本文基于一款治疗阿兹海默症的药物——沙芬酰胺甲磺酸盐进行教学设计，以4-(3-氟苄氧基)苯甲醛为起始原料，引入微波合成技术，采用还原胺化策略，经过三步反应，迅速、高效得到目标产物，并采用核磁、熔点和旋光分析方法鉴定结构与纯度。实验设置既兼顾有机综合实验技术的训练，又注重知识的交叉融合。

在“双碳”政策的大背景下，热固性高分子材料的降解回收是当今高分子科学领域热点话题之一。开展可解聚的热固性高分子材料制备的综合实验非常符合当今社会发展，有利于促进学生对一线科研的了解。本实验利用迈克尔(Michael)加成反应制备可解聚的热固性高分子材料。迈克尔加成反应生成的β-氨基酯结构可在酸性条件下解离，从而使得所制备的热固性聚合物可以快速地解聚合。通过本实验的实践，学生可以掌握当前制备可解聚热固性高分子材料的最新方法，了解当前高分子材料的发展方向。本综合实验将先进的科研成果与一线课堂教学结合，为学生的创新能力和综合运用专业知识能力的培养奠定基础。

在全球可持续发展与能源环境危机日益加剧的背景下，催化剂的创新正面临关键转折点。电子自旋调控作为一种新兴理念，有望在量子层面重构反应路径，打破传统电子结构与几何构型的限制。本综述阐述了自旋活性中心如何通过调控轨道对称匹配、自旋极化电子转移和过渡态能垒来调节催化反应活性、选择性和效率。涵盖金属氧化物(如Co₃O₄、Y₂Ru₂O₇)、硫化物、合金及配位化合物(如MOF-Co/Cu/Ni)等多种催化材料，我们阐明了如何通过配位工程(掺杂/缺陷引入、配体调控)、价态调制、尺寸控制(量子限域)和外场刺激(磁耦合)等策略实现自旋态调控，实现动态调整d轨道占据数以优化中间体吸附，突破热力学的限制。特定的自旋构型能够加速电荷转移动力学，从而加快决速步的速率并提升整体催化性能。通过将先进的自旋表征与理论计算相结合，本综述总结了在反应中如何通过精准调控的高/低自旋态来实现性能提升，这些反应包括氧还原、二氧化碳(CO₂)还原、析氢、尿素合成及电池相关的反应；并提出了非平衡自旋调控与自旋相关催化将有望成为下一代可持续能源技术的先驱。

以六水合硝酸铈(Ce(NO₃)₃·6H₂O)和可溶性淀粉(ST)为原料，通过生物模板法制备了CeO₂非均相光芬顿催化剂(ST-CeO₂)。采用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱、固体紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行表征。FTIR和Raman光谱证实了Ce—O键及氧空位的存在。UV-Vis DRS显示其在紫外和可见光区域有强吸收，XPS光谱分析表明催化剂表面存在Ce³⁺和Ce⁴⁺的混合价态，这可有效促进光生电荷的分离和H₂O₂的活化。甲基橙(MO)降解结果表明，ST-CeO₂在紫外光下照射60 min时对MO染料的降解率可达82.8%;加入H₂O₂后，其在60 min时对MO染料的降解率可达99.7%，而且重复回收利用5次后仍然保持优良的催化性能。自由基捕获实验证明空穴(h⁺)和羟基自由基(·OH)是在MO染料降解反应中起主导作用的活性物质，而超氧自由基(·O₂^-)起次要作用。此外还详细探讨了ST-CeO₂光芬顿降解MO染料的机理。

电子信息和新能源汽车等产业的迅速发展导致锂离子电池(LIBs)的需求量激增，随之引发了其报废潮。可持续的回收技术对于以环保的方式解决大量退役锂离子电池(EOL LIBs)至关重要。本文全面综述了基于湿法冶金的LIBs正极废料中有价金属的提取技术，从环境、技术和工业化可行性的角度出发，对无机酸、有机酸和低共熔溶剂(DESs)等方法进行了详细的讨论和分析，以期优化技术并降低对环境的影响。此外，本文也详细探讨了绿色的生物质废料等还原剂和高效环保的EOL LIBs内循环机械活化技术等在强化LIBs正极废料有价金属溶浸中的应用，并由此提出了EOL LIBs回收过程中可能存在的研究机会和挑战。

基于碳纳米点(CNDs)的磷光油墨为持久可视化和延时信息读取提供了一种环保且低成本的解决方案。然而，当前依赖基质的磷光碳纳米点存在加工性能差和基底兼容性有限的问题，阻碍了其在可扩展、高分辨率隐形印刷中的应用。本文报道了一种可实现高分辨率、环境稳定且隐形印刷的水溶性磷光CNDs油墨。通过印刷过程中的空间限域效应，稳定CNDs中的三重态激子，从而产生明亮且长寿命的磷光。该磷光CNDs油墨能以微米级分辨率(2480 × 3508 dpi，约100 μm特征尺寸)实现复杂文本图案的隐形高保真印刷，在五类纸质基底上支持最小5 pt字号与0.05 pt的细线宽度。印刷图案在约870万像素中显示出超过98.7%的准确度，展现出卓越的保真性。基于优异的隐形印刷特性，研究团队成功制作了采用磷光CNDs油墨的200页无字书。这项工作为磷光油墨印刷提供了可扩展、低成本且高分辨率的平台，标志着隐形印刷技术的重大突破。

通过原位共沉淀法可控制备了系列直接Z型MIL-100(Fe)/BiOBr异质结。使用粉末X射线衍射(PXRD)、傅里叶红外变换(FTIR)光谱、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、扫描电镜(SEM)、高倍透射电镜(HRTEM)以及X射线光电子能谱(XPS)对MIL-100(Fe)/BiOBr异质结晶体结构、微观形貌、光学性能、化学组成进行表征。以低功率发光二级管可见光为光源，探究了MIL-100(Fe)/BiOBr异质结光芬顿降解磺胺甲恶唑(SMX)性能。最佳反应体系MB-7/Vis/H₂O₂(MB-7是MIL-100(Fe)质量为BiOBr质量的70%时制备的样品)在光源照射70 min后可降解99.8% SMX(5 mg·L^-1)。同时，还考察了H₂O₂浓度、催化剂投加量、pH值以及无机阴离子对MB-7/Vis/H₂O₂降解SMX影响。MB-7/Vis/H₂O₂能够在经过5轮循环降解实验后保持95%以上的SMX降解效率，表明其具有较好的循环稳定性。通过光致发光(PL)光谱、光电化学测试、活性物质捕获实验以及电子自旋共振(ESR)技术对光芬顿降解SMX机理进行了揭示。增强的光芬顿活性的机制主要来自于异质结的构建加速了光生载流子的分离，进而促进了活性物质产生以及Fe³⁺/Fe²⁺的循环。

基于原子级金属分散活性位点以及N、O元素共掺杂碳基底的协同作用，设计、合成了一种原子级分散的异核双金属单原子电催化剂(Co/Ni-SACs)。相比于单原子催化剂，Co/Ni-SACs的两电子ORR活性和选择性得到了明显提升。在0~0.6 V(vs RHE)范围内，Co/Ni-SACs催化合成H₂O₂的选择性约为80%；在0.4 V(vs RHE)电位下Co/Ni-SACs催化反应4.5 h后的H₂O₂产量达到1.88 mol·L^-1·g_cat^-1·cm^-2，且具有稳定的电流响应、选择性和循环利用性。Co/Ni-SACs与不锈钢网(SSM)构建的双阴极电芬顿体系，可以高效活化原位生成的H₂O₂，进而产生高氧化性的羟基自由基(·OH)，实现多种染料、抗生素等有机污染物的降解以及重金属Cr(Ⅵ)的减毒。

关注牛奶安全这一国计民生问题，将分子印迹前沿技术引入本科实验课堂，设计了一个综合实验。融合分子印迹、蛋白质排阻、磁性分离等技术制备得到磁性分子印迹聚合物，考察其性能，并以其作为固相萃取吸附剂，结合高效液相色谱，建立直接选择性检测牛奶样品中痕量四环素的新方法。本实验涉及材料化学、分析化学、仪器分析、食品化学等多学科知识，培养学生的科学素养、综合解决复杂问题的能力和创新性思维。印迹材料的设计和磁性分离过程富有创新性和趣味性，整个实验过程成本低廉、易操作、安全性高。通过本实验，学生能够了解分子印迹前沿技术，学习新检测方法的建立，巩固实验基础操作，提高数据采集和分析能力，加深对组分-性能-应用关系的理解。

为进一步让学生理解“双碳”战略，本实验教学设计从可重复加工橡胶材料出发。首先，用1,4-苯二硼和(3-巯丙基)三乙氧基硅烷反应得到了一种新型交联剂(B-KH580)；其次，将B-KH580与丁苯橡胶(SBR)共混；最后，160 °C热压成型得到硼酸酯键交联的SBR。由于该橡胶材料中含有大量的可发生可逆易位反应的可逆动态共价键硼氧键(—B—O—)，从而使其表现出良好的可重复加工性能，橡胶经过重复加工后拉伸强度可以恢复到95%以上，断裂伸长率可以恢复到84%以上，杨氏模量可以恢复到87%以上。通过该实验教学，不仅可以将最新的科研进展引入到课堂实验教学中，同时可以让学生更加直观地明晰“双碳”战略。