采用一步溶剂热法在泡沫镍(NF)基底上原位生长Cu/α-FeOOH纳米复合材料，制备了自支撑Cu/α-FeOOH/NF催化剂。相比于α-FeOOH/NF催化剂，Cu的引入为α-FeOOH的生长提供了更多的附着点，使得催化剂表面更加粗糙，并增大了催化剂与反应物的接触面积。Cu和无定形的α-FeOOH之间存在晶态和非晶态的异质界面，改变了催化剂的电子结构，促进电子从Ni、Fe向Cu转移，从而显著增强了催化剂对甲醇的吸附和氧化。电化学测试表明，Cu/α-FeOOH/NF催化剂具有优异的甲醇氧化反应(MOR)和析氢反应(HER)性能。在Cu/α-FeOOH/NF催化剂同时作为阴极、阳极的Cu/α-FeOOH/NF||Cu/α-FeOOH/NF HER-MOR耦合电解水系统中，达到10 mA·cm^-2电流密度所需的电压比直接全水解系统降低了125 mV，且在较大电压(2.4 V)下能够稳定反应96 h。此外，阳极MOR产生了价值更高的甲酸盐，1.80 V下生成甲酸盐的法拉第效率高达97%。

In this study, a self-calibrating near-infrared fluorescence probe was designed and synthesized based on the dual-fluorophore strategy utilizing methylene blue and coumarin. The probe utilized methylene blue (emission spectrum range: 640-740 nm) and coumarin fluorophore (emission spectrum range: 440-600 nm) as signal output units, thereby achieving effective spectral separation and highly selective detection of HClO. Under physiological pH conditions, HClO triggers an oxidation-cleavage reaction, releasing methylene blue and coumarin, which emit distinct red and green fluorescence, respectively. This dualemission feature enabled rapid HClO detection with two-channel detection limits of 25.13 nmol·L^-1 (green channel) and 31.55 nmol·L^-1 (red channel). Furthermore, in cell imaging experiments, this probe demonstrated excellent cell membrane permeability and low cytotoxicity, successfully enabling the monitoring of both endogenous and exogenous HClO in living cells. By incorporating a two-channel self-calibration system, the probe effectively mitigated signal variations caused by instrumental or environmental interference, substantially improving detection sensitivity and reliability.

以过硫酸铵引发吡咯单体原位聚合形成的三维多孔气凝胶为载体，以二茂铁为金属前驱体，在氩气气氛下通过高温热解法制备出系列不同铁负载量的Fe/N/C催化剂。结果表明，基于气凝胶载体制备的催化剂在酸性介质中展现出优异的氧还原反应(ORR)活性及稳定性。当二茂铁载量为12 mg时制得的催化剂性能最佳，其半波电位达0.691 V(vs RHE)，平均电子转移数为3.97，表明反应过程接近理想的四电子路径。另外，该催化剂经10 000圈循环伏安测试后，半波电位仅衰减11 mV，展现出较好的电化学耐久性。

首先采用水热法在碳布(CC)上生长了Ni掺杂WO₃纳米线(Ni-WO₃ NWs/CC)，然后利用高真空固相磷化法将其磷化，得到CC表面生长Ni掺杂WP₂纳米线复合材料(Ni-WP₂ NWs/CC)。研究其电催化析氢性能发现，Ni掺杂能够有效降低电催化析氢反应中的过电位。其中，当Ni、W物质的量之比为10%时制备得到的10%Ni-WP₂ NWs/CC表现出最佳的催化性能。在碱性条件下，当电流密度为10和100 mA·cm^-2时，10%Ni-WP₂ NWs/CC所需的过电位分别为115和190 mV。经过Ni掺杂后，10%Ni-WP₂ NWs/CC的电化学活性表面积明显增加。此外，在长时间的电催化条件下，该催化剂依然能保持良好的工作稳定性。

培养能够开展科学仪器原理创新、设计制造、应用开发的高端人才已成为建设人才强国、科技强国的必然要求。本案例在本科实验中引入我国科学家自主研制的教学质谱仪，采用学生亲自动手拆装、调试及应用的方式，深化学生对质谱仪工作原理、构造和相关分析方法的认识，破除对“高端仪器”的神秘感和畏难情绪，激发学生研制科学仪器的兴趣，培养敢于挑战自我、勇于自主创新的意志品质，坚定科技报国、服务国家的家国情怀。

本实验通过碳布担载PtBi自支撑电极的制备、表征及电氧化应用，促进“科教融合”，实现创新型人才培养。通过该实验，学生既能更好地理解物理化学中电化学装置和能量转化的内容以及催化剂性能评价指标，激发学生的科研兴趣，又能掌握纳米材料的制备、表征、电化学测试等基本实验技能，培养学生的科学素养，提高学生利用电化学及动力学内容分析性能数据、理解电氧化反应过程及电极过程的能力。

为了提高碳材料作为锂离子电池负极材料的比容量，将氮掺杂的碳纤维与高容量的Sn进行复合。通过静电纺丝及低温碳化制备了均匀镶嵌Sn纳米颗粒的氮掺杂碳纳米纤维(C-Sn)复合膜。该复合膜直接用作自支撑锂离子电池负极时表现出较好的电化学性能，Sn的引入显著提高了碳纳米纤维膜的电化学性能。碳均匀包覆Sn后形成的纤维结构可以促进离子电子的传导，并能有效缓冲Sn纳米粒子在循环过程中的体积变化，从而有效抑制粉化与团聚。Sn含量约为25.6%的C-Sn-2电极具有最高的比容量和更优异的倍率性能。电化学测试结果表明，在2 A∙g⁻¹的电流密度下，充放电循环1000圈后充电(放电)比容量为412.7 (413.5) mAh∙g⁻¹。密度泛函理论(DFT)计算结果表明，N掺杂非晶碳与锂具有良好的亲和性，有利于将合金化反应之后形成的Sn_xLi_y合金锚定在碳表面，进而缓解了充放电过程中的Sn的体积变化。本文为高性能储锂材料的设计提供了一种切实可行的策略。

利用太阳能制氢(H₂)技术是实现碳中和目标的关键策略，但是设计最优异质结构光催化剂仍面临重大挑战。本研究首次在溶剂热过程中成功实现了高度分散的黑色NiO团簇与ZIS微球的自组装。所构建的NiO/ZIS S型异质结构复合材料可提供更多活性位点用于可见光驱动光催化产氢(PHE)反应。最优样品2-NiO/ZIS表现出2474.0 μmol g⁻¹ h⁻¹的最佳产氢速率、36.67%的最高表观量子产率(AQY)以及优异的结构稳定性。此外，NiO/ZIS复合材料在天然海水中也展现出高产氢活性。通过原位X射线光电子能谱(XPS)、水相时间分辨光致发光光谱(TRPL)和瞬态吸收光谱(TAS)等先进表征技术，系统评估了催化剂的电荷分离行为。实验分析与理论计算结果共同阐明了NiO/ZIS的S型电荷转移机制。提升的PHE活性源于黑色NiO团簇与ZIS之间的协同效应，包括增强光捕获能力、加速载流子传输与分离、保持高氧化还原能力以及改善表面反应动力学。本研究为构建具有光热效应的S型异质结构复合材料提供了新思路。

尽管异质结压电催化剂的设计被证明可以显著提升其催化活性，但异质结界面在压电过程中对表面势阱的调控机制及其对载流子迁移的影响仍缺乏系统研究。本研究通过自组装策略，在Bi₁₂O₁₇Cl₂@FeOOH体系中构建了非晶FeOOH与Bi₁₂O₁₇Cl₂之间的增强界面相互作用异质界面结。这种强界面相互作用显著增强了界面极性，可大幅抑制Bi₁₂O₁₇Cl₂表面电荷的应力响应能力(最大降幅达原始值的63%–98%)，这显著降低了压电过程中表面势阱的深度，从而有效削弱了压电电荷的束缚，同时促进了电荷转移。同时，界面形成的Bi–O–Fe化学键构建了电荷传输通道。这些协同机制使得压电自芬顿反应中H₂O₂产率达到3.04 mmol g⁻¹ h⁻¹，总有机碳去除率提高了3倍(从18.6%增至55.8%)。