以前驱簇[Et₄N][Tp*WS₃(CuCl)₃]与三氟甲烷磺酸银(AgOTf)及3个有机桥联配体2，5-二(吡啶-4-基)噻吩(L₁)、5，5'-双(4-吡啶基)-2, 2'-双噻吩(L₂)和2，7-双(4-吡啶基)芘(L₃)分别反应，得到了3个阳离子型W/Cu/S簇基超分子大环化合物[(Tp*WS₃Cu₃)₂(μ-Cl)₂(μ₄-Cl)(L₁)]₂(OTf)₂(1)、[(Tp*WS₃Cu₃)₂(μ-Cl)₂(μ₄-Cl)(L₂)]₂(OTf)₂·2CHCl₃(2·2CHCl₃)和[(Tp*WS₃Cu₃)₂(μ-Cl)₂(μ₄-Cl)(L₃)]₂(OTf)₂·2DMF (3·2DMF)，其中Tp*=hydridotris (3，5-dimethylpyrazol-1-yl) borate。对3个化合物分别进行了单晶X射线衍射、核磁、质谱、红外光谱、紫外可见光谱和元素分析等结构表征。单晶X射线衍射结果表明，3个大环的主体均是由2个L₁、L₂和L₃配体和3个氯桥连接的[(Tp*WS₃Cu₃)₂(μ-Cl)₂(μ₄-Cl)]²⁺阳离子簇核组成。3个大环通过不同方式堆叠形成三维结构。核磁氢谱(¹H NMR)和电喷雾飞行质谱(ESI-TOF MS)结果表明这些化合物在溶液中有较好的稳定性。Z扫描测试结果表明，3个化合物的溶液有一定的三阶非线性光学响应。

通过原位溶剂热法构建了富含氧空位的缺陷氧化钨(W₁₈O₄₉)/还原氧化石墨烯(rGO)复合光热催化剂。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外可见漫反射光谱等对复合催化剂的组成与结构进行了详细表征。在常压、不外加热源、光照下，W₁₈O₄₉/rGO复合光热催化剂具有优异的CO₂环加成反应活性，展现出最高95%的碳酸苯乙烯酯产率(173 mmol·g^-1·h^-1)，并在多次循环实验中具有不错的循环稳定性。上述结果表明rGO的引入扩充了W₁₈O₄₉/rGO复合光热催化剂的比表面积、提高其对CO₂的吸附容量、增加其光吸收和光生电荷传输效率，通过光催化与热催化的耦合作用显著提升了催化性能。

以2-氨基对苯二甲酸(H₂ATA)为配体，通过溶剂热法合成了Zr基MOF：NH₂-UiO-66，继而以氯化钨为前驱体，通过溶剂热法实现了富含氧空位的缺陷氧化钨(W₁₈O₄₉)在NH₂-UiO-66上的原位生长，构建了具有典型Ⅱ型异质结的复合光催化剂W₁₈O₄₉/NH₂-UiO-66。通过粉末X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外可见漫反射光谱对催化剂的组成与结构进行了表征。在室温常压、模拟太阳光下，以氧化苯乙烯为模型底物，对所有样品的光催化活性进行了考察，W₁₈O₄₉/NH₂-UiO-66展现了最高的碳酸苯乙烯酯产率(58 mmol·g^-1·h^-1)。

采用溶胶-凝胶法制备Eu³⁺离子掺杂Sc₂W₃O₁₂红色荧光粉，并通过Gd³⁺掺杂降低Sc₂W₃O₁₂基质晶体结构的对称性，增强荧光粉的发光强度。结果显示，Gd³⁺的掺入并没有改变Sc₂W₃O₁₂的晶体结构；随着Gd³⁺掺杂浓度的递增，晶格畸变加剧，来源于Eu³⁺的 ⁵D₀→⁷F₂(612 nm)发光强度显著增强，Gd³⁺最佳掺杂浓度为0.25，其发光强度为单掺Eu³⁺的1.95倍，色坐标为(0.613 4，0.350 3)，与标准红光色坐标(0.670，0.330)较为接近。此外，荧光粉具有一定的热稳定性，即当温度达到498 K时，Gd³⁺离子掺杂浓度为0.25时制备的样品荧光强度与未掺杂Gd³⁺离子的样品相比得到了提升，是室温下的53%，其激活能为0.104 1 eV。

采用一步水热法合成泡沫镍(NF)自支撑的Co₉S₈/Ni₃S₂@NF杂化纳米棒阵列，其可以作为尿素氧化反应(UOR)和析氢反应(HER)的双功能催化剂。物相分析、形貌表征和电化学测试结果表明Co₉S₈/Ni₃S₂@NF异质结杂化纳米棒阵列通过Co₉S₈与Ni₃S₂之间的耦合异质界面促进了电子转移，提高了电荷转移速率。同时，该催化剂的粗糙表面使其展示出优异的超亲水性和超疏气性，有利于气体输送以及电解液扩散。在UOR和HER中，该催化剂分别在120和103 mV的低过电位下就能达到100和10mA·cm^-2的电流密度。此外，利用合成的Co₉S₈/Ni₃S₂@NF电极同时作为阴极和阳极，当电流密度达到100 mA·cm^-2时双电极电解池的运行仅需要1.57 V的低电压，并且在20 mA·cm^-2电流密度下稳定运行27 h，无明显活性衰减。

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。

通过光催化水裂解制氢来生产可再生燃料具有巨大的潜力。然而，缓慢的析氢动力学和较差的水吸附对光催化剂构成了重大挑战。在这项研究中，我们开发了一种简单的水热法，用于从金属有机框架(MOF)中合成Bi₂O₃ (BO)，并将其负载到花状ZnIn₂S₄ (ZIS)上。该方法显著增强了水吸附和表面催化反应，从而显著提高了光催化活性。以三乙醇胺(TEOA)作为牺牲剂，在BO上负载15% (质量分数) ZIS时，析氢速率达到了1610 μmol∙h⁻¹∙g⁻¹，是纯BO的6.34倍。此外，利用密度泛函理论(DFT)和从头算分子动力学(AIMD)计算，我们确定了ZIS/BO S型异质结界面上的反应，包括水吸附和催化反应的活性位点。这项工作将为开发具有特定电子性能和润湿性的高性能复合光催化材料提供有价值的见解。

开发新型纳米材料实现光催化产氢耦合有机物转化、提高太阳能到化学能的转换效率，在解决能源和环境危机方面具有巨大潜力。三元金属硫化物具有可调控的带隙和优异的可见光响应，在光催化分解水产氢方面引起了广泛关注。其中，Zn_0.5Cd_0.5S是一种带隙较窄、导带位置较高、耐光腐蚀的还原型光催化剂；然而，单一Zn_0.5Cd_0.5S中光生电子和空穴的复合率较高，只有少部分光生载流子参与光催化反应，导致量子效率较低而无法达到实际需求。WO₃是一种典型的氧化型光催化剂，具有较低的价带位置和较强的氧化能力，是与Zn_0.5Cd_0.5S耦合构建S型异质结的理想半导体。基于此，本文通过静电纺丝和水热方法将Zn_0.5Cd_0.5S纳米片垂直生长在WO₃纳米纤维上，制备了具有核壳结构的WO₃/Zn_0.5Cd_0.5S异质结。功函数的差异驱动Zn_0.5Cd_0.5S的电子转移到WO₃上，在界面处形成内建电场并使能带弯曲。通过原位光照X射线光电子能谱、电子顺磁共振和时间分辨荧光光谱分析，发现在内建电场、弯曲能带和库仑吸引力的作用下，WO₃导带上的光生电子迁移到Zn_0.5Cd_0.5S价带上并与其光生空穴复合，表明WO₃和Zn_0.5Cd_0.5S之间形成了S型异质结，实现了具有强氧化还原能力的载流子的高效分离。得益于独特的S型光催化机制以及反应物在催化剂表面的有效吸附与活化，在没有贵金属助催化剂的情况下，WO₃/Zn_0.5Cd_0.5S异质结在产氢(715 μmol∙g⁻¹∙h⁻¹)和乳酸转化为丙酮酸方面表现出增强的光催化活性，实现了光生电子和空穴的高效利用。原位漫反射傅里叶变换红外光谱和密度泛函理论计算揭示了光催化产氢和有机物转化的反应机理。本工作为设计和研究新型S型异质结光催化剂、实现高效产氢耦合有机物转化提供了新的见解。