基于全局极小搜索和理论计算, 预测了具有冲突芳香性的Ca₃B₈纳米团簇分子转子. 研究表明， Ca₃B₈全局极小团簇具有独特的三层同轴反夹心结构: 较小畸变的B©B₇分子轮为中间层, 上层为一个水平方向的 Ca₂单元, 下层为一个Ca原子. 玻恩-奥本海默分子动力学模拟揭示： 在300及600 K条件下， Ca₃B₈团簇具有新颖的动力学流变性， Ca₂单元可以在伞状CaB₈上方围绕中心轴自由旋转. 在单点CCSD(T)/6-311+G(d)//PBE0/ 6-311+G(d)水平上, Ca₃B₈团簇旋转能垒仅为0.25 kJ/mol. 电荷数据揭示3个Ca原子向中间的B©B₇分子轮有明显的电荷转移, Ca₃B₈团簇可近似为[Ca₂]²⁺[B©B₇]^4-[Ca]²⁺离子化合物. 化学键分析结果表明, Ca₃B₈团簇中间的B©B₇分子轮具有8π和6σ离域电子, 为冲突芳香性体系. Ca₃B₈团簇具有冲突芳香性的硼基纳米团簇转子, 进一步拓展了硼基动力学流变性体系的研究领域.

在前期研究的基础上, 运用骨架跃迁原理, 对抗革兰氏阳性菌活性化合物A进行结构优化, 设计合成了18个蛇床子素肟醚衍生物, 经¹H NMR、 ¹³C NMR和元素分析确证其结构. 抗菌活性测试结果显示, 该类化合物对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)的活性不显著, 但其对脆弱拟杆菌(B. fragilis)和厌氧消化链球菌(P. anaerobius)有较好的抑制作用, 尤以化合物5d和5g最为显著, 对B. fragilis的最小抑菌浓度(MIC)分别为 1 和2 μg/mL, 与对照药甲硝唑相当, 可作为先导化合物进行深入研究.

过渡金属硫化物具有可媲美贵金属基催化剂的性能和价格低廉的优势, 但较差的本征活性阻碍了其大规模应用. 本文以NiCo ZIF-67为前驱体, 通过柯肯达尔效应驱动硫诱导形成具有空心结构的Ni_0.3Co_2.7S/MoS₂花状复合催化剂. 复合催化剂的空心框架通过有效锚定MoS₂纳米片协同增强循环稳定性, 同时其扩大的层间距可促进电解质充分渗透并优化电荷传输路径. Ni_0.3Co_2.7S/MoS₂花状复合催化剂展现出优异的电催化析氢性能, 在10 mA/cm²电流密度下过电势仅为150 mV, 且通过恒电流稳定性测试(20 mA/cm²持续70 h)和2000次循环伏安测试后, 过电势仅衰减7 mV, 凸显其高活性和长效稳定性. 本研究为设计高效稳定的TMS电解水催化剂提供了新思路, 对推进绿氢技术的发展具有重要科学价值.

表面等离激元器件的光场束缚能力和光与物质的相互作用可有效突破衍射极限制约, 在纳米光子学与光电器件集成方面展现出巨大潜力. 基于化学合成的贵金属纳米颗粒具备亚波长尺寸特征与优异的等离激元性能, 是构筑高性能表面等离激元器件的理想材料. 为了获得高性能表面等离激元器件, 高通量、 低成本且结构可控的自组装策略是关键.本综述聚焦于以DNA介导组装为代表的组装方法在构造强耦合、 非线性及低损耗的新型等离激元器件中的应用. 以表面等离激元中的关键物理过程为基础, 重点分析了DNA分子的结构精度与可编程特性对光物理过程的赋能作用, 旨在推动从生物高分子到新型纳米光学器件的精确构筑的新范式.最后, 总结了当前自组装光学器件在跨尺度制造、 结构缺陷与损耗调控等方面面临的关键挑战, 并在此基础上提出了未来的重点探索方向和可行的解决方案. DNA介导组装在高性能、 多功能等离激元结构和器件方面展现出广阔前景, 有望在光通信、 量子信息、 人工智能及疾病检测等领域实现重要应用.

甲烷作为一种重要化工原料， 具有储量大、 成本低及可再生的特点. 在当前碳中和及净零碳排放的背景下， 探索甲烷高值化学品转化的可行路径， 如转化为氢气、 甲醇、 烯烃、 芳烃和燃料等， 是甲烷资源化利用的重要方向. 开发温和反应条件、 低能耗且经济友好的高值转化路线， 以实现甲烷中碳（C）原子和氢（H）原子的高效利用一直是研究热点. 本文综合评述了近年来甲烷转化为高值化学品的研究进展， 并对热催化中不同转化路径的相关文献和专利进行了计量学分析， 在此基础上展望了甲烷转化未来面临的挑战和前景.

乙醚(DEE)是一种很有前途的含氧燃料, 其十六烷值高达125, 可以用于发动机和柴油机的冷启动, 因此, 乙醚常被看作是一种潜在的柴油机替代燃料. 乙醚的化学动力学研究起步较晚, 且现有的乙醚燃烧反应机理大多是详细机理, 包含的物种及反应数量十分庞大, 无法满足实际工程需求. 本文基于极小反应网络方法(MRN), 在先前发展的C₀~C₂基础上增加了3个物种和7步反应, 构建了包含32个物种和56步反应的乙醚燃烧机理(DEE-CKL). 该机理采用Arrhenius方程的双参数形式(A, E)描述反应的速率常数. 最后, 利用Chemkin-Pro软件对构建的DEE-CKL机理的点火延迟时间和层流火焰速度进行模拟, 并将模拟结果与现有实验结果进行对比, 结果表明, 构建的DEE-CKL机理能够很好地再现实验结果, 证明了DEE-CKL机理的可靠性和实用性.

通过重氮偶合反应合成了一种新型苯并噻唑偶氮苯类光致变色化合物(BTA), 并对其化学结构进行了表征. 利用吸收光谱、 荧光光谱、 红外光谱及理论模拟计算, 研究了BTA的光响应性能、 作用机理及其应用前景. 结果表明, 基于顺反异构转变机制, BTA溶液在紫外光照射下可迅速由黄色变为无色, 并伴随青色荧光的发射, 而在白光照射与60 ℃加热协同作用下, 其颜色和荧光可恢复至初始状态, 表现出优异的可逆双模式光致变色行为. 进一步将BTA与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)掺杂, 制备的薄膜实现了可擦写光信息存储. 本研究为双模式光致变色材料的设计及其在智能光电器件中的应用提供了新的思路和实验依据.

CO₂加氢过程中间体CO在分子水平上的吸附/脱附行为会显著影响产物选择性. 本文采用浸渍法制备了Pt/Cd-TiO₂催化剂. 通过X射线衍射（XRD）、 H₂气程序升温还原（H₂-TPR）、 拉曼光谱（Raman）、 电子顺磁共振波谱（ESR）、 透射电子显微镜（TEM）、 X射线光电子能谱（XPS）、 CO₂程序升温脱附（CO₂-TPD）和N₂气吸附-脱附实验等表征手段对Pt/Cd-TiO₂催化剂进行表征， 并将其应用于CO₂加氢反应中. 活性测试结果显示， Pt/TiO₂加氢产物中CO选择性是87.5%， CH₄选择性是12.5%. 随着Cd²⁺的引入， Pt/Cd-TiO₂的加氢产物中CO选择性提升至98.1%， CH₄选择性降低至1.9%. 以Pt/Cd-TiO₂为催化剂， CO的生成温度降低至225 ℃（Pt/TiO₂是250 ℃）. 原位傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析结果表明， Cd²⁺的引入能够降低Pt纳米颗粒（Pt NPs）表面的电子密度， Pt NPs表面电子密度的降低有利于吸附态CO（CO_ads）脱附生成气态CO， 同时抑制CO_ads加氢生成CH₄. 在CO甲烷化实验中， Cd²⁺的引入使CH₄产量降低了约6.6倍， 证明Cd²⁺抑制了CO甲烷化生成CH₄， 这与Pt/Cd-TiO₂在CO₂加氢中CO选择性提升的结果一致. 通过多种阳离子（Cd²⁺， Mn²⁺， Ba²⁺， K⁺， Na⁺）对Pt/TiO₂进行修饰， 均能提升CO选择性， 其中Pt/Cd-TiO₂表现出最高的CO选择性.

为了解决目前过硫酸盐活化材料稳定性差、 重复使用性能欠佳的问题, 本文使用二氧化硅气凝胶固定CoFe₂O₄纳米颗粒, 合成了一种具有高比表面积的多孔CoFe₂O₄/二氧化硅气凝胶复合材料(SCF). 采用扫描电子显微镜、 透射电子显微镜、 X 射线衍射仪、 X 射线光电子能谱仪、 电子顺磁共振波谱仪、 傅里叶变换红外光谱仪和氮气吸附-脱附测试等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 二氧化硅气凝胶大大缓解了CoFe₂O₄纳米颗粒的团聚, CoFe₂O₄的负载在保留二氧化硅气凝胶高比表面积的同时, 丰富了复合材料的孔隙结构. 优化后的SCF在低负载(30%, 质量分数)下, 随着四环素(TC)浓度的上升， 体系中的PMS分子消耗速率提高， 降解效率逐渐降低. 当TC浓度为25 mg/L时，去除率达到92.6%； 当TC浓度50 mg/L时， 在30 min的去除率依然超过80%， 达到84.79%. 通过猝灭实验确定\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\bullet -}, ¹O₂和{}_{}{}^{\bullet }{}_{\mathrm{4}}^{-}为催化反应中主要的活性物质, 并推测了可能的反应机理和降解途径. 复合材料还表现出优异的稳定性和pH耐受性.

通过动态共价二硫键/非共价氢键协同交联策略构建了自愈合聚氨酯水凝胶. 利用合成的四官能度 3，3′-二硫基双丙烷-1，2-二醇为交联剂对聚乙二醇基聚氨酯预聚物进行扩链固化， 经溶剂置换获得聚氨酯水凝胶(SPUG)， 并通过冷冻干燥得到相应的干胶(DSPUG). 对凝胶(或干胶)的理化性能进行了研究. 结果表明， DSPUG具有优异的热稳定性[5%热失重温度(T_5%）高于250 ℃]和远低于室温的玻璃化转变温度(T_g<0 ℃)； 随着二硫键含量的增加， 水凝胶的表面亲水性和平衡溶胀率逐渐降低， 保水能力增强. 力学测试结果表明， SPUG呈现弹性形变， 具有优异的拉伸、 压缩韧性和压缩抗疲劳性能， 交联度适中的SPUG-II的最大拉伸强度、 断裂伸长率和断裂韧性分别达到112.2 kPa， 459.4%和267.6 kJ/m³. 动态键赋予了SPUG多重响应性： 在50 ℃下自愈合2 h的自愈合效率高于90%； 氧化还原刺激可实现凝胶-溶胶可逆转变. 噻唑蓝（MTT）法证实孵育72 h后的细胞增殖率>80%， 展现出良好的细胞相容性. 该水凝胶具有优异的力学性能、 凝胶-溶胶可逆转变、 高效的自愈合性能及良好的细胞相容性， 在医用材料领域展现出较好的应用前景.

面对全球气候变化与城市热岛效应日益加剧的挑战， 开发兼具高近红外反射性能与热调控能力的节能功能材料已成为研究热点. 传统氧化物材料如Bi₂MoO₆在近红外波段的反射性能仍存在一定局限. 近年来， 稀土改性钼酸盐材料因其优异的光学响应特性及结构稳定性， 在近红外反射材料领域得以广泛关注. 本文采用固相合成法制备了Gd³⁺掺杂的近红外反射材料Bi_2－x Gd _x MoO₆(x=0， 0.2， 0.4， 0.6， 0.8， 1.0)； 利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 能谱分析(EDS)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 拉曼光谱(Raman)、 近红外(NIR)反射测试、 热重-差热分析(TG-DSC)及隔热性能实验对样品进行了表征. 结果表明， 合成的样品具有良好的结晶度. Gd³⁺掺杂引起带隙收缩(2.87 eV至2.80 eV)， 导致吸收边红移， 增强了样品对450~600 nm蓝绿光的吸收， 使其呈现更明显的黄色调， 从而实现了色彩调控. Bi_2－x Gd _x MoO₆系列样品皆表现出较高的近红外反射率， 均高于87.68%， 显著高于TiO₂(75.66%). 尤其是x=0.4时， 样品的近红外反射率达到90.11%， 近红外太阳反射率为89.53%， 分别比TiO₂高出14.45%和9.24%. 红外线灯照射实验进一步验证了其优异的节能隔热性能. TG-DSC分析表明， Bi_2－x Gd _x MoO₆材料具有优异的热稳定性， 可在高温环境下长期使用， 为高效隔热材料提供了新的选择.

通过十二胺(DDA)与多巴胺(DA)的迈克尔加成反应原位修饰煤矸石， 制备了超疏水煤矸石光热涂层.该涂层具有优异的防冰和除冰性能, 为煤矸石废弃物的改性和资源化利用提供了新方案. 结果表明, 煤矸石与聚多巴胺的光热协同效应使得涂层表面温度能够达到90.2 ℃(太阳光照强度为1.0 kW/m²). 同时, 由于多级结构和低表面能烷基长链的协同作用, 涂层表面的水接触角高达(157±0.8)°, 滚动角低至(3.2±0.3)°. 在-15 ℃的低温环境中, 涂层表面水滴冻结延迟时间是无涂层材料的38.3倍. 此外, 由于涂层具有光热转换特性, 涂层表面的覆冰在1.0 kW/m²的太阳光照强度下仅需80 s即可快速融化, 证明其具有优异的被动防冰和主动除冰特性. 重要的是, 涂层还具有优异的自清洁性能、 机械稳定性和化学稳定性. 该多功能光热涂层在煤矸石高值化利用和工程材料绿色防护方面具有重要应用前景.

黄豆杆作为一种可再生的生物质资源， 其成本低廉、 环境友好， 具有高值利用的开发潜力. 将黄豆杆经预碳化、 水热、 活化和碳化等处理转化为氮掺杂碳材料SSC-X， 通过控制制备条件调变SSC-X的孔隙结构、 比表面积、 缺陷位量及氮物种的构型， 优化其催化硝基苯加氢反应的性能. 催化剂SSC-800在水合肼作还原剂的环己烷溶剂中于80 ℃反应0.75 h， 硝基苯转化率为100%， 苯胺选择性为大于99%， 循环使用8次后仍具有良好的催化活性， 苯胺的收率保持在99%以上.

以尖晶石型Co₃O₄为基体材料， 通过Zn²⁺和Al³⁺的选择性掺杂调控其活性位点的分布， 制备了仅保留单一Co³⁺（八面体位点）或Co²⁺（四面体位点）的ZnCo₂O₄和CoAl₂O₄模型催化剂. 通过X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)等表征手段证实了掺杂离子对晶体结构的精确调控， 其中， Zn²⁺选择性占据四面体位点， 而Al³⁺优先取代八面体位点的Co³⁺， 从而分别实现了对Co³⁺和Co²⁺活性位点的单独研究. 在碱性介质氧还原反应（ORR）测试中， 半电池测试结果表明， 不同活性位点表现出显著的电催化性能差异. Co₃O₄展现出最优异的ORR活性， 而ZnCo₂O₄（仅含Co³⁺位点）的催化性能明显优于CoAl₂O₄（仅含Co²⁺位点）， Co₃O₄的半波电位比ZnCo₂O₄高出50 mV， 而ZnCo₂O₄的半波电位比CoAl₂O₄高出120 mV， 表明八面体配位的Co³⁺在ORR过程中起主导作用. 原位傅里叶变换红外光谱分析结果表明， ZnCo₂O₄表面在反应过程中检测到明显的^*O₂^-和^*O₂中间物种吸附信号， 而CoAl₂O₄仅表现出微弱的含氧物种吸附峰， 证实Co³⁺位点对关键氧中间体的吸附能力显著强于Co²⁺位点.

超疏水多孔芳香骨架材料能有效实现油水分离, 在石油污水处理方面具有良好应用前景, 其微腔强大的毛细管作用被证实是有效容器, 但相对较小的孔道空间导致其吸附能力有限. 本文通过在咔唑基多孔芳香骨架中引入额外的苯基片段作为桥接开关(π-π交联桥), 制备了超疏水多孔芳香骨架材料(LNU-42), 从而增大了材料的孔径. 结果表明, 与未引入苯基桥开关的咔唑基超疏水多孔芳香骨架材料(LNU-40)相比, 内置苯基桥接开关使LNU-42的孔径扩大了6~8倍, 显著增加了对有机溶剂的容纳空间, 负载LNU-42后的织物对氯苯吸附量达到自身重量的7.8倍, 吸附性能提高了66%, 对氯苯、 四氯化碳等有机溶剂的分离效率超过90%. 值得注意的是, 在强酸/碱性(1 mol/L)和高盐浓度(1 mol/L)等较严苛环境条件下, LNU-42仍能保持较强的疏水性. 本研究为制备具有高效油水分离性能的超疏水材料提供了适宜的技术路径, 并为处理石油污水提供了科技支撑.

化疗和热疗联用能有效覆盖整个肿瘤部位， 起到协同治疗的效果. 本文以具有独特孔道结构和良好化学稳定性的共价有机骨架（COFs）作为壳， 光热性质良好的Fe₃O₄纳米粒子作为核， 制备了粒径约为200 nm的核壳结构药物载体. 通过吸附作用将抗肿瘤药物盐酸阿霉素(DOX)封装至COFs孔道内， 随后以温敏材料聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)进行修饰， 封堵在复合材料表面. 采用波长808 nm的激光照射使 Fe₃O₄纳米粒子迅速将光能转化为热能， 导致温度发生变化. 一方面， 升温使PNIPAM达到临界温度发生相变， 其结构向内收缩， 从而实现对药物分子的可控释放； 另一方面， 产生的高温可有效杀灭癌细胞， 起到化疗和热疗联用抗肿瘤的效果. 最后， 在复合材料表面嫁接具有癌细胞主动靶向作用的叶酸碳点， 实现叶酸介导的靶向温度响应控释机制， 构建了温敏型药物控释系统， 并联合化学疗法和光热疗法， 有效提升了抗肿瘤效果.

近年来, 催化氧化5-羟甲基糠醛(5-HMF)合成2,^{5-呋喃二甲酸(FDCA)的研究备受关注. 与传统热催化方法相比, 电催化5-HMF氧化具有反应条件温和、 环境污染小等优势, 被认为是一种绿色可持续的替代方案. 本文通过溶剂热与高温煅烧两步法制备了具有独特海胆状形貌的P-NiCoMo-LDH材料, 并研究了其在电催化 5-HMF氧化制备FDCA反应中的催化性能. 通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对材料的组成、 结构和表面化学性质进行了表征； 同时, 利用线性扫描伏安(LSV)和电化学阻抗谱(EIS)等方法评估了其电化学性能. 结果表明, 该催化剂展现出优异的电化学性能和催化性能, 在1.5 V(vs. RHE)电位下进行5-HMF氧化反应时, FDCA产率可达93.2%, 法拉第效率可达89.7%, 与未掺杂P的NiCoMo-LDH相比, 分别上升了44.3%和40.5%. 通过反应机理的探究和稳定性测试, 进一步揭示了P-NiCoMo-LDH材料的催化机制及其在FDCA合成中的应用潜力.}

传统的芬顿氧化法通过Fe²⁺催化H₂O₂生成羟基自由基(^•OH), 能够高效降解水中抗生素类有机污染物, 但铁泥产生量大、 Fe²⁺再生困难及二次污染的问题限制了其广泛应用. 电芬顿技术结合电化学和芬顿氧化过程, 可以显著提升H₂O₂的活化效率. 使用钴基金属有机框架(Co-MOFs)作为电芬顿催化剂不但具有高的催化活性和稳定性, 而且可以避免铁泥的产生, 达到高效降解去除水中抗生素类有机污染物的目的. 本文在碳纤维电极上原位生长Co-MOFs纳米晶材料, 并以该复合材料为阴极, 铂片为阳极, 构建了非均相电芬顿体系. 通过调控纳米晶材料的制备方法、 配体类型、 配体和金属比例、 煅烧温度及氛围、 体系电压及H₂O₂添加量等条件, 探索出最佳制备条件: 在水热反应条件下, 对苯二甲酸和钴盐以摩尔比1∶1配位合成Co-MOFs, 并原位生长于碳纤维基底上, 在100 ℃空气氛围下煅烧活化. 通过优化反应体系, 确定了最佳反应条件: 电压为-0.8 V, H₂O₂添加量为60 μL, 最终90 min时四环素的降解率为91%.

开发了基于Dy₂O₃/La₂O₃稀土复合氧化物的高性能催化发光传感平台， 用于1，2-环氧丙烷（PO）的特异性检测. 通过优化调控稀土氧化物的组成比例， Dy₂O₃/La₂O₃异质界面产生了显著的协同催化效应， 实现了对PO分子的高灵敏度与高选择性检测（LOD=82.8 μmol/L， 对PO的响应强度是干扰物的10倍以上）. 在最佳实验条件下（检测波长575 nm, 检测温度360 ℃, 气体流速320 mL/min）， 催化发光强度与PO浓度呈良好线性关系， 线性方程为y=9701.25x+15085.19， 检出限为8.28×10^-5 mol/L， R²=0.9969. 该传感系统具有良好的稳定性（11次循环测试RSD<3%）, 加标回收率为96%~108%. 基于实验结果提出了“光激发-氧活化-选择性氧化-特征发光”的传感机制. 本工作为开发新型稀土氧化物基传感材料提供了新策略， 并为环境挥发性有机物（VOCs）的识别与传感提供了创新解决方案.

构建一种基于溶液电导调控的双极电极电化学发光(BPE-ECL)传感平台, 用于尿素的定量检测. 在图案化的双极电极(BPE)上构建了独立的传感检测池与信号收集池, 采用钌联吡啶/三正丙胺作为电化学发光(ECL)试剂. 当传感池中存在不同浓度的尿素时, 脲酶可特异性催化分解尿素分子, 产生导电离子促使溶液电导增大, 基于BPE的电荷平衡机制, 信号池中ECL响应强度随之增强. 尿素浓度越高, ECL信号强度越大, 据此建立了基于电导调控的BPE-ECL平台用于尿素的检测. 在最优条件下, 该传感平台对尿素在10 nmol/L~1 mmol/L浓度范围内呈现良好的线性关系, 检出限为0.19 nmol/L(S/N=3). 将该传感平台用于人尿液样品的加标回收 实验, 表现出良好的准确性和抗干扰能力. 基于溶液电导调控的传感机制无需加入外源电活性指示剂, 且传感-信号分离的模式可有效避免复杂生物样本与信号反应交叉的干扰.

金纳米团簇的聚集诱导发光特性在生物成像、 化学传感和光电器件领域展现出重要的应用潜力. 然而, 如何通过有效设计增强金纳米团簇的聚集诱导发光性能仍具有挑战性. 本文报道了一种配体工程策略, 在Au₈纳米团簇中实现了显著的聚集诱导发光增强. 与溶液状态相比, 聚集态Au₈纳米团簇的量子产率提升约 90倍, 发射强度增强达560倍. 通过结合光学表征和聚集体系中亚稳态组分的追踪, 阐明了其聚集诱导发光机制. 由于该配体工程策略缩短了团簇间距(从1.31 nm压缩至0.72 nm), 进而有效了抑制分子间旋转/振动弛豫, 使得金纳米团簇的聚集诱导发光和结晶诱导发光均得到增强. 这种空间位阻缩减策略为精准调控金纳米团簇在聚集态和晶态的光致发光行为建立了新范式.

采用微波等离子化学气相沉积技术， 以铌片作为基底， 制备了6种不同硼掺杂量的掺硼金刚石 （Nb/BDD）电极， 探究了不同硼掺杂量对Nb/BDD电极电化学性能及氧化全氟辛酸（PFOA）的影响， 并将其应用于不同全氟及多氟烷基类化合物（PFASs）的电化学去除. 结果表明， 随着硼掺杂量的增加， Nb/BDD薄膜的晶粒尺寸逐渐减小， 电极表面的电子转移速率逐渐增加， 但薄膜质量下降， 导致其脱落率增加. 以Na₂SO₄作为电解质， 在30 mA/cm²电流密度下， 以Nb/BDD电极为阳极在120 min内使PFOA的降解率达到78.3%， 矿化率在240 min内达到78.1%. 在6种不同硼掺杂量的Nb/BDD电极中， 中低掺杂的Nb/BDD电极对PFOA具有更高的降解和矿化能力， 说明通过调控BDD的硼掺杂量可实现PFAS的高效电化学去除. 对降解产物进行分析的结果表明， PFOA的电化学降解遵循碳链逐级去除的规律， 其中， 阳极与污染物之间的直接电子转移是降解的关键起始步骤. 通过对不同链长全氟磺酸（PFSA）和全氟羧酸（PFCA）的电化学降解发现， 碳链长度与PFAS的降解率和矿化率呈正比， 因此， 降解产生的短链产物是限制PFAS彻底矿化的主要原因. 未来需要更加关注短链和超短链PFAS的高效去除， 以满足通过电化学技术实现PFAS完全无害化处理的需求.

电解水制氢技术凭借资源可再生性、 产物零碳排放及高纯度氢气产出等优势, 被视为绿氢规模化生产的理想途径. 作为电解水反应的核心半反应, 析氢反应(HER)的动力学迟缓特性制约了其能量转换效率. 因此, 开发兼具高活性与稳定性的析氢电催化剂是推动该技术实用化的关键挑战. 本文通过调控碳化温度与葡萄糖含量等关键合成参数, 制备了具有多孔结构的氮掺杂碳化钼纳米棒催化剂. 采用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 氮气吸附-脱附实验、 拉曼光谱(Raman)、 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段, 揭示了产物的物相组成、 化学态分布及微观形貌特征. 电化学性能测试结果表明, 在0.5 mol/L H₂SO₄与1 mol/L KOH中, 该催化剂达到10 mA/cm²电流密度时过电势分别为161和118 mV; 在酸性条件下可于10 mA/cm²恒电流密度下连续稳定运行200 h, 而在碱性条件下同样电流密度的稳定性测试时长可达120 h.

端基官能化橡胶在改善填料分散性, 增加橡胶与填料之间相互作用力， 进而影响橡胶复合材料性能方面发挥重要作用. 本文采用非均相TiCl₄/MgCl₂型Ziegler-Natta催化剂， 以二环己胺(DCHA)为链转移剂， 通过配位链转移聚合法一步合成了组成和结构可控的胺端基官能化的高反式-1，4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶 (F-TBIR). 研究了DCHA和助催化剂三乙基铝(AlEt₃)的用量对催化活性、 胺端基官能化效率(CE， %)和F-TBIR链微观结构的影响. 结果表明， DCHA不改变催化剂的定向能力， DCHA用量增加时， 催化活性及聚合物的分子量降低， CE显著提高； 随着AlEt₃用量增加， 催化活性先增加后降低， CE与聚合物分子量均逐渐降低. 计算得到本文实验条件下DCHA的链转移常数为0.0537， AlEt₃的链转移常数为0.016. 结合密度泛函理论(DFT)模拟， 讨论了DCHA和AlEt₃在非均相Ziegler-Natta催化剂催化二烯烃配位聚合中的链转移机理， 为制备端基官能化的合成橡胶提供了一种简便可行的策略.

聚合物杂化材料中掺杂少量无机组分会显著提升材料的力学和介电储能等物理性能. 溶液共混等传统加工策略过程复杂， 碳排放较高， 较难规模化实施. 本文采用双原位策略从有机-无机单体直接合成出聚酯杂化材料， 并利用光谱分析技术研究了有机-无机单体至聚酯杂化材料的分子结构变化. 结果表明， 聚酯原位聚合与无机组分原位生长同步， 且聚合物分子链和无机组分在分子尺度相互扩散， 形成了典型的有机-无机杂化结构； 聚酯杂化材料的拉伸强度和断裂伸长率分别从纯聚酯的58.23 MPa和17.14%提升至68.98 MPa和33.69%， 介电常数约为纯聚酯的2.1倍， 击穿强度从纯聚酯的235.03 MV/m上升至418.38 MV/m(100 ℃)， 最终储能密度从纯聚酯的5.38 J/cm³提高到10.64 J/cm³(10 Hz)， 提升了97.77%. 本文提供了一种低碳制备高性能聚酯杂化材料的策略， 拓展了聚酯材料功能开发和应用新思路.

将生物质衍生多元醇选择性转化为含氮化合物是可持续化学领域的一项艰巨挑战. 虽然氢转移策略已成为替代传统还原胺化的一种环境友好型方法, 但在多元醇转化过程中仍然存在难以精确调控C—C键选择性断裂的难题. 本文报道了一种通过不同催化体系调控多元醇选择性C—C键的裂解, 从而生成不同含氮化合物的方法. 该体系无需外加还原剂， 在温和条件下高效合成了喹喔啉及吲哚类含氮杂环化合物. 底物普适性研究表明, 含富电子基团（或缺电子基团）的芳胺及吲哚底物均能以中等至优异产率获得目标产物. 该策略突破了传统还原胺化对苛刻条件与外源还原剂的依赖， 为生物质转化提供了原子经济性高、环境友好的新途径.

硅烯作为碱金属离子电池负极材料具有一定潜力， 然而受到sp²-sp³杂化的影响其结构稳定性较差且导电性不佳， 难以满足实际应用的要求. 与二硫化锡复合或硼掺杂可以解决上述问题， 但目前这两种改性方法对硅烯其它性能的影响尚不清楚， 不利于有效设计材料的原子结构. 考虑到碱金属原子吸附及迁移的难易程度是评价负极材料性能的重要因素， 本文基于第一性原理研究了硅烯与二硫化锡复合并引入硼元素对锂/钠原子吸附及迁移行为的影响. 根据吸附能可知， 锂/钠原子均能够稳定地吸附于材料表面， 这归因于二者之间的电荷转移促使了化学键的形成. 然而， 在不同基底材料表面上成键情况存在差异， 使得锂/钠原子吸附及迁移行为受到影响. 对于硅烯表面， 与二硫化锡复合可以增强硅与锂/钠之间的成键作用， 导致吸附能和迁移能垒降低， 有利于促进锂/钠原子的吸附和迁移； 而硼元素的引入虽能够通过新键的形成进一步降低吸附能， 但会使迁移能垒升高. 对于二硫化锡表面， 两种材料的复合或在其中引入硼元素对锂/钠原子的成键情况影响较小， 迁移能垒无明显变化. 以上结果说明硅烯和二硫化锡的复合材料性能最佳， 在硅烯表面上锂/钠原子的吸附和迁移更加容易， 且二硫化锡面在增强对锂/钠原子吸附作用的同时较好地维持了它们的迁移能力.

对3种结直肠癌细胞系(HCT116， LoVo及HT29)的野生株和Oxaliplatin/SN38耐药株的转录组和蛋白质组分别进行了检测， 通过分析野生株与耐药株基因表达的差异发现， 在Oxaliplatin耐药细胞系中， 3种细胞系的转录组响应较为一致； 但在SN38耐药细胞系中， HT29细胞系转录组响应模式与其它2个细胞系显著不同. 野生株和耐药株之间的蛋白质组比较分析显示， 发生变化的蛋白质与转录本有较大程度的重合； 与转录组数据不同的是， LoVo和HT29的蛋白质丰度受药物的影响较大， 但从差异蛋白质功能聚类来看， LoVo和HCT116呈现相似性. 比较分析结果还表明， Oxaliplatin在3个细胞系中引发的蛋白质丰度响应明显低于SN38造成的蛋白质丰度变化. 从野生型和耐药型结肠癌细胞系的转录组和蛋白质组的整合分析出发， 获得了新的候选耐药性相关蛋白. 本研究可能为结直肠癌耐药性机制研究奠定了实验基础， 提供了另一种启发性的思路.

催化含硫硝基芳烃加氢制备其相应的氨基化合物是实现药物中间体绿色催化转化的重要反应. 然而, 由于硫原子强配位作用会毒化过渡金属加氢催化剂, 抑制了催化剂活性的发挥. 本文选择具有本征抗硫中毒的MoS₂作为催化剂, 利用具有不同有机链长季铵盐阳离子取代钼酸铵前驱体中铵离子来调变其硫化晶化行为, 制备了相应的MoS₂催化剂. 电子顺磁共振(EPR)及O₂滴定原位红外(IR)表征结果显示, 随季铵盐碳链增长MoS₂的边缘硫空位显著增加. 在催化模型底物5-硝基苯并噻唑(NBZ)加氢反应中, MoS₂的边缘硫空位可能是主要的活性中心. 所得最优催化剂的性能优于Co-Mo-S催化剂, 在固定床连续流反应器中, 在80 ℃, 0.3 MPa条件下催化剂转化效率可达49 mg_NBZ·g_cat^‒1·h^‒1, 优于同等条件下的Pt/TiO₂催化剂.