定向电荷转移是调控光生载流子分离动力学的一种极具吸引力的策略。本文通过在SnNb₂O₆纳米片上原位生长C₃N₅纳米棒，设计一种具有强内建电场（IEF）和偶极场（DF）的新型2D/1D SnNb₂O₆/富氮C₃N₅ S型异质结。通过构筑S型异质结，在界面处产生IEF，促进电荷从SnNb₂O₆向C₃N₅的定向迁移。与此同时，C₃N₅中的DF提供一种驱动力，将光生电子定向转移至活性位点。通过IEF和DF的协同效应，SnNb₂O₆/C₃N₅异质结实现了快速的定向电子转移，从而显著提高了电荷分离效率。研究结果表明，SnNb₂O₆/C₃N₅异质结的最佳产氢速率高达1090.0 μmol·g^-1·h^-1 （反应过程中持续释放H₂气泡），分别是SnNb₂O₆和C₃N₅的38.8和10.7倍。此外，SnNb₂O₆/C₃N₅异质结在去除罗丹明B、四环素和Cr（Ⅵ）方面也表现出优异的光催化性能。通过电子顺磁共振（EPR）、时间分辨光致发光光谱（TPRL）和密度泛函理论（DFT）计算，本文系统探讨了SnNb₂O₆/C₃N₅异质结的定向电荷转移机制。这项研究为开发高效异质结光催化剂提供了一种可行的方法。

学术界在表述环加成反应时，(m + n + …)和[m + n + …]环加成混用，不利于准确的学术交流。本文介绍了国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)规定的两种环加成反应表述方式，指明了它们的准确含义和使用环境。

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。

螺环化合物因其独特的三维结构和生物活性而备受关注，广泛应用于药物设计和有机合成中。传统螺环化合物的合成需要采用化学计量的氧化剂，条件苛刻且步骤繁琐。本实验以N-酰基磺酰胺为原料，通过电化学氧化即可合成去芳香化的螺环化合物，反应绿色高效。实验教学中，学生将学习电化学合成的基本原理，掌握电化学合成的操作技巧，并理解电化学脱芳香螺环化的合成原理。通过引导学生探究实验机理，理论与实践相结合提高学生的实验技能和科学探究能力，同时培养学生对绿色化学和可持续合成方法的认识。

酰胺还原加氢是获得高附加值有机化合物的一种高效但极具挑战性的方法。本研究中，我们利用乙酰丙酮(Hacac)构筑的稀土多核配合物[Ce₄^ⅢCe₆^Ⅳ(μ₃-O)₄(μ₄-O)₄(acac)₁₄(CH₃O)₆]·2CH₃OH (Ce₁₀)作为路易斯酸催化剂，实现了高效的酰胺硼氢化还原反应，产率可达50%~99%。此外，该方法成功应用于抗抑郁药物苯乙胺的克级合成。通过核磁共振、单晶X射线衍射等分析手段，对该反应的催化机理进行了深入探究。

首先采用共沉淀方法制备富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂原始样品(P-LRMO)，然后通过简单的湿化学法以及低温煅烧方法对其进行不同含量Ga₂O₃原位包覆。透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)结果表明在P-LRMO表面成功合成了Ga₂O₃包覆层。电化学测试结果表明：含有3%Ga₂O₃的改性材料G3-LRMO具有最优的电化学性能，其在0.1C倍率(电流密度为25 mA·g^-1)下首圈充放电比容量可以达到270.1 mAh·g^-1，在5C倍率下容量仍能保持127.4 mAh·g^-1，优于未改性材料的90.7 mAh·g^-1，表现出优异的倍率性能。G3-LRMO在1C倍率下循环200圈后仍有190.7 mAh·g^-1的容量，容量保持率由未改性前的72.9%提升至85.6%，证明Ga₂O₃包覆改性能有效提升富锂锰基材料的循环稳定性。并且，G3-LRMO在1C倍率下循环100圈后，电荷转移阻抗(R_ct)为107.7 Ω，远低于未改性材料的251.5 Ω，表明Ga₂O₃包覆层能提高材料的电子传输速率。

激发态分子内质子转移(ESIPT)反应是一种重要的基础光化学反应，通常发生在具有分子内氢键的发色团中。3-羟基黄酮类衍生物(3-HFs)由于其广泛的天然来源和对环境极度敏感的荧光发光特性而备受关注。与3-HFs相比，4′-N,N-二乙氨基-3-羟基黄酮(D-HBF)具有扩展的共轭体系和大幅红移的吸收特性，而最新研究表明，由于具有ESIPT特性，它可以用作环境极性敏感的生物荧光探针。本研究通过采用多种光谱和理论计算方法，系统研究了D-HBF在极性不同的三种非质子型溶剂(环己烷、乙醚和四氢呋喃)中的ESIPT反应机制。研究结果显示，在这三种溶剂中均能观测到D-HBF的ESIPT典型双发射峰，而这些峰的相对比率受溶剂极性的调控。荧光动力学分析揭示，随着溶剂极性的增加，激发态中正向和反向的质子转移反应速率都降低，同时反向质子转移变得更占优势。该研究还通过密度泛函理论和含时密度泛函理论计算，比较了三种溶剂中D-HBF的基态和激发态分子内氢键的键长和键角参数，确定了ESIPT反应是激发态分子内氢键增强机制。计算结果表明，增加溶剂极性会导致处于S₁态的D-HBF分子的3-羟基伸缩振动红外吸收频率向高波数移动，这证明了相应的N*态的分子内氢键减弱。此外，电子密度分析显示，引入在4′-位的强给电子官能团(4′-N,N-二乙氨基)使得D-HBF在激发态下具有典型的分子内电荷转移特征。最后，势能曲线计算结果表明，在激发态下质子转移更容易发生，而溶剂极性增加会导致更高的质子转移势垒，从而阻碍了相应的ESIPT反应。吉布斯自由能分析进一步表明，溶剂极性增加使激发态快速质子转移更倾向于向N*态移动。这项研究为D-HBF类衍生物作为环境极性敏感的生物探针的应用提供了理论基础。

制备了Ag负载于质子化g-C₃N₄(pCN)的纳米棒材料(Ag/pCN)，对比了g-C₃N₄(CN)、表面负载Ag的CN(Ag/CN)、pCN和Ag/pCN在可见光条件下光催化降解亚甲蓝(MB)溶液的效果。结果表明，Ag/pCN光催化效率最高(92.63%)，并且具有良好的稳定性；通过光电流-时间(I-t)曲线、Nyquist曲线、Mott-Schokkty曲线和捕获实验探究了Ag/pCN光催化降解MB的机理：虽然pCN的π共轭体系较CN发生变化，但由于形成了纳米棒，其比表面积的增加以及Ag负载的协同效应致使Ag/pCN具有优异的光催化性能。光催化过程中羟基自由基(·OH)是起主要作用的活性物质，其由光生电子(e^-)与表面吸附的O₂反应产生以及光生空穴(h⁺)与H₂O或OH^-反应产生。

针对本科实验教学中缺乏安全有效的亲电氟代反应的相关内容，设计了含氟精细化学品中间体的合成与表征综合性化学实验。实验利用N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)作为催化剂，1-氯甲基-4-氟-1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷二(四氟硼酸)盐(Selectfluor)为亲电氟化试剂，在温和条件下实现了四氢喹啉芳环上的高选择性亲电氟代反应，并对合成产物进行了红外、核磁和高分辨质谱表征。实验从有机合成、分离纯化、结构表征等多方面对学生进行理论和实验技能的综合训练，具备综合性、设计性和应用性，贴合精细化工专业学科发展。通过实验教学使学生掌握了含氟精细化学品的制备方法，拓展了学生的专业视野，培养了科研创新理念以及独立思考、分析解决问题的能力。

为提高光热催化CO₂加氢In₂O₃催化剂的催化活性，采用均相水热法制备Mg(OH)₂-In(OH)₃前驱体，通过高温煅烧和H₂-还原处理得到了富含氧空位的Mg掺杂In₂O_3-x(Mg-In₂O_3-x)催化剂。在300 ℃、常压、可见光照射条件下，CO₂加氢转化为CO的CO₂转化率可达31.20%，CO产生速率为14.22 mmol·g_cat^-1·h^-1，CO选择性为100%。相比于单一In₂O_3-x催化剂，Mg-In₂O_3-x催化剂光热催化CO₂转化率及CO产生速率明显提高，这归因于Mg成功掺杂到In₂O₃晶格中，促进In₂O₃表面氧空位的形成，进而对可见光响应效率大幅提高，并有效减缓光生电子-空穴的复合。