利用溶胶凝胶法制备出一种三角形Au@TiO₂核壳材料。经过水热晶化，该材料膨胀至300 nm，壳层TiO₂晶化为介孔锐钛矿相，但核心三角形Au颗粒的形貌保持不变。采用粉末X射线衍射(PXRD)、ζ电位、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、热重分析(TGA)、光致发光(PL)光谱、光电流(i-t)以及光催化降解技术，对样品的结构和性能进行了系统、详细的检测与分析。经过晶化处理的Au@TiO₂在可见光波段的光降解亚甲蓝性能比未晶化时有了显著的提升, 1 mg·mL^-1 Au@c-TiO₂可以在可见光照射1 h后实现对60 mg·L^-1亚甲蓝全降解。电子顺磁共振(EPR)测试表明·O₂^-和·OH两种自由基对光降解起到了很大作用。通过综合分析实验结果和时域有限差分(FDTD)分析，探究了催化反应的机理。

采用液相还原法制备了磁性介孔碳(Fe₃O₄@C)负载纳米零价铁(nano zero-valent iron，nZVI)复合材料(Fe₃O₄@C-nZVI)，并将其用于高盐水中Cr (Ⅲ)-EDTA (EDTA：乙二胺四乙酸)的去除。扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等表征表明nZVI成功负载且分散良好，可磁性分离，在碳层保护下nZVI稳定性强，有利于材料的重复利用。nZVI的加入大大提高了Fe₃O₄@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附能力，在pH=4.0、反应温度为25℃时，Fe₃O₄@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的最大吸附量为10.24 mg·g^-1，显著高于Fe₃O₄@C (4.31 mg·g^-1)。吸附Cr (Ⅲ)-EDTA的过程更符合Langmuir模型和准二级动力学模型。Fe₃O₄@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附能力随着溶液pH值的增加先增加后减小；低浓度络合剂(EDTA、柠檬酸)会促进Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附，而络合剂浓度增加时则表现为抑制；高浓度阳离子(Na⁺、K⁺、Ca²⁺)会促进Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附。Fe₃O₄@C-nZVI在盐和络合剂环境中对Cr (Ⅲ)-EDTA仍表现出显著的吸附效果。经过3次再生循环后，Fe₃O₄@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附量达6.90 mg·g^-1。X射线光电子能谱分析表明，Fe₃O₄@C-nZVI通过表面FeⅢ与Cr (Ⅲ)-EDTA之间的配位作用形成FeⅢ-EDTA-Cr (Ⅲ)配合物从而将Cr (Ⅲ)-EDTA去除，随后通过离子置换作用将Cr (Ⅲ)置换出来，置换出的Cr (Ⅲ)会与表面氧化铁共沉淀为Cr_xFe_1-x(OH)₃，进而沉积在nZVI表面被去除。

采用同源金属V₂CF_x MXene作为前驱体制备了三氧化二钒@多孔碳(V₂O₃@porous carbon，V₂O₃@PC)纳米片作为电容去离子(CDI)阳极，研究其脱盐特性。实验探究了在不同在碳化温度下V₂O₃@PC的结构、结晶度、润湿性、石墨化程度和电化学特性。研究表明，所制备的V₂O₃@PC呈现出典型的2D纳米片结构，高结晶度的V₂O₃纳米颗粒被高石墨化度的PC牢牢束缚。这种结构具有良好的界面润湿性和高导电性，因而可以促进电解质的渗透，加速界面电荷的转移以并促进盐离子的传输和扩散。此外，PC也能较好的抑制V₂O₃在多次循环后的体积膨胀。电化学结果表明，V的可逆电化学转化在一定程度上提高了Na⁺的储存。当电压为1.2 V时，NaCl电导率为1000 μS·cm⁻¹时，优化后的V₂O₃@PC电极具有高达2.20 mmol∙g⁻¹的脱盐容量，0.13 mmol∙g⁻¹∙min⁻¹的脱盐速率，62%的水回收率以及24.0 Wh∙m⁻³的低能耗。

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。