以提高GaN/ZnO异质结光解水制氢性能为目标，采用第一性原理方法研究了Li和Au元素掺杂GaN/ZnO异质结的电子结构、光学性质和光催化性能。电子结构计算表明GaN/ZnO异质结为直接带隙半导体，异质结类型为Z型，带隙为1.41 eV，能有效促进载流子分离。Li、Au掺杂后的各结构中除Li替位Zn结构外，均具有磁性。光学性质分析的结果表明，掺杂Li、Au元素可以提高体系的吸收系数，其中Li替位Zn后异质结具有较大的光吸收系数，同时具有较大的功函数(7.37 eV)和界面电势差(2.55 V)，表明其可见光利用率较高，界面结构稳定且具有较大的内建电场，可以更有效地促进电子与空穴的迁移从而减小电子-空穴对的结合。Bader电荷分析表明掺杂元素Li和Au均失去电子。电子从GaN层向ZnO层转移，在界面处形成了一个有效的内电场。Li替位Zn和Au同时替位近位的Ga和Zn所对应的2种结构的层与层之间转移的电子较多，说明其界面电势差较大且拥有较高的光生载流子迁移速率。光解水制氢性能分析表明，ZnO薄膜、GaN/ZnO异质结、Li替位Ga以及Li同时替位远位的Ga和Zn四种体系在pH=0时，满足光解水制氢的条件。GaN薄膜、ZnO薄膜和Li同时替位远位的Ga和Zn三种体系在pH=7时满足光解水制氢的条件。

通过一锅还原法成功制备了合金纳米团簇Au_11-xCu_x(dppf)₄Cl₂(x=1、2；dppf=1，1'-双(二苯基膦)二茂铁)。晶体结构解析表明，合金团簇具有与Au₁₁(dppf)₄Cl₂类似的几何结构，如含有缺陷二十面体金属内核，不同之处在于Cu原子取代了与Cl配位的Au原子。因此，Au_11-xCu_x(dppf)₄Cl₂可视为Cu对Au₁₁(dppf)₄Cl₂模板团簇的掺杂。Cu原子的引入并未改变模板团簇Au₁₁(dppf)₄Cl₂的框架结构，但有效调控了电子结构，进而使其光吸收发生红移。

一锅同时获得单个金属原子掺杂的纳米团簇与母体团簇富有挑战性。这样的合成可排除微量杂质的影响，使得掺杂和未掺杂纳米团簇的性质对比更加合理可靠。在此，我们首次实现了这种合成，得到了长期追寻的纳米团簇Au₂₃(S-Adm)₁₆和其单镉掺杂的Au₂₂Cd₁(S-Adm)₁₆纳米团簇，并通过单晶X射线晶体学解析了其结构。令人惊讶的是，与以前的报道结果相反，Au₂₃(S-Adm)₁₆比Au₂₂Cd₁(S-Adm)₁₆更稳定。另一方面，由于掺入镉原子后，内核Au―Au键长度增加，光激发电子转移阻力增加，导致Au₂₂Cd₁(S-Adm)₁₆吸收和发射强度明显下降。因而，不仅团簇的稳定性，而且团簇的吸收和发射强度也与内核Au―Au键的长度关联。这项工作表明了两种团簇结构上的微小差异就可导致光学、热稳定性等方面的显著区别，也为研究金属纳米团簇的构效关系提供了良好的借鉴。

合成了膦蒽配体1, 8-双(二苯基磷)蒽(Hbdpa)及其配合物[Au(Hbdpa)₂]PF₆ (1)和[Ir(tpy)(bdpa)](PF₆)₂ (2)，其中tpy=2，2′∶6′，2″-三联吡啶。在光照作用下，这些化合物发生光化学反应，生成Hbdpa-2O、[Au(Hbdpa-O)₂]PF₆ (1-O)和[Ir(tpy)(bdpa-OH)](PF₆)₂ (2-OH)。通过核磁、质谱和单晶X射线衍射表征了这些化合物的结构。讨论了化合物Hbdpa及其配合物1和2的光化学反应特性以及相关的发光行为调控。研究结果表明，Au(Ⅰ)和Ir(Ⅲ)的配位显著提高了配体Hbdpa的光反应活性。化合物2是首例能发生蒽基去芳构化反应的铱配合物。

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。

采用气-液界面自组装方式制备得到有序单层聚苯乙烯(PS)微球阵列，以此为模板，采用磁控溅射沉积方法结合热处理技术获得单层六方非密排Au纳米颗粒阵列。随后采用水热法成功制得高度有序ZIF-8/Au纳米复合结构有序阵列。探究了生长机理以及反应温度、反应时间对微观形貌和光学特性的影响，进一步探究了该复合结构阵列作为表面增强拉曼散射(SERS)活性基底的灵敏度和均一性。结果表明：当水热反应温度从25℃升高至100℃时，ZIF-8纳米颗粒的数量逐步增多，同时尺寸随之增大，表面等离激元共振(SPR)峰和衍射峰均发生了红移。当水热反应时间从10 min增至60 min时，ZIF-8纳米颗粒从围绕Au纳米颗粒选择性生长到蔓延至整个材料表面。在样品表面沉积特定厚度的Ag膜后，测得4-氨基苯硫酚(4-ATP)和罗丹明6G (R6G)两种探针分子的检测极限均为10^-11 mol·L^-1，4-ATP和R6G的SERS强度与分子溶液浓度呈线性关系，相关系数R²分别为0.980 1和0.984 4。随机选取10个不同位置测试4-ATP的SERS谱图，得到相对标准偏差(RSD)为8.86%，表明ZIF-8/Au纳米复合结构有序阵列作为SERS基底具有良好的均匀性和稳定性。

Metal-organic framework (MOF) MIL-101 and surface plasmon polariton (SPP) supported gold nanoparticles (Au NPs) hybrid systems were developed as a highly sensitive and reproducible surface-enhanced Raman scattering (SERS) detection platform, in which a green electrostatic self-assembly technology was adopted to construct the substrate. In an aqueous solution, the electronegativity of the particles can be used to prepare the composite substrate without any surface modifier. Due to the enrichment capacity of MIL-101 and the electromagnetic enhancement from Au NPs, the well-designed MIL-101/Au composites possessed ultrahigh sensitivity with the detection limit of Rhodamine 6G (R6G) as low as 10^-10 mol·L^-1. Meanwhile, the substrate exhibits high stability, excellent reproducibility, and recyclability. Additionally, the novel substrate can be explored for direct capture, and sensitively detect pesticide residues such as thiram.

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究了Au和I单掺杂及共掺杂双钙钛矿Cs₂NaBiCl₆的电子结构和光学性质。结果表明，当Au以0.25的浓度掺杂Cs₂NaBiCl₆中的Na时，掺杂结构的带隙低至1.86 eV，下降最显著。I单掺杂结构的带隙随掺杂浓度的增加而减小。相比掺杂前，各种浓度Au和I单掺杂结构的吸收光谱都发生了红移。Au和I的共掺杂导致带隙降低。其中Au和I在Cs₂NaBiCl₆晶体内均匀相邻位置时，共掺结构的带隙最小，在400~700 nm可见光区的光吸收能力最强，对可见光的利用率最高。

CO₂与丙三醇羰基化合成丙三醇碳酸酯是一项前景广阔的CO₂利用途径。尽管该反应可以通过热驱动的催化途径实现，但受热力学平衡的限制。在本研究中，我们开发了xAu/20Co₃O₄-ZnO系列催化剂，并引入太阳光辐射能量来实现光热协同催化反应，以突破热力学限制。由p型半导体Co₃O₄和n型半导体ZnO复合而成的Co₃O₄-ZnO氧化物具有异质结构，而负载于Co₃O₄-ZnO表面的Au纳米粒子具有局域表面等离子体共振(LSPR)效应。我们研究了xAu/20Co₃O₄-ZnO的可见光吸收性能、光生电子-空穴对分离效率以及Au添加对xAu/20Co₃O₄-ZnO催化剂光热协同催化性能的影响。此外，我们还研究了Au掺杂对xAu/20Co₃O₄-ZnO的体相和表面性质(晶相结构、形貌、比表面积、元素结合能、表面酸碱性、还原行为)的影响。研究结果显示，Au/20Co₃O₄-ZnO的异质结构有助于吸收可见光并提高电子-空穴对的分离效率。负载于Co₃O₄-ZnO表面的Au纳米颗粒约为50 nm，Au的加入改变了Zn和Co的电子密度，增强了Co物种的还原性，并增加了Co₃O₄-ZnO表面的氧空位。此外，Au纳米粒子的LSPR进一步提高了Au/20Co₃O₄-ZnO的可见光吸收能力，并改善了光生电子-空穴对的分离，从而提高了光热协同催化性能。在优化的条件下(150 ℃、5 MPa、6 h、25 W可见光照射)，2%Au/20Co₃O₄-ZnO表现出良好的光热协同催化性能，丙三醇碳酸酯的产率为6.5%。这项工作有望为合理设计更好的CO₂-丙三醇羰基化制丙三醇碳酸酯光热催化剂提供参考。

温和条件下甲烷选择性氧化制备高附加值化学品是一条可持续但极具挑战的路径，其瓶颈在于CH₄活化能垒高且易发生过度氧化。本研究通过Ti掺杂与Au负载的协同策略，构建了高效Au/Ti-CeO₂光催化剂用于甲烷氧化偶联制乙烷。优化后的催化剂在20次循环反应中保持稳定，C₂H₆产率达2971.4 μmol·g⁻¹·h⁻¹，C₂₊选择性达85.1%。原位X射线光电子能谱、电子顺磁共振和漫反射红外傅里叶变换光谱分析表明：Ti掺杂向CeO₂中引入杂质能级，通过内建电场促进电子定向迁移至表面金纳米颗粒(Au NPs)；Au NPs作为电子富集位点可活化O₂、促进*CH₃自由基偶联为C₂H₆并稳定活性中间体，从而增强电荷分离并抑制中间体过度氧化。该研究揭示了元素掺杂与助催化剂协同调控电荷动力学和表面反应活性对实现高效光催化甲烷转化的重要作用。