开发用于氧还原反应（ORR）的低成本和高性能的非贵金属催化剂（NPMC）对于燃料电池的商业化至关重要。在这里，我们介绍了一种简单合成的由Fe₃C纳米粒子包裹在介孔N掺杂碳（Fe-NC）中的NPMC材料，包括MIL-100（Fe）与葡萄糖和尿素的物理混合，以及随后在惰性气体下的热解。由此获得的Fe-N-C-900（在900℃下制备的材料）表现出优异的电催化活性，高耐久性和对ORR卓越的甲醇耐受性，其催化性能与商业Pt/C在碱性介质中的催化性能相当。Fe-N-C-900在ORR中表现出优异的催化活性和稳定性，这是由于其较大的BET比表面积，较大的孔体积，氮掺杂剂，活性Fe₃C纳米粒子以及其中活性官能团之间的协同效应。

表面活性剂与有机小分子作用不仅能提高表面活性剂的聚集能力，还能提高小分子的溶解度、稳定性等应用性能，因此研究二者之间的相互作用机理对于促进表面活性剂的发展和实际应用具有重要意义。本工作提出了一种利用功能有机小分子调控表面活性剂聚集行为，进而提高不稳定小分子自身稳定性的新策略。利用表面张力、紫外可见吸收光谱、荧光光谱、动态光散射、等温滴定量热和核磁共振技术研究了在pH为7.0时，叶酸分别与十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）、季铵盐Gemini 12-6-12和季铵盐线性三聚12-3-12-3-12四种表面活性剂之间的相互作用及其导致的叶酸光氧化降解性能的变化，结果表明，阴离子表面活性剂SDS抑制叶酸光氧化降解的效率较低，而阳离子表面活性剂都能够显著抑制叶酸的光氧化降解，且随着表面活性剂寡聚度的增加，抑制效果增强，所需表面活性剂的浓度显著降低，寡聚表面活性剂12-3-12-3-12的抑制效率高达96%。

近年来，二维过渡金属二硫化物（TMD）由于其良好的物理和化学性质而引起人们的关注。其中，石墨烯由于其高达200000 cm²·V^-1·s^-1高电子迁移率得到了深入研究。由于石墨烯没有带隙，因此基于石墨烯的器件难以实现高的电流开关比。对于二维过渡金属二硫化物例如MoS₂、MoSe₂、WSe₂和WS₂，这些材料可以根据层数来调节的带隙。其中，单层和多层MoS₂薄膜已进行了广泛深入研究。已经有人实现具有优异电学性能的基于MoS₂的场效应晶体管（FET）。与MoS₂、MoSe₂和MoTe₂相比，WS₂具有更低的面内电子质量，这表明基于WS₂的FET具有更高的载流子迁移率或更高的输出电流。与MoS₂相比，WS₂缺乏系统的研究，需要更多的研究工作来进一步发掘基于WS₂的场效应晶体管的潜能。因此，我们使用机械剥离法来制备WS₂晶体单层（1L），少层（FL）和块状WS₂薄膜。使用3M透明胶带转移WS₂薄膜，并且使用514 nm激光器对1L、FL和块状WS₂膜进行了变温的拉曼研究。随着膜厚度增加到块状，对于1L WS₂，A_1g（Γ）和E_2g¹（Γ）模式分别显示蓝移和红移。此外，当拉曼振动模式在E_2g¹（Γ）和A_1g（Γ）之间交换时，"交叉"温度被识别为1L、FL和块状WS₂膜。与MoS₂相比，随着膜厚度的变化，WS₂在E_2g¹（Γ）和A_1g（Γ）之间表现出较小的频率变化（△），并且从拉曼峰值位置随温度变化来看，WS₂比MoS₂少一个量级。这项工作为基于WS₂的器件设计提供了物理指导。

近年来，过渡金属催化的碳氢键活化反应得到了快速的发展，已成为构建碳碳键及碳杂原子键的重要手段之一。利用双金属之间的协同效应，发展的双金属促进的碳氢键活化反应也引起了广泛的关注，并在均相催化领域里取得了良好的应用。双金属促进的碳氢键活化反应与单金属催化的碳氢键活化反应相比，能够表现出不同的化学选择性、区域选择性以及立体选择性，体现了其独特之处。本综述总结了各种双金属促进的碳氢键活化体系，同时依据实验和理论研究结果对可能的反应机理进行了探讨。

利用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、圆二色谱、分子模拟等方法，在近似生理条件下，以牛血清白蛋白（BSA）为模式蛋白质，研究了桑色素（Morin）和血清白蛋白相互作用的热力学行为及其特征。荧光光谱结果表明：Morin能有效猝灭BSA的内源荧光，猝灭机制为静态猝灭；通过van't Hoff方程，获取了BSA与Morin结合的热力学参数（△H^⊖、△S^⊖、△G^⊖等），发现Morin与BSA两者之间的相互作用是一个吉布斯自由能降低的自发过程，且氢键和范德华力是二者结合的驱动力。通过分子模拟方法，发现Morin结合在BSA分子亚结构域IIIA的疏水腔内位点II，荧光共振能量转移结果表明Morin和与BSA的两个色氨酸残基的平均距离为3.09 nm。圆二色谱结果表明Morin分子的结合会引起BSA分子α-螺旋含量降低。

运用密度泛函理论系统研究了甲烷在MV₃O_y^q（M=Au/Ag，y=6-8，q=0或±1）团簇上的吸附和活化。研究得到了吸附体系的微观几何构型、吸附能、电荷分布等性质，找到了5个可以明显活化甲烷分子的含Au团簇。在这些体系中，Au均吸附在基底团簇V₃O_y^q的O位置，而CH₄均在Au原子上被活化。团簇电荷对活化能力有明显影响，阳离子团簇的活化能力最强，中性体系次之，阴离子团簇的活化能力很弱。测试计算表明引入D3色散矫正对于体系结构和能量的计算结果影响不大。本文作为单原子催化剂上甲烷吸附和活化反应的团簇模型研究，为进一步研究单原子催化剂上甲烷的活化机理提供了基础，也为合理设计低温下甲烷转化的单原子催化剂提供了有益的线索。

抗生素的大量使用，所带来的环境污染问题受到广泛关注。吸附法因去除效率高、普遍适用性强，呈现出广阔的应用前景，开发新型吸附剂是高效能吸附处理的关键。近年来石墨烯优良的物理和化学性质以及吸附性能，使其成为重要的抗生素吸附剂。由于石墨烯自身的局限性以及对石墨烯吸附剂处理效能和稳定性的要求，基于石墨烯设计开发了多种石墨烯基吸附材料。而目前基于水体中抗生素的石墨烯基复合材料的设计、合成及其吸附作用机制缺乏相关的系统性综述。本文综述了目前水体中抗生素的危害，针对石墨烯基复合吸附材料中，广泛关注的磁性石墨烯吸附剂、聚合物/石墨烯吸附剂、三维石墨烯凝胶和石墨烯/生物炭吸附剂的设计和制备方法进行了总结和概述，并阐述了石墨烯基吸附材料对水体中抗生素的主要吸附作用机制。最后，本文对石墨烯基吸附材料去除水体中抗生素未来的发展方向进行了展望。

随着合成化学的不断发展，开发高活性催化剂来活化一些惰性化学键或者惰性分子受到越来越多的关注。双核金属络合物作为一类特殊的催化剂展现出了不同于单核金属催化剂的催化活性。在双核过渡金属催化体系中，因两个金属中心存在协同作用而表现出了独特的催化活性。铁、钴、镍为第四周期第VIII族元素，也称为铁系元素。该类金属廉价易得且参与的催化反应种类繁多，近年来引起了人们的广泛关注。本综述重点介绍了近年来同核双金属铁系络合物的合成及其表征。同时，对相关同核铁、钴以及镍催化剂在均相催化体系中的应用也进行了详细的介绍和总结。

胆酸盐类物质可看作是一类阴离子型甾族生物表面活性剂，鉴于其特殊的两亲性骨架结构、独特的物理化学性质及其良好的生物相容性和环境友好性，其在溶液中能够参与超分子自组装形成有序聚集结构，且可以作为模板在微纳材料制备领域有着重要应用。本文结合我们课题组的研究工作，综述了近期国内外相关研究，详细介绍了生物小分子氨基酸对胆酸盐聚集行为的影响、胆酸盐参与形成的超分子凝胶及胆酸盐参与构筑的微纳米材料制备等方面的研究进展，以期对胆酸盐参与的自组装及微纳米材料制备领域的研究有更全面更深入的了解，为后续的应用研究提供坚实的基础。

本文利用溶剂热反应方法，在多壁碳纳米管（MWCNTs）管壁上生长了共价有机框架（TpPa-COF）材料，并将这种核壳多壁碳纳米管/共价有机框架纳米复合材料（MWCNTs@TpPa-COF）成功应用在锂硒电池上。利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、透射电子显微镜（TEM）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等手段对材料结构进行表征，结果表明多壁碳纳米管和共价有机框架材料成功复合。电化学测试结果表明，该材料在电流密度3C下的质量比容量为463.5 mAh·g^-1（1C=675 mAh·g^-1），500次循环后能保持99%的库仑效率，表明锂硒电池具有优异的循环稳定性和较长的循环寿命。

锂硒电池因其高体积比容量（3253 mAh·cm^-3），以及硒的高电导率（1×10^-3 S·m^-1）等显著优点，在体积受限的储能系统中具有潜在的应用价值。引起了国内外研究学者的广泛关注。但是，目前锂硒电池的性能还不理想，仍然存在许多科学问题亟待解决，包括多硒化锂的穿梭效应，电解液的适配性，充放电过程中电极体积变化等。近年来，研究工作者针对这些关键科学问题开展了许多研究和探索，锂硒电池已成为储能领域的一个新的研究热点。本文综述了锂硒电池的研究现状，着重介绍了硒-碳复合正极材料的研究进展，论述了锂硒电池的优势及存在的问题，系统分析了硒基正极材料结构和性能之间的关系，总结了锂硒电池的反应机理及其与电解液的相关性，最后展望了锂硒电池的未来发展方向。

三维石墨烯（3DG）被广泛研究用于能量存储和转换器件中的导电框架材料。化学气相沉积（CVD）是制备品质三维石墨烯的重要方法，其中选择合适的模板材料对于调控石墨烯形貌和成本至关重要。在此，本文使用牛骨灰这一廉价易得的生物废弃物作为CVD模板，制备了高品质三维石墨烯。这种三维石墨烯表现出"双连续"的微观结构，即石墨烯框架及其空隙均是连续的，因而可以作为导电框架材料用于电化学储能器件。我们将硫均匀负载于三维石墨烯作为高性能锂-硫电池的正极材料，其在高倍率（2C）下具有约550 mAh·g^-1的高比容量。此外，将牛骨灰模板蚀刻后所得溶液可作为原料用于磷酸生产，实现了高的原子利用率。这一工作将石墨烯制备与成熟的磷化工产业结合，发展了一种低成本、高原子经济性地制备三维石墨烯的新途径。

本工作采用超声辅助液相剥离法制备锑烯量子点，研究了在180 W、10 h的超声工艺条件下，分别以H₂O、C₂H₅OH、N-甲基吡咯烷酮（NMP）为剥离溶剂得到的样品形貌。以分散浓度及稳定性为标准，评估了三种溶剂在锑烯量子点制备中的优劣。结果表明，锑烯样品在NMP中分散浓度最高且最为稳定。透射电子显微镜（TEM）的结果显示，只有NMP中的样品在形貌上呈现出来的是量子点，而其他两种溶剂中得到的样品主要是锑烯纳米片，所以NMP是最适合锑烯量子点制备的溶剂。此外，我们还标定了以上三种溶剂中锑烯样品浓度与比浊度的标准曲线，从而可以通过比浊法方便地测定锑烯分散液的浓度。