现代社会中，化学和相关工业的快速发展导致水环境污染问题日益严重，这对水质检测以及水资源的处理技术提出了更高的要求，然而目前尚难以快速、高效地实现对低浓度、痕量的污染物的检测和处理。为此，科学家们设计出一类新型的智能材料——微纳米机器人。基于微纳米机器人的可控运动性能、精准识别能力、高效吸附效果和原位降解能力，可以对痕量污染物建立高灵敏度的响应，从而实现水中污染物的有效检测与处理。为了能够让广大读者深入理解微纳米机器人在水污染检测和处理领域的发展前沿和未来研究趋势，本文以微纳米机器人组织“污染刺客联盟”为背景，简单有趣地介绍了微纳米机器人在水环境检测、监测和处理方面的应用及其科学机理。

本文设计了一个基于微流控芯片技术检测降钙素原含量的蛋白免疫分析实验，通过溶液的配制、微流控芯片的制备、标准曲线的绘制和未知液样本测试等实验过程，让学生了解微流控芯片技术这一新兴科学研究领域，增强学生的动手能力，锻炼学生的科研思维，在培养化学研究兴趣的同时提升创新思维和知识融会贯通的能力。

纳米氧化锌的制备是一项特色鲜明的经典无机化学实验，制备途径多样。本文针对综合化学实验“纳米氧化锌粉的制备”的现有实验流程所存在的问题进行了创新性的改进。设计了基于微乳液法的氧化锌纳米粒子的制备实验、微乳液形成影响因素的探究性实验与光催化性能的动力学实验。本实验方案反应温和易控，操作安全，现象明显，绿色环保。相对于传统的纳米氧化锌制备实验，本方案内容充实，时间利用率更高，实验内容安排更科学合理；现象明显，趣味性更强；综合性、探究性更强，在巩固学生的基本实验技能的基础上，可进一步培养学生的科研思维，提升科研技能。

胆甾相液晶微球是空间结构高度对称的三维光子晶体，能够全方位地选择性反射特定波长的圆偏振光，具有无角度依赖性的光子禁带，作为一种新兴的光学材料在全向激光器、反射式显示和微传感器等领域展现出广阔的应用前景。近年来，毛细管微流控技术的蓬勃发展为连续、可控、高通量地制备结构复杂且分子规则取向的单分散胆甾相液晶微球提供了强有力的支持。本综述重点关注利用毛细管微流控技术制备胆甾相液晶微球的相关研究工作，首先分析了毛细管微流控装置在设计微球结构中的决定性作用，阐明了溶液体系的选择与液晶分子取向间的关系以及边界效应对微球尺寸的影响；随后，从胆甾相液晶微球的光学特性切入，介绍了利用温度、溶剂和光等外界刺激调控螺旋结构自组装的原理和策略以及微球之间独有的“光子交叉通讯”现象；最后，总结了现阶段胆甾相液晶微球的潜在应用方向并讨论了该材料体系未来面临的挑战。

在未来的能源系统中，绿氢具有巨大的应用潜力。设计非贵金属电催化剂对于电解水制氢至关重要，尤其是对于工业级电流密度电解水的实际应用。本文通过水热和电化学方法以及焙烧相结合的多步制备方法，制备得到Zn掺杂的NiBP微球电催化剂(Zn/NiBP)。该催化剂在1 mol∙L⁻¹ KOH电解质溶液中，电流密度为100 mA∙cm⁻²，析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的过电位分别为95 mV和280 mV，性能优于之前报道的大多数催化剂。当Zn/NiBP为双功能的阴极和阳极催化剂，在1 mol∙L⁻¹ KOH溶液中，电流密度达到2000 mA∙cm⁻²，电解电压为3.10 V，优于Pt/C||RuO₂催化剂体系的电解性能。对于Pt/C||Zn/NiBP组成的电解池体系，在1和6 mol∙L⁻¹ KOH中，当电解电流密度达到2000 mA∙cm⁻²时，电解电压分别仅为2.50和2.30 V，表明该催化剂在实际的工业条件下具有优异的电解水性能。

锂离子电池因其高能量密度、长循环寿命、优异的倍率性能和热稳定性而备受青睐，成为从便携式电子产品到电动汽车等实际应用中的最佳电源。在这种背景下，同轴静电纺丝技术因可制造适用于锂离子电池的独特纳米纤维材料而备受关注。尤其纤维材料具有高比表面积、高孔隙率、较大的长径比和易表面改性的优点，近年来在锂离子电池领域被广泛研究。这篇综述全面总结了同轴静电纺丝的基本原理与该技术在正极、负极和隔膜等锂离子电池关键材料中的实际应用和最新进展，并讨论了同轴静电纺纤维材料的纳米/微米结构决定其电化学性能的规律。此外，该综述还分析了同轴静电纺丝未来的发展方向，强调了未来拓展同轴静电纺丝技术在锂离子电池领域的应用所面临的挑战。

This work adopts a multi-step etching-heat treatment strategy to prepare porous silicon microsphere composite with Sb-Sn surface modification and carbon coating (pSi/Sb-Sn@C), using industrial grade SiAl alloy micro-spheres as a precursor. pSi/Sb-Sn@C had a 3D structure with bimetallic (Sb-Sn) modified porous silicon micro-spheres (pSi/Sb-Sn) as the core and carbon coating as the shell. Carbon shells can improve the electronic conductivity and mechanical stability of porous silicon microspheres, which is beneficial for obtaining a stable solid electrolyte interface (SEI) film. The 3D porous core promotes the diffusion of lithium ions, increases the intercalation/delithiation active sites, and buffers the volume expansion during the intercalation process. The introduction of active metals (Sb-Sn) can improve the conductivity of the composite and contribute to a certain amount of lithium storage capacity. Due to its unique composition and microstructure, pSi/Sb-Sn@C showed a reversible capacity of 1 247.4 mAh·g^-1 after 300 charge/discharge cycles at a current density of 1.0 A·g^-1, demonstrating excellent rate lithium storage performance and enhanced electrochemical cycling stability.

纳米氧化锌是一类多功能纳米材料，由于其优秀的物理化学性质而被广泛应用于多个领域。传统的合成方法存在成本过高、过程复杂、产物不稳定等问题。微乳合成法具有操作简单，成本低廉，产物尺寸可控等优点，可以有效避免传统合成方法的缺陷。特别是将废弃大豆油合成的乳化剂应用在合成的过程中，可以实现废物的回收再利用，又能满足绿色化学和可持续发展的要求。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、化学分析等多种方法对产物纳米氧化锌的形貌和性质进行了表征，实现了无机合成-化学分析-仪器分析的综合偶联，从而达到提升大学生进行综合实验能力的目的。

通过溶剂热并辅以硫化法制备了金属有机骨架(MOF)基镍钴双金属硫化物微球，并通过高温热解有机碳源盐酸多巴胺制备了痕量氮掺杂碳包覆(NC)的Ni-Co-S@NC钠离子电池负极材料。这种改性能够有效提高电极材料的导电性以及结构和界面的稳定性，从而提高材料的循环稳定性。其中表面包覆约5 nm碳层的Ni-Co-S@NC-0.5微球具有出色的长循环寿命，其在1A·g^-1下循环1 000圈后，仍有381.8 mAh·g^-1的放电比容量和75.2%的容量保持率，相应地每圈循环的容量衰减量仅为0.126mAh·g^-1；Ni-Co-S@NC-0.5||NVP/C (NVP：Na₃V₂(PO₄)₃)钠离子全电池在1 A·g^-1下经过100次循环后，可逆放电比容量为386.2mAh·g^-1，容量保持率为88.6%，库仑效率稳定在98.1%左右。动力学研究表明，Ni-Co-S@NC-0.5的储钠过程以赝电容行为控制为主，钠离子扩散系数在10^-11~10^-13 cm²·s^-1之间，同时具有相对小的电荷转移阻抗(36.7 Ω)。

有机-无机铅卤钙钛矿由于具有许多优异的光电特性而备受科研人员的关注，在先进光电子器件的多个领域中具有广阔的应用前景。但钙钛矿稳定性较差，对外界环境中的光照、湿度、极性溶剂等十分敏感，因此如何有效提高其荧光稳定性是目前研究的热点问题。本文在本科生高分子化学实验悬浮聚合的基础上，设计本科生自主高分子科学实验——“钙钛矿量子点聚苯乙烯微珠的制备及其荧光稳定性能探究”，将聚合物和钙钛矿材料相结合，通过溶胀-收缩策略将有机-无机钙钛矿材料包封在聚苯乙烯微珠中，制备杂化荧光微珠材料。此策略不仅提高了有机-无机钙钛矿材料的稳定性，又拓展了高分子科学实验产物的应用。同时，以溶胀-收缩策略作为研究领域前沿问题的切入点便于本科生理解实验原理，更能激发本科生对科学研究的兴趣。通过把前沿性研究转化为本科教学的实验教学改革模式，使学生的实验设计能力、创新能力和综合素质都得到了有效训练。