识。

晶体工程学是在超分子自组装基础上发展起来的，跨越晶体学、材料科学、合成化学的交叉学科。超分子手性晶体工程属于晶体工程学的一大分支，运用晶体工程学原理和方法设计手性超分子合成子，构筑出手性超分子晶体材料，并进一步探讨对映体选择性识别分离和催化方面的应用前景。

厨余垃圾的不当处置会造成土地和水资源的污染，随着垃圾分类政策在全国的推行，有效处理厨余垃圾成为解决环境问题的热点议题。厨余垃圾黏度的大小可直接影响处理设备的选型和工艺参数确定。将厨余垃圾的黏度测定作为实际应用案例引入物理化学实验教学，结合实际改进实验，对不同组成厨余垃圾的黏度值进行测量，考察含固率、转子型号、搅拌速度选择等对黏度值的影响，为厨余垃圾处理设备选型及工艺参数选择提供理论依据。改进后的实验可以强化学生学以致用的意识，增强对工程问题的综合性和复杂性的认识，启迪学生对厨余垃圾资源化利用的探索思考，实现基于“双碳”和绿色环保的创新思维学科素养培养，增强社会责任感。

微塑料污染已成为全球环境问题，将其转化为碳量子点为污染治理提供了创新思路。本实验采用水热法和灼烧法制备碳量子点，并对其光学性能进行系统分析。同时，研究了Fe³⁺对碳量子点荧光效果的影响。实验内容涵盖了制备、性能分析及Fe³⁺检测等，操作简便，融合了有机化学与环境化学，增强了实验的趣味性与教育价值。

智能致动器具有将外界刺激转化为机械运动的能力，在软体机器人、人造肌肉、传感器、智能皮肤等领域具有广阔的应用前景。本新创实验通过在聚酰亚胺高分子膜表面涂覆聚二甲基硅氧烷预聚体，并喷涂石墨烯乙醇分散液，制备出一种可以利用高分子材料的热膨胀系数差异对光、电、热等刺激产生响应的超疏水智能材料。从中国传统剪纸艺术和仿生结构获得灵感，将所得超疏水材料加工成爪形构造和可变形集水装置，利用材料的超疏水性质实现其在强酸，强碱等复杂应用环境下的稳定运行。此外，通过调整刺激电流大小实现了材料致动能力的智能化编程，进一步提升了新创实验的可控性和应用性。本新创实验融汇无机化学、高分子化学、仪器分析和材料化学等多个化学学科，实现理论与应用的巧妙衔接。所选用的实验原料无毒且易得，符合绿色化学的要求，体现了实验的可持续性。通过开发新型材料的制备技术，有效提升了材料的致动性能，极大地拓展了材料的应用场景。该新创实验现象明显，操作过程趣味性强，有助于激发学生的科研兴趣，提高学生的知识应用水平，培养学生的创新意识，同时提升学生的综合素质。该实验对学生的学习和成长具有积极的促进作用。

超分子化学领域的多种常用模块均具有氧化还原活性，它们参与的非共价相互作用对于电子得失较为敏感。电化学技术一方面可以通过电子转移产生活性物种，从而调节非共价相互作用，另一方面也可以提供其他表征手段无法获得的能量和动力学信息，因此成为超分子化学研究领域的主要工具之一。本文通过对典型案例的分析，简要总结了电化学技术在超分子化学研究工作中发挥的具体作用。

Bi₂Te₃钾离子电池负极存在结构不稳定性和电化学反应动力学缓慢问题。本研究在手风琴状MXene基底上生长棒状Bi₂Te₃，随后利用P掺杂制备了高性能P-Bi₂Te₃/MXene超结构。这种新型负极具有丰富的Te空位和良好的自适应特性，展现出优异的循环稳定性(在0.2 A·g⁻¹电流密度下200次循环后可逆容量为323.1 mAh·g⁻¹)和出色的倍率能力(20 A·g⁻¹时可逆容量为67.1 mAh·g⁻¹)。动力学分析和非原位表征表明，该超结构具有优异的赝电容特性、出色的K⁺离子扩散能力以及可逆的嵌入反应和转化反应机理。

化学“101计划”物理化学教材的目标是建立超多分子系统的理论框架，从对分子的认识(主要是各量子自由度的量子化能级)出发构建化学家的分子物质观。教材分为三篇，上篇是理论基础，中篇是分子物质观框架内的宏观物质结构，下篇是演化规律。本文通过介绍课程框架，期待为推进国内物理化学课程建设、培养中国下一代化学家提供思路。

仿生超疏水功能材料属于新兴的跨学科交叉研究领域，涉及化学、材料科学、物理学等多个学科的原理和技术，在自清洁、防腐蚀、防污减阻等领域展现出独特的应用潜力。该研究领域发展迅速，但传统实验教材内容相对滞后，不能及时反映该领域最新的科学进展和理论。本实验课程依托教育部化学“101计划”合成化学实验课程，以仿生超疏水功能材料的合成与性能研究教学实验为例，介绍仿生超疏水功能材料前沿研究，凝练适合拔尖创新人才培养的实验课程，为该领域的教学实践提供理论和实证支持，提升基础学科人才培养质量。

以前驱簇[Et₄N][Tp*WS₃(CuCl)₃]与三氟甲烷磺酸银(AgOTf)及3个有机桥联配体2，5-二(吡啶-4-基)噻吩(L₁)、5，5'-双(4-吡啶基)-2, 2'-双噻吩(L₂)和2，7-双(4-吡啶基)芘(L₃)分别反应，得到了3个阳离子型W/Cu/S簇基超分子大环化合物[(Tp*WS₃Cu₃)₂(μ-Cl)₂(μ₄-Cl)(L₁)]₂(OTf)₂(1)、[(Tp*WS₃Cu₃)₂(μ-Cl)₂(μ₄-Cl)(L₂)]₂(OTf)₂·2CHCl₃(2·2CHCl₃)和[(Tp*WS₃Cu₃)₂(μ-Cl)₂(μ₄-Cl)(L₃)]₂(OTf)₂·2DMF (3·2DMF)，其中Tp*=hydridotris (3，5-dimethylpyrazol-1-yl) borate。对3个化合物分别进行了单晶X射线衍射、核磁、质谱、红外光谱、紫外可见光谱和元素分析等结构表征。单晶X射线衍射结果表明，3个大环的主体均是由2个L₁、L₂和L₃配体和3个氯桥连接的[(Tp*WS₃Cu₃)₂(μ-Cl)₂(μ₄-Cl)]²⁺阳离子簇核组成。3个大环通过不同方式堆叠形成三维结构。核磁氢谱(¹H NMR)和电喷雾飞行质谱(ESI-TOF MS)结果表明这些化合物在溶液中有较好的稳定性。Z扫描测试结果表明，3个化合物的溶液有一定的三阶非线性光学响应。