串联S型异质结已成为光催化领域一项极具前景的创新技术，为环境修复提供了有效解决方案。与传统Z型或Ⅱ型光催化剂不同，S型结构选择性保留了高效参与氧化还原反应的高能光生载流子。这种独特机理能增强电荷分离、强化内建电场并提升光吸收能力。然而，单结S型体系存在量子效率低的问题。因此，构建多组分S型体系可有效提升光催化性能。串联S型体系由多个具有交错能带位置的半导体/材料组成，形成阶梯式或定向电荷转移机制。这种阶梯式电位梯度可显著提升电荷分离、光吸收、氧化还原能力、稳定性及整体光催化活性。本文深入阐述了串联S型异质结的作用原理，探讨了通过半导体配对、助催化剂添加和介质嵌入等设计策略实现电荷迁移最大化与复合最小化的方法；系统分析了多种合成路径及其动力学与热力学原理；讨论了包括密度泛函理论(DFT)模拟、原位X射线光电子能谱(XPS)、瞬态吸收光谱(TAS)、光致发光(PL)和电化学阻抗谱(EIS)在内的一系列先进表征手段，这些技术为揭示电子行为与界面动力学提供了重要见解。文章还探讨了该类异质结在二氧化碳还原、产氢和有机污染物降解等主要领域的应用。尽管潜力显著，但仍需解决合成工艺复杂、材料稳定性和规模化生产等挑战。针对现有局限，本文提出了未来研究方向。总体而言，串联S型异质结是构建高效可持续光催化技术的卓越方案。

采用气固法制备了磷化钼-碳纳米花(MoP-CFs)，通过简单的超声自组装将C₆₀修饰在MoP-CFs表面，形成范德瓦耳斯异质结。研究其电催化析氢性能发现，C₆₀的修饰能够有效降低电催化析氢过电位。其中，10% C₆₀-MoP-CFs样品(10%为C₆₀的质量分数)表现出最佳催化活性，在酸性和碱性条件下达到10 mA·cm^-2的电流密度时，所需要的过电位分别为158和157 mV，并且具有至少20 h的电催化稳定性。C₆₀与MoP-CFs之间强电子耦合作用促进电子由C₆₀迁移到MoP-CFs表面，有助于减小电荷传输阻力，加快电催化析氢界面反应动力学过程。

缩短沸石材料的微孔孔道能有效提升客体分子的扩散传质性能。但目前一维L沸石(LTL)的合成中，缩短其沿一维微孔孔道方向(c轴方向)的长度至20到50 nm仍是一个挑战。本文首次在简单无机体系中通过加入纳米棒簇状L沸石作为晶种，快速(仅需4 h)合成了一种新型的L沸石介观结构晶体，且无需外加任何晶化修饰剂与模板剂。该介晶呈现出一种由超薄(约29 nm)的圆盘纳米晶沿c轴定向堆叠而成的盘簇形貌。这一独特的晶种诱导策略能够有效解耦L沸石的成核和生长阶段，为精确调控每个阶段的晶化行为以获得所需形貌结构提供了更大的操作空间。通过分析合成体系中介观尺度的晶核和微观尺度的基本构建单元衍化规律，实现了对晶种具体作用及衍化规律的解构：晶种溶解出的环笼结构加速了凝胶有序化，缩短了诱导期；而晶种溶解后的残余部分为生长期提供了密集的初始晶核，导向了新型盘簇结构的形成。通过对沸石生长条件进行调节，证实了其生长期存在蠕虫状前驱颗粒组装的行为，并实现了对盘簇中圆盘沿c轴方向厚度在18到55 nm范围内的精细调控。此外，通过选择直径为0.43到4.5 nm的系列模型分子作为吸附质，证明了该超短c轴样品在气相和液相体系大幅增强的吸附应用潜力。样品在小分子的扩散速率和大分子在气相的吸附量方面确实具有优势。在实际应用中，该样品在芳烃的吸附和分离以及染料和蛋白质的吸附方面具有一定的优势。