与传统的传感器设备阵列相比，由于结构更为简单，具有广泛检测兼容性的光纤系统逐渐成为分布式监测的有力候选者。然而，受工作机制的限制，大多数光纤传感器仍局限于对折射率等物理参数进行探测，一种用于环境化学监测的全光纤分布式传感系统亟待研发。本工作中，我们向化学气相沉积法生长的石墨烯光子晶体光纤(Gr-PCF)中引入了一种化学传感机制。初步结果表明，石墨烯光子晶体光纤可以选择性地检测浓度为ppb级的二氧化氮气体，并在液体中表现出离子敏感性。石墨烯光子晶体光纤与光纤通信系统的波分、时分复用技术结合后，将为实现分布式光学传感环境问题提供巨大的潜力和机会。

碳量子点以其多彩的荧光及廉价而丰富的制备原料引起人们的广泛兴趣。至今，已有大量关于碳量子点制备及其荧光性能直接利用的文献报道。若采用恰当的方法对碳量子点进行化学修饰，则可以将其转化为实用的精细化学品，从而拓展碳量子点的应用领域。本文报道了一种碳量子点阳离子表面活性剂的制备方法。首先，乙二胺四乙酸、二乙胺及双氧水的混合水溶液经水热处理，获得碳量子点(以OX-CQDs表示)，再以氯代正构十二烷对其进行季铵化修饰，获得新型碳量子点阳离子表面活性剂(以OX-CQDs-C₁₂H₂₅表示)。OX-CQDs-C₁₂H₂₅具有良好的降低水的表面张力和减小水接触角的能力，水的界面张力能降低至26.7 mN∙m⁻¹，其性能超过了一些新型的Gemini型阳离子表面活性剂；季铵化的修饰也大大提高了OX-CQDs对大肠杆菌的抑菌能力，低至0.41 mg∙mL⁻¹的OX-CQDs-C₁₂H₂₅溶液其抑菌率接近100%。表面活性剂，抑菌性和荧光性能赋予了OX-CQDs-C₁₂H₂₅的多种功能性。

5-羟甲基糠醛(HMF)的电催化氧化被认为是合成2,5-呋喃二甲酸(FDCA)最环保、经济和有效的方法之一，它可作为聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)的生物基前体。在这项工作中，我们通过低温溶剂热法合成了PtRuAgCoNi高熵合金纳米颗粒，并在不改变颗粒结构和组成的情况下进行了简易的处理以去除表面活性剂。负载在碳载体上的合金纳米催化剂无论是否含有表面活性剂在HMF电催化氧化为FDCA的过程中都表现出比商业Pt/C更好的催化性能。且表面活性剂的去除可以进一步提高其电催化性能，表明高熵合金纳米粒子在电催化和绿色化学中具有广阔的应用前景。

形貌控制和异质结构建是提升光催化剂性能的有效策略。本文采用In₂O₃修饰三维纳米花MoS_x并构建S型异质结，为电子的传输提供了特殊的转移途径。通过合理调控In₂O₃的负载量，MoS_x/In₂O₃的最佳产氢速率能够达到6704.2 μmol∙g⁻¹∙h⁻¹，是纯MoS_x的1.8倍。采用荧光光谱和电化学测试证实复合材料中内部电子和空穴对的分离效率得到了有效的提升，并利用紫外漫反射测试和羟基自由基实验推测了析氢机理。

胶体量子阱(CQW)由于具有高色纯度、高光致发光量子效率、光色可调等优异的光电性能，近年来成为一种新型的光电材料，广泛用于制备发光二极管、激光、探测器、太阳能电池等半导体器件。其中，基于CQW的发光二极管(CQW-LED)因为具备极窄的光谱、极佳的色纯度、高效率、可溶液加工、可柔性化等优点，在显示和照明等领域展现出重要应用前景，受到学术界和工业界的广泛重视而成为研究热点。本文首先介绍了CQW-LED中的一些基本概念，包括CQW材料特性、LED器件结构、发光机理等；然后从CQW材料种类的角度出发，阐述了基于单核型、核/冠型、核/壳型、复杂异质结型、以及杂质掺杂型CQW-LED近年来的研究进展，并结合我们研究团队最近的工作详细的介绍了实现高性能CQW-LED的方法，包括对材料选取、设计策略、器件结构、器件性能、工作机理以及发光过程的分析；接着，介绍了CQW-LED的集成应用；最后探讨了CQW-LED目前面临的挑战及其未来的发展机遇。

化学合成杀菌剂的大量、不合理使用对人类健康造成危害的同时也会导致严重的环境污染。因此，迫切需要寻找低毒、高效、无残留的天然杀菌剂。植物精油因其优良的杀菌活性、良好的生物相容性和丰富的来源，已成为农业病害防控领域的研究热点。香茅油是一种具有趋避、杀虫和抗菌活性的天然植物精油，主要包括香茅醛、香叶醇和香茅醇。目前，关于香茅油的研究主要集中于卫生害虫的驱避和防治，而用于农业致病菌防治的相关报道相对较少。在实际应用中，香茅油的疏水性和挥发性导致其生物利用度低，不能充分发挥生物活性。因此，构建一种改善香茅油疏水性、降低挥发性的递送系统十分必要。纳米乳剂因具有液滴细微均匀、物理稳定性好、渗透能力强以及生物利用度高等优点，已成为疏水农药的重要递送系统。本研究通过观察样品的外观和微观结构，并且测量样品液滴大小，考察了乳化剂种类(亲水亲油平衡值，HLB)、用量和乳化时间对纳米乳剂形成及稳定的影响，在此基础上筛选了香茅油纳米乳剂的优化配方。同时本研究还调查了香茅油纳米乳剂的生物活性和生物安全性。结果表明，以蓖麻油聚氧乙烯醚EL-40 (HLB = 13.5)为乳化剂的纳米乳剂性能最佳，且乳化剂用量从3%增加到7% (w，质量分数)时，纳米乳剂稳定性提高。此外，高速剪切3 min获得的纳米乳剂稳定性最高。基于此，确定了香茅油纳米乳剂的优化配方为：5% (w)香茅油，6% (w)乳化剂(EL-40)，89% (w)去离子水，高速剪切3 min。香茅油纳米乳剂对菠萝泛菌(Pantoea ananatis)具有良好的抑制作用，抑制中浓度(EC₅₀)为74.85 mg·L⁻¹。纳米乳剂(低于100 mg·L⁻¹)处理人体正常肝细胞(L02) 24 h后，细胞存活率仍高于83%，凋亡率仅为6.93%，表明香茅油纳米乳剂具有较低的细胞毒性。本研究有助于设计和构建稳定、高效、安全的农业纳米乳剂，同时为植物精油作为农业杀菌剂提供了切实可行的解决方案。

农药液滴在靶标植物叶面的动态沉积对于提高农药利用率具有重要的意义，特别是在超疏水植物叶面的动态沉积。在本文中，我们利用生物基表面活性剂和甘油之间的氢键作用来增强液滴在超疏水植物叶面的有效沉积。在较低浓度的山梨醇-烷基胺表面活性剂溶液中，添加0.001%的甘油，可有效抑制液滴在不同超疏水/疏水植物叶片表面的弹跳和飞溅行为。结果表明，甘油的加入并没有显著改变山梨醇-烷基胺表面活性剂溶液的表面张力、粘度和聚集体的形态。核磁共振波谱(DOSY)显示，甘油加速了山梨醇-烷基胺表面活性剂分子的扩散速度。利用分子动力学模拟，对山梨醇-烷基胺表面活性剂/甘油体系的能量演化及表面活性剂相对于固体表面距离的分布进行了研究。这项目工作不仅为抑制液滴在植物叶面的弹跳飞溅提供了一种建设性的方法，而且为选择农用表面活性剂提供了理论基础。

能源的存储和利用是当今科学和技术发展中的重大课题之一，尤其是作为高效的电能/化学能转化装置的二次电池相关技术一直是科学家研究的热点领域。在此背景下，本文较为系统地介绍目前二次电池的重要研究进展，将从二次电池的发展历史引入，再到其相关的基础理论知识的介绍。随后较为详细地讨论当前不同体系的二次电池及相关应的关键材料的研究进展，涉及到锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池、锌离子电池、钙离子电池、铝离子电池、氟离子电池、氯离子电池、双离子电池、锂-硫(硒)电池、钠-硫(硒)电池、钾-硫(硒)电池、多价金属-硫基电池、锂-氧电池、钠-氧电池、钾-氧电池、多价金属-氧气电池、锂-溴(碘)电池、水系金属离子电池、光辅助电池、柔性电池、有机电池、金属-二氧化碳电池等。此外，也介绍了电池研究中常见的电极反应过程表征技术，包括冷冻电镜、透射电镜、同步辐射、原位谱学表征、磁性表征等。本文将有助于研究人员对二次电池进行全面系统的了解与把握，并为之后二次电池的研究提供很好的指导作用。