光催化水分解制氢和电催化水分解制氢是未来绿氢经济的关键技术, 但低成本、 高效且稳定的催化剂的开发仍是亟待解决的核心问题. 单原子催化剂凭借独特的电子结构和极致的原子利用率, 在催化领域展现出了巨大应用潜力. 金属有机框架材料(MOFs)具备超高比表面积、 可调变的孔隙结构及丰富的活性位点等特点, 是理想的单原子(SACs)锚定载体; 而其独特的热解特性, 又可作为SACs构筑前驱体. MOFs与单原子的复合体系(MOF-SACs)充分利用两者的协同效应, 能够显著提升催化制氢活性. 本文综合评述了近年来此类复合催化剂在光催化/电催化水分解领域的应用和研究进展, 总结了复合材料提升催化活性的策略和方法, 并对MOF-SACs催化剂的未来发展方向和研究热点进行了展望.

采用均相沉淀法合成了亚微米球Eu₂O₃(Eu₂O₃-S)填料， 将其与不规则形貌的商用Eu₂O₃(Eu₂O₃-C)填料以及PbO填料增强复合材料进行了对比研究. XRD测试结果表明， 合成的Eu₂O₃-S属立方晶系， 体心立方格子， Ia\overline{\mathrm{3}}(206)空间群. SEM测试结果表明， 合成的Eu₂O₃-S填料为粒径均一的亚微米球， 而商用Eu₂O₃-C填料为不规则形貌的微米颗粒. 力学拉伸测试与DSC测试结果表明， 制备的Eu₂O₃-S/B₄C/HDPE（HDPE=高密度聚乙烯）复合板材的屈服强度和抗拉强度分别为21.3 MPa与21.0 MPa， 熔融温度为119.7 ℃， 均强于商用Eu₂O₃-C/B₄C/HDPE板材. 中子和伽马辐射屏蔽测试结果表明， 粒径均一的Eu₂O₃-S填料在HDPE基体中分散性最优， 能增强复合材料的屏蔽性能， 厚度为1.5 cm的板材具有最优的中子屏蔽率(43.66%)， 其伽马射线屏蔽率为13.48%， 接近采用PbO填料的对比复合板材.

由于三水合碳酸镁（MgCO₃·3H₂O）在制备时易发生团聚无序现象以致形貌尺寸不可控， 导致其性能大幅下降而不能满足应用需求. 针对此问题， 本文以MgCl₂·6H₂O和Na₂CO₃为反应物， 采用限域旋混反应器制备了MgCO₃·3H₂O晶体， 并通过考察反应器转速和定转子间隙对MgCO₃·3H₂O晶体尺寸的影响来优化操作参数. 首先， 对限域空间流场中的雷诺数（Re）、 物料混合时间（t_m）、 成核诱导期（t_ind）和Kolmogorov尺度（η_k）等参数进行了模拟计算. 计算结果显示， 当反应器转速为3000~5000 r/min， 定转子间隙为0.2~0.5 mm时， 物料流动状态以湍流为主且在MgCO₃·3H₂O成核之前即已充分混合， 表明限域旋混反应器可有效强化物料传质过程. 然后， 在所选取的转速和定转子间隙条件下进行了MgCO₃·3H₂O的制备实验， 发现在反应器转速为 3000 r/min， 定转子间隙为0.2 mm时， 可生成粒度分布窄、 体积平均粒径为8.919 μm的MgCO₃·3H₂O晶体. 最后， 为了进一步量化操作参数对MgCO₃·3H₂O晶体尺寸的影响， 分别计算了晶体体积平均粒径对反应器转速和定转子间隙的偏弹性. 计算结果表明， 晶体的体积平均粒径对定转子间隙的偏弹性更大， 即MgCO₃·3H₂O晶体尺寸对定转子间隙的改变更敏感.

合成、 表征了2类(母体及铁、 钴、 镍3种过渡金属取代的磷钼酸)共4种Dawson型磷钼酸化合物 H₆[P₂Mo₁₈O₆₂]， H₈[P₂Mo₁₇Fe(OH₂)O₆₁]， H₈[P₂Mo₁₇Co(OH₂)O₆₁]和H₈[P₂Mo₁₇Ni(OH₂)O₆₁](以下简称为P₂Mo₁₈， P₂Mo₁₇Fe， P₂Mo₁₇Co和P₂Mo₁₇Ni)， 进一步将Dawson型磷钼酸化合物与VC(VC)复合， 探究了复合物对α-葡萄糖苷酶的抑制作用.在此基础上， 通过Dawson型磷钼酸与VC以不同比例复合， 进行了相应的酶动力学实验， 考察了4种不同比例的Dawson型磷钼酸与VC复合物对α-葡萄糖苷酶的抑制效果， 并选取抑制效果最优的比例进行相应的抑制机理和抑制类型研究. 结果表明， 4种不同的Dawson型磷钼酸-VC复合物均对α-葡萄糖苷酶具有良好的抑制作用. 当P₂Mo₁₈-VC复合比例为5∶1， P₂Mo₁₇Fe-VC和P₂Mo₁₇Ni-VC复合比例为3∶1， P₂Mo₁₇Co-VC复合比例为2∶1时， 对α-葡萄糖苷酶的抑制效果最好， 4种Dawson型磷钼酸-VC复合物[P₂Mo₁₈， P₂Mo₁₇M-VC(M=Ni²⁺， Co²⁺， Fe²⁺)]均表现为可逆的混合型抑制. 研究结果表明， 4种多酸与VC复合物具有开发为α-葡萄糖苷酶抑制剂的潜力.

基于多足DNA步行器和主客体技术， 构建了高灵敏检测miRNA-133a-5p的可再生电化学生物传感器. 在电极表面修饰还原氧化石墨烯-金纳米颗粒复合材料（rGO@AuNPs）以固定大量的β-环糊精（β-CD）， 构建了可再生传感界面. 当miRNA-133a-5p存在时， 其触发3个发夹DNA探针自组装形成三足DNA步行器， 同时置换出miRNA-133a-5p， 使其循环参与反应， 最终产生大量步行器. 步行器高效剪切信号探针， 释放出大量二茂铁（Fc）标记的单链DNA片段. 这些片段通过主客体作用被电极表面的β-CD捕获， 产生电流信号， 从而实现对miRNA-133a-5p的高灵敏检测. 由于目标物循环参与反应和三足DNA步行器的高效剪切效率， 使传感器的检出限达19.7 fmol/L. 同时， 利用电化学可控调节Fc与β-CD间的主客体作用， 可使传感器实现6次再生循环利用. 本研究为心梗诊断提供了新平台， 也为电化学生物传感器的再生利用提供了有效策略.

合成了羧基及孤立羰基区域选择性还原的衍生物、 27, 28位碳碳双键异构化衍生物以及多个具有不同酸碱性质的还原胺化产物. 通过核磁共振波谱、 红外光谱及高分辨质谱确证了所有化合物的结构及绝对构型. 体外抗增殖实验表明, 所合成的化合物对人白血病HL-60、 肝癌BEL-7402和肺癌A-549细胞株均表现出与藤黄酸相当的抑制活性且对正常细胞的毒性显著降低, 具有良好的安全性. 该研究为开发潜在的藤黄酸类似物抗肿瘤药物提供了重要参考.

三氧化硫(SO₃)和甲酸(FA)可以快速反应形成甲酸硫酸酐(FSA), 与公认的成核前驱体硫酸(SA)相比, FSA具有较低的饱和蒸汽压和较多的分子间相互作用位点, 对大气新粒子形成(NPF)具有潜在贡献, 然而， 其成核能力尚不清楚. 本文通过密度泛函理论评估了FSA与大气中常见的62种物质的成核能力, 并将其与其母体化合物甲酸和典型成核前驱体硫酸的成核潜力进行了对比, 整体评估了FSA对新粒子形成的潜在贡献及大气影响. 结果表明, FSA和大气中的常见单体均可自发形成二聚体, 且在与含胺基的18种物质形成的二聚体团簇内部发生了质子转移, 其中, FSA与单乙醇胺(MEA)二体团簇的吉布斯自由能(ΔG)值最负, 表明MEA促进FSA的初始成核能力最强. 其次, 基于形成的最稳定团簇FSA-MEA、 FSA的成核前驱体FA和SA分别与MEA形成的二聚体团簇FA-MEA和SA-MEA， 探究了团簇的水合作用及吸湿性规律, 发现随着水分子(n=0~6)的增多, 团簇的稳定性增加, 在不同的湿度条件下, 二聚体水合物对湿度的敏感性顺序为SA-MEA＞FSA-MEA＞FA-MEA. 随着尺寸的增大, 团簇的各向同性平均极化率、 瑞利光散射强度均呈线性增加, 其顺序为FSA-MEA＞SA-MEA＞FA-MEA, 表明FSA-MEA增强大气气溶胶的消光特性能力强于FA-MEA和SA-MEA, 对大气可见度产生不利的影响.

采用溶解再结晶策略合成了一系列中空Cu-ZnO@H-HZSM-5纳米反应器, 并考察了其对CO₂加氢直接制二甲醚反应的催化性能. 结构表征结果显示, 催化剂为中空结构, Cu和ZnO物种以粒径约2.8 nm的颗粒形式高度分散在分子筛中空腔体内部, 壳层主要为硅铝分子筛. 研究结果表明, 在分子筛壳层骨架中引入Al原子可实现分子筛骨架酸强度和酸量的有效调控, 该纳米反应器有效抑制了逆水煤气副反应的发生, 二甲醚的产率可达55.4 mg·g{}_{\mathrm{c}\mathrm{a}\mathrm{t}}^{-\mathrm{1}}·h^-1, 稳定反应100 h未见明显失活.

在贵金属催化体系中实现贵金属纳米颗粒的高度均匀分散， 同时构建强金属-载体相互作用是抑制活性组分迁移与流失、 提升催化剂本征活性及稳定性的关键因素. 本文以USY分子筛为载体、 PEG为还原与稳定剂， 利用聚乙二醇（PEG）辅助水热合成法， 通过调整PEG分子量与银负载量， 制备了一系列Ag NPs/USY催化剂， 并将其用于4-硝基苯酚（4-NP）的催化加氢反应. 采用X射线衍射（XRD）、 扫描电子显微镜（SEM）、 X射线光电子能谱（XPS）和N₂气吸附-脱附曲线（BET）等手段对其结构进行了表征. 结果表明， 利用PEG的空间位阻效应及其与分子筛表面官能团的协同作用， 实现了Ag NPs在USY介孔通道内的高度分散和有效锚定， 显著抑制了Ag NPs的聚集和流失. 在常温常压条件下， PEG-400辅助合成的5%Ag NPs/USY对高浓度4-NP（500 mg/L）表现出优异的催化活性， 在8 min内转化率超过99.9%， 表观速率常数高达0.817 min⁻¹， 7次循环后仍保持90%以上活性， 其稳定性显著优于Ag NPs/HY体系. 表征分析结果进一步证实， 孔道内限域的Ag NPs具有更高的抗氧化与抗流失能力； XPS表征结果显示， 循环后Ag NPs/USY中单质银的保留量为Ag NPs/HY的2.07倍.

采用Stille偶联和Suzuki偶联等经典反应， 合成了2种D⁃π⁃A结构的小分子三苯胺衍生物N，N-双(4-甲氧基苯基)-4-[5-(4-吡啶基)-2-噻吩基]苯胺(H457)和N，N-双(4-甲氧基苯基)-4-[2，3-二氢-7-(4-吡啶基)噻吩基] 苯胺(H459); 将2种小分子三苯胺衍生物分别用结晶修饰和表面后处理修饰的方法沉积在FTO/c-TiO₂/m-TiO₂/CsPbI₃复合薄膜上， 制备了CsPbI₃钙钛矿太阳电池， 并测量了各种CsPbI₃钙钛矿太阳电池的能量转换效率. 采用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、 电流密度-电压(J-V)曲线和电化学阻抗等方法对CsPbI₃钙钛矿太阳电池进行了表征和机理研究. 结果表明， 修饰的CsPbI₃钙钛矿太阳电池的能量转换效率提高到15.82%， 且被修饰的电池器件稳定性和使用寿命均得到提升.

以玉米秸秆为原料、 氯化锌为活化剂， 采用热活化法制备了一系列生物质基多孔炭材料（ZBCs）， 并结合多种表征技术对材料的结构、 孔性及表面官能团性质进行了研究. 结果表明， 在热活化过程中引入少量氯化锌可有效促进多级孔道和表面含氧基团的形成， 使ZBCs材料具有发达的孔隙结构（包括微孔、 介孔和大孔）、 高比表面积（712.1~1667.5 m²/g）和丰富的羧基、 羟基、 羰基等官能团（氧含量5.7%~9.0%， 摩尔分数）. 吸附实验结果表明， 所有ZBCs材料均对水溶液中苯酚表现出良好的吸附性能， 其中ZBC2在25 ℃、 pH=7时， 对苯酚的最大吸附量可达191.2 mg/g， 且经5次循环使用后吸附量依然保持在初始吸附量的60%以上； 吸附剂对苯酚的吸附行为遵循Langmuir等温吸附模型、 Temkin吸附等温模型和准二级动力学模型， 是以单层化学吸附为主导的自发吸热过程. 此外， ZBC2还具有良好的酸碱适应能力， 在很宽的pH值（3~11）范围内均表现出良好的吸附能力. ZBCs材料具有的高比表面积、 丰富的多级孔道结构有利于水中污染物苯酚的传输， 表面大量的含氧官能团则可与苯酚形成氢键、 静电吸附及π-π键等相互作用， 继而显著改善了对苯酚的吸附性能.

微纳结构电极具有高比表面积、 可调控的形貌和独特的尺寸依赖性, 可以在充放电过程中提供有效的活性反应位点、 改善电荷传输和存储, 从而在超级电容器中实现高效的电化学性能. 本文将苯胺单体溶解于弱酸性对甲苯磺酸/乙二醇/水混合溶剂中, 在冰水浴中通过苯胺单体氧化聚合制得低聚物片状模板; 然后将低聚物模板分散到溶有苯胺单体的硫酸水溶液中, 以过硫酸铵作为水溶性引发剂进一步引发聚合反应, 制备了具有纳米层级结构的花状聚苯胺(Polyaniline, PANI). 以导电碳布(CC)作为支撑基底, 将花状PANI用作超级电容器的电极材料, 对其电化学性能进行了研究. 结果表明, 在1 A/g的电流密度下, 花状PANI微纳结构电极的比电容值约为433 F/g; 当电流密度从1 A/g增加到10 A/g时, 比电容值降低了46.8%; 当电流密度为10 A/g时, 充放电循环2000次后的比电容损失率为48.5%. 用花状PANI制备的对称性PANI/CC||滤纸||PANI/CC全固态柔性超级电容器在550 W/kg功率密度下的最大能量密度约为20.65 Wh/kg.

利用微波辅助法精准控制锆基金属有机框架(UiO-66)的尺寸和形貌， 制备了具有高散射效率的UiO-66纳米晶； 以其作为高红外辐射功能材料， 结合静电纺丝-电喷雾技术和相分离策略， 进一步构建了UiO-66功能化的聚乳酸(PLA)多级孔纤维膜（PLA/UiO-66）. 得益于微-纳米结构多级孔和UiO-66引入的丰富红外活性基团， PLA/UiO-66多级孔纤维膜展现出良好的太阳反射率和红外发射率， 当UiO-66的添加量(质量分数)为12%时， 所制备的PLA/UiO-66-12多级孔纤维膜的光学性能更加突出， 其平均太阳反射率和平均红外发射率分别高达93.9%和91.2%， 远高于Pure PLA纤维膜. 在户外测试中， PLA/UiO-66-12多级孔纤维膜的降温幅度明显优于Pure PLA纤维膜， PLA/UiO-66-12纤维膜的平均温度维持在47.6 ℃， 而Pure PLA纤维膜的平均温度则高于50 ℃. 由于UiO-66的引入有效降低了表面能， 使PLA/UiO-66多级孔纤维膜具有较大的水接触角(128.8°)， 确保其具有优异的疏水性和自清洁能力， 为研制高效、 可持续的热管理纺织品提供了新策略.

针对传统大孔聚合物离子交换层析介质比表面积小而导致蛋白吸附容量低的问题， 提出了一种基于“Grafting to”法的新型制备方法来提高蛋白吸附容量. 以过硫酸铵为引发剂， 引发甲基丙烯酸2-氨基乙酯 （2-AM）和N，N-二甲胺基丙基丙烯酰胺（DMAPAA）两种单体共聚， 获得带有伯胺基团的预聚物， 通过调节 2-AM和DMAPAA的摩尔比， 控制所得预聚物pDMAPAA的平均聚合度范围为2~10. 将该预聚物接枝到大孔聚丙烯酸酯类微球表面， 制备了弱阴离子交换层析介质. 通过对偶联条件进行优化确定最佳制备条件， 并以牛血清白蛋白（BSA）为模型蛋白， 探究了不同配基密度以及不同链长的接枝型介质对蛋白静态吸附容量（SBC）的影响规律、 不同链长介质的吸附动力学及离子强度对不同配基密度的介质吸附行为的影响. 结果表明， 接枝链长增加（2~10单元）， 介质的离子交换容量（IC）和SBC显著提升， 平衡吸附容量（q_e）从130.9 mg/mL增加至196.5 mg/mL， 但准二级吸附速率常数（k₂）减小； 配基密度升高， 使SBC从（95.6±2） mg/mL增加至 （174.0±3） mg/mL； 盐浓度升高（0~0.25 mg/mL）， 导致SBC下降， 较高配基密度的介质表现出更强的盐耐 受性.

提出了一种基于原位燃烧合成的策略, 以低成本的Si, B₂O₃和α-Si₃N₄粉末为反应前驱体, 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为造孔剂, 通过一步法快速制备出孔隙率可控的三维结构的Si₃N₄-BN陶瓷(3D-SNBN)框架. 随后, 采用真空抽滤法将环氧树脂(EP)浸渍填充至该多孔骨架中, 构建了高性能的3D-SNBN/EP复合材料. 实验结果表明, 即使在3D-SNBN框架负载量(体积分数)仅为57.9%的条件下, 复合材料的热导率仍高达6.4 W·m^-1·K^-1, 比纯环氧树脂(0.22 W·m^-1·K^-1)和传统采用随机分散Si₃N₄-BN填料的复合材料(0.86 W·m^-1·K^-1)分别提升了2809%和644%. 此外, 该复合材料在加热与冷却过程中均表现出优异的动态热响应行为, 展现出快速的升温与散热能力, 进一步验证了其在实际热管理场景中的可靠性与应用潜力. 这种高性能、 可扩展的导热复合材料体系, 为高导热聚合物基材料的设计与制备提供了普适性强、 工艺简便的技术路径.

π-共轭聚合物由活性有机小分子聚合而成， 具有扩展共轭结构， 能够用于克服活性小分子易溶解、 导电性差的缺陷. 在可充电水系锌电池（RAZBs）领域， π-共轭聚合物因具有高理论容量而备受瞩目. 本文设计合成了一种具有丰富吡嗪基与羰基活性位点的π-共轭聚合物——聚（5，8-二氮杂-1，4萘醌）[Poly(5，8-diaza-1，4-naphthoquinone)， PANQ]， 并将其用作RAZBs正极活性材料. 研究结果表明， PANQ具有高放电容量、 优良倍率性能与循环稳定性. 在0.2 A/g电流密度下表现出443.4 mA·h/g可逆容量， 对应于90.5%的高理论容量利用率； 在 5 A/g电流密度下循环1000次后， 容量保持率为65%. 本文提供了一种具有较大储能潜力的π-共轭聚合物材料， 为开发高性能RAZBs及其它储能元件提供了备选与参考.

在国家实施基础学科拔尖学生培养计划2.0和化学“101计划”的战略背景下, 将新理念、 新内容、 新方法融入核心课程教学是提升人才培养质量的关键. 本文针对原子光谱法教学中存在的知识体系零散、 概念抽象、 理论与实践脱节等问题, 从教学内容重构、 教学方法创新、 教学资源整合及课程思政融入四个维度系统阐述了面向化学拔尖创新人才培养的原子光谱法教学改革与实践方案. 教学内容按“基础核心-高级综合-扩展前沿”三级分类, 构建模块化知识体系; 教学方法采用比较法、 启发式互动、 案例教学等多元模式, 强化学生自主学习与创新能力培养; 整合教材、 数字资源、 科研案例等多维教学资源, 拓展学习边界; 将家国情怀、 科学精神等思政元素有机融入教学全过程, 实现知识传授、 能力培养与价值引领的协同统一. 相关研究与实践成果有望为分析化学及相关课程教学改革提供有益借鉴.

针对化学实验教学在服务多学科、 大规模、 差异化人才培养中出现的目标模糊、 路径断裂与协同缺失等结构性难题， 吉林大学化学学院系统构建并实践“四式融合-三维协同”一体化育人新体系. 以“执行力、 发展力、 应变力、 创新力”为导向， 重塑育人目标； 通过“延伸式、 贯通式、 递进式、 嵌入式”四式融合， 实现理论与实践动态互哺、 科教与产教双向赋能、 课内课外无缝衔接、 育才育人同频共振； 同时创设“管理-师资-学生”三维协同机制， 全面激活化学基础学科对多学科发展的辐射助能作用. 多年实践表明， 学生的综合实践能力与创新能力得到了显著提升， 毕业生被深造单位和用人单位评价为“基础扎实、 视野开阔、 创新突出”. 该模式已在10余所高校复制推广， 为基础实验教学服务多学科人才培养提供了成熟、 可操作的“吉大方案”.