苯(C₆H₆)与二十面体硼烷(B₁₂H₁₂^2-)是具有π-和σ-芳香性分子的典型代表。本实验采用密度泛函理论(DFT)分别计算二者的分子轨道图及核独立化学位移值，引导学生了解计算化学研究芳香性的一般方法，构建对电子离域结构的直观认知。通过对比分析，帮助学生加深对芳香性的理解，达到巩固基础，拓宽视野，提升创新技能的目的。实验普适性好，易于推广。

人工光合成是一种先进的技术，主要利用太阳能作为唯一驱动能源，将水和氧气转化成双氧水（H₂O₂）。然而，目前常用的光催化系统的性能受制于其光吸收能力有限，载流子分离效率低以及表面反应能力弱等问题。在本文研究中，通过采用原位水热法，成功地在少层Ti₃C₂纳米片表面生长厚度为5–10 nm的立方相In₄SnS₈纳米片（E_g = 2.16 eV），形成了一种具有三明治结构的Ti₃C₂/In₄SnS₈纳米复合材料。深入的表征结果显示此2D/2D异质结构具有紧密的界面相互作用并且形成肖特基异质结，有助于载流子快速从In₄SnS₈转移至Ti₃C₂表面。其中，7 wt% Ti₃C₂/In₄SnS₈复合材料表现出最佳的可见光催化性能，H₂O₂生成速率为1.998 μmol·L^-1·min^-1，Cr（VI）的还原速率为19.8×10^-3 min^-1。通过捕获实验、气氛实验和电子顺磁共振分析，证明了H₂O₂生成的途径包括两种：一种是两步单电子还原路径，另一种是一步两电子水氧化路径。本研究为设计高效、多功能的催化体系提供了一种新的思路。

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。

过渡金属羟基氧化物已被证明是水氧化反应的可靠助催化剂。然而，在水氧化过程中它们对H₂O及其中间产物的吸附能力不足，极大制约了水氧化速率的提高。在本研究中，H₂O及其中间体在MnOOH助剂的缺电子Mn^（3+δ）+上的自发增强吸附可以极大地促进水的快速氧化，从而在纯水体系中实现高效的光催化H₂O₂生成。首先，无定形MnOOH通过定向光诱导氧化方法选择性地沉积在AuPd改性的单晶BiVO₄光催化剂的（110）面上，从而制备了AuPd/BiVO₄/MnOOH光催化剂。光催化实验表明，所制备的AuPd/BiVO₄/MnOOH （0.5%）光催化剂的H₂O₂产生速率达到214μmol·L^-1，并表现出良好的稳定性和重现性。密度泛函理论计算和X射线光电子能谱表征表明，MnOOH的自由电子可以有效地转移到BiVO₄上，诱导缺电子Mn位（Mn^（3+δ）+）的产生，从而自发地促进H₂O及其中间体的吸附，增强四电子WOR反应，导致H₂O₂的高效生成。本文关于助催化剂与主体催化剂之间强相互作用的工作为其它高效催化材料的合理设计提供了一种新的思路。

采用原位溶剂热反应制备多级Ag/Bi/Nv-g-C₃N₄(氮空位-g-C₃N₄)/Ti₃C₂T_x肖特基结，并对其物相组成和晶体结构、微观形貌和孔结构、表面元素组成和化学态、光学和光电化学性质进行了表征。由于Ag、Bi和Ti₃C₂T_x协同的表面等离激元共振效应，Ag/Bi/Nv-g-C₃N₄/Ti₃C₂T_x表现出全光谱吸收特性。由载流子浓度差驱动的界面极化电荷转移诱导形成的肖特基结，显著提高了光生载流子(包括热电子和热空穴)的分离效率和利用率。因此，与Nv-g-C₃N₄、Ti₃C₂T_x、Ag/Nv-g-C₃N₄、Bi/Nv-g-C₃N₄和Ag/Bi/Nv-g-C₃N₄相比，Ag/Bi/Nv-g-C₃N₄/Ti₃C₂T_x表现出显著增强的全光谱催化活性，其在可见光和近红外光照射下光催化降解四环素的反应速率常数分别为0.033和0.008 6 min^-1，为对比样品的10~2.1倍和8.6~1.8倍。

通过自由基途径的烯烃1,2-双官能团化反应是有机合成中从烯烃直接构建C—X (X = C, N, O…)键的重要手段，其优点包括良好的区域选择性、步骤经济性和原子经济性，符合绿色化学的发展要求。含有碳-氧键的有机功能化合物种类很多，发展简单高效构建碳-氧键的合成方法是有机化学家广泛关注的研究领域。本文综述了在构建碳-氧键的同时，构建碳-碳键、碳-氮键、碳-硫键和碳-卤键的反应研究进程，并对该领域的未来发展方向进行了展望。

采用机械剥离法制备了2H相α-In₂Se₃[α-In₂Se₃(2H)]纳米片。通过X射线衍射(X-ray diffraction，XRD)、拉曼光谱、球差电镜和压电力显微镜对纳米片的结构和铁电性能进行详细表征，确定纳米片为具有特殊结构的α-In₂Se₃(2H)铁电材料。进一步在SiO₂/Si基片上成功构造了基于α-In₂Se₃(2H)铁电的平面四端器件，详细研究其在各个方向的光响应。结果表明，具有本征结构的α-In₂Se₃(2H)在相互垂直方向均没有光响应。在器件两端分别施加电压后，α-In₂Se₃(2H)器件在相互垂直方向均出现了明显的光响应，尤其在接近于易极化轴方向施加电压后，α-In₂Se₃(2H)器件出现了各向异性光响应。

平衡核间距在研究双原子分子性质中有着非常重要的地位，通过光谱实验和量子化学计算都可以得到其平衡核间距。H₂是最简单的双原子分子，本文将以它为例介绍求同核双原子分子平衡核间距的光谱实验方法，包括拉曼光谱、电场诱导偶极矩跃迁光谱和四极矩跃迁光谱，并介绍其薛定谔方程的求解历史，尤其是平衡核间距和键解离能。

采用固相研磨法，制备了一系列h-MoO₃/SiO₂催化剂，这些催化剂用于季戊四醇(PER)和异辛酸(i-EHA)反应，合成季戊四醇异辛酸酯(POE)，并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、N₂吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对催化剂进行表征测试。结果表明，h-MoO₃负载量为15%的(200)晶面择优取向的h-MoO₃/SiO₂是合成POE的优良催化剂。适宜的反应工艺条件(n_i-EHA/n_PER=4.3，m_h-MoO3/SiO2/m_PER=0.003，T=220℃，t=4 h)下，酯化率可达90.83%，POE的选择性可达100%。

化石燃料的消耗导致CO₂排放量大幅增加，对环境构成严重威胁。本文探讨了石墨相氮化碳(g-C₃N₄)在光催化CO₂还原中的潜在应用，以此来应对全球变暖的影响。然而，g-C₃N₄在这一过程中的有效性受到几个因素的限制，例如光生载流子的快速重组、可见光吸收能力差以及缺乏活性位点等。为了解决这些问题，人们采用了各种改性策略，包括调整g-C₃N₄的形貌(如量子点、纳米棒、纳米管、纳米片、空心球等形貌)，掺杂各种原子，以及与其他半导体形成异质结。本综述重点讨论S型异质结在提高g-C₃N₄光催化性能方面的作用。总之，尽管g-C₃N₄已显示出作为光催化剂用于还原CO₂的潜力，但仍需进一步研究和创新，以克服其当前的局限性。