荧光检测在化学分析、生物检测等多个领域得到广泛应用，因此对本科生进行相关实验教学具有重要意义。本实验成功创制了一套价格低廉、体积小巧的开放式荧光光谱仪，对其性能进行全面评估，并成功应用于实际样品的检测。这有助于培养学生的仪器设计和创制意识，增强他们对自主创制仪器的信心。

将仪器分析实验中的核磁共振波谱实验与有机化学实验课程进行整体设计，提高课程建设规划性和系统性。将核磁共振波谱仪应用于本科生基础实验教学，学生参与整个实验过程，使学生能够更深刻地理解核磁测试和谱图解析相关原理及基本操作方法，充分体现了“以学生为中心”的教学思想，培养了学生的基本科研能力。

基于QuadraSorb evo比表面和孔径分析仪的实测数据，深入解析了分析软件BET助手输出的典型的比表面积分析报告，包括相关测试参数含义、BET助手选点依据和直线方程拟合过程。此外还解读了样品测试准备阶段需要重点关注的事项，为正确使用比表面分析仪并充分理解报告内容提供有价值和具有针对性的指导。

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。

基于辐射环境监测的实际工作，我们设计了一个基于α谱仪测定环境水样中铀同位素的本科专业实验。该实验包含铀的分离纯化、电镀制源、谱仪测量及数据分析三个部分。通过该实验，学生亲身体验了实际环境监测工作的流程，加深了对阿尔法谱仪的理解，提升了操作能力，促进了学生理论知识与实践经验的融合。

析氧反应(OER)是电解水的关键反应之一。因此，高效的析氧反应电催化剂对水的分解至关重要。本研究工作基于泡沫镍(NF)基底，成功构筑了新型FeCoCrMnBS高熵氢氧化物(HEH)催化剂。FeCoCrMnBS HEH具有由大量非晶结构的超薄纳米片构成的多孔形态。获得的FeCoCrMnBS/NF电极在碱性介质中表现出优异的OER电催化活性，在100 mA∙cm⁻²下只需要290 mV的过电位。此外，该催化剂在10 mA∙cm⁻²下显示出超过120 h的耐久性。增强的催化性能受益于独特的非晶结构以及B与S之间的正协同作用。该协同作用能够促进了硫酸盐的形成，从而削弱了OER中间体在催化剂表面的吸附。本研究为设计高效的OER电催化剂提供了一种新的设计策略。

在材料化学的教学过程中，笔者将实验室制备的锑化铟孪晶纳米结构及其相关结构表征数据引入到授课内容之中，并借助VESTA软件模拟出锑化铟孪晶纳米结构的模型。通过在课堂上对VESTA软件的实时操作，生动展现了不同角度以及不同显示形式的三维孪晶结构。这种“理论知识讲解+软件操作演示+科研成果案例”相结合的模式，不仅可以加深学生对孪晶结构的理解，还能激发学习兴趣，提升运用科学工具解决实际问题的能力，实现课堂教学与科研探索的相辅相成。

同时提升体相和表面电荷分离与利用效率对于实现高效光催化析氢反应至关重要。本研究采用溶剂蒸发策略，将NiCr₂O₄纳米片负载于孪晶Cd_0.5Zn_0.5S (T-CZS)纳米颗粒表面，成功制备了NiCr₂O₄/T-CZS复合材料。经过优化，6% NiCr₂O₄/T-CZS在以聚乳酸(PLA)塑料为牺牲剂的NaOH溶液中析氢速率(r_H2)达到81.4 mmol∙h⁻¹∙g⁻¹，这一显著提升主要归因于T-CZS由纤锌矿Cd_0.5Zn_0.5S (WZ-CZS)和闪锌矿Cd_0.5Zn_0.5S (ZB-CZS)组成，二者能带结构存在微小差异，使得WZ-CZS与ZB-CZS之间及T-CZS与NiCr₂O₄之间形成了S型电荷转移路径，从而促进了体相和界面电荷快速分离，确保了具有强还原能力的电子参与析氢反应(HER)。此外，借助NiCr₂O₄的局域表面等离子体共振(LSPR)效应，增强了体系对紫外-可见-近红外光的吸收，产生的热电子进一步促进了HER。同时，NaOH溶液增强了空穴的氧化反应驱动力，间接提高了HER动力学。研究还发现，其它金属铬酸盐(MCr_xO_y)，如CoCr₂O₄、AgCrO₂、Bi₆CrO₁₂、BaCrO₄、ZnCr₂O₄、CdCr₂O₄、CuCr₂O₄等，也能不同程度提高T-CZS析氢活性。上述研究结果表明，同质异质结中体相与界面S型电荷转移路径能够实现高效光催化产氢与废塑料降解过程的有效协同，为解决能源与环境挑战提供了新的思路。

电池内部不可控的枝晶生长问题严重地影响着电池的循环性能和安全性能，这对于锂金属电池的实际应用是一个严峻的挑战。尽管已有较多的实验和理论研究工作聚焦于电极间锂离子各向异性输运特性对枝晶形貌的影响，但仍有一些开放性的问题有待进一步研究，例如，如何将枝晶生长的动态演变与电解液性质、电势分布或隔膜多孔结构诱导的锂离子各向异性输运关联起来。我们通过将锂离子在电解液中的扩散系数(D_L)表示为二阶张量的形式并进行相场模拟，发现D_yy : D_xx比值的增加，以及电势诱导的电极/电解液界面锂离子快速扩散层均可以降低界面处锂离子浓度梯度和电势梯度，从而减弱枝晶生长的驱动力。我们还发现隔膜基体与y方向之间夹角的增大也会显著促进电解液中的锂离子各向异性输运特性，以利于抑制枝晶生长。籍此本文提出设计D_yy : D_xx = 10 : 1的电解液和基体倾斜角为arctan(0.5)的隔膜用于锂金属电池。该相场研究有望为设计具有抑制枝晶能力的电解液或隔膜提供指导。

由于电催化剂中的非晶区和结晶区具有不同的物理化学性质，因此非晶化/结晶化工程成为提高电解水催化动力学的重要策略。然而，在微观环境中有效地调控催化剂的结晶度仍然是一个严峻的挑战。本文介绍了一种可调节结晶度的新型CrS/CoS₂异质结构，该异质结对氢气析出反应(HER)和氧气析出反应(OER)都具有高效的催化活性。Cr―S―Co键的重新分配引起的d带中心移动有助于调节中间体H*和OOH*在催化剂表面的吸附能力，从而优化HER和OER的决速步骤。在最佳条件下，非晶态CrS和高度结晶的CoS₂异质结(A-CrS/HC-CoS₂)在HER和OER均表现出优异的催化活性，分别为90.6 mV (10 mA∙cm⁻²，HER)和370.5 mV (50 mA∙cm⁻²，OER)。非晶/高晶结构有利于A-CrS/HC-CoS₂在水电解过程中的结构和成分演变，因此具有出色的稳定性。作为甲醇辅助节能制氢装置中的双功能催化剂，A-CrS/HC-CoS₂仅需1.51 Ⅴ的低槽电压即可达到10 mA∙cm⁻²的电流密度，证明其是理想的金属基催化剂的候选材料。本研究为双功能过渡金属化合物电催化剂在非晶态/晶态异质结构中通过结晶度调控来提高催化活性和稳定性提供了重要启示。