李正名院士是我国著名的教育家、化学家和农药学家。在李先生逝世3周年之际，李正名奖学金捐赠暨首届颁奖仪式在南开大学举行。本文结合一部分典型的具体事例，对李正名先生的教育家精神和科学家精神进行了介绍，从中折射出他始终如一的坚定爱国信念和无私奉献精神。青年学子通过学习李先生的光辉事迹，可以深入了解老一辈科学家浓厚的家国情怀。本文有助于激励当代大学生厚植爱国主义理想与信念，增强自主创新意识和能力，立志为中华民族的伟大复兴贡献自己的全部力量。

将三聚氰胺、RuCl₃及炭黑以一定的比例分散于乙醇中，采用旋转蒸干及高温热处理合成了一种氮掺杂碳(NC)负载Ru的Ru/NC催化剂。采用硼氢化钠液相化学还原法合成了不同Pt、Ru负载量的PtRu/NC催化剂，并用于电催化甲醇氧化反应(MOR)及电催化分解水析氢反应(HER)。结果表明，合成的催化剂中Pt₁Ru/NC(Pt、Ru的实际负载量分别为1.14%、0.54%)表现出最优的MOR性能，质量活性达4.96 A·mg_PtRu^-1，且经10 000 s稳定性测试后质量活性保持在测试前的91.1%。同时，当电流密度为100mA·cm^-2时，Pt₁Ru/NC在HER中表现出最低的过电位(103 mV)和最小的Tafel斜率(15.29 mV·dec^-1)。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、STEM-能谱(STEM-EDS)技术表征了PtRu/NC双金属催化剂，其具有优异催化性能的原因如下：(1) PtRu双金属纳米颗粒高度分散于NC上；(2) Pt以纳米团簇或单原子形式负载于Ru上，后负载于NC，形成了Pt-Ru相分离结构；(3) Pt、Ru与N之间存在协同效应。

以锌基沸石咪唑酯骨架(Zn-based zeolitic imidazolate framework，Zn-ZIF)为前驱体，通过简单的一步热解策略制备出锌纳米粒子修饰的氮掺杂多孔碳(N-C)催化剂(Zn@N-C)，进一步将其负载的Zn纳米粒子通过硒化反应转化为ZnSe纳米颗粒，构建出ZnSe@N-C异质结催化剂。采用X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对催化剂的组分、结构和形貌进行了表征，并通过电化学测试系统评估了2种催化剂在析氢反应(hydrogen evolution reaction，HER)中的催化活性和稳定性。结果表明：通过硒化处理，催化剂的形貌由规整的菱形十二面体(Zn@N-C)转变为结构塌陷、褶皱变形的十二面体(ZnSe@N-C)，这增加了结构缺陷，从而引入了更多的催化活性位点。同时ZnSe和N-C基底间存在异质界面结构，这促进了电子的传输，提高了催化剂的活性。ZnSe@N-C在碱性HER过程中，在10 mA·cm^-2的电流密度下获得了165.8 mV的过电位，优于Zn@N-C (190.8 mV)。此外，ZnSe@N-C在碱性溶液中具有良好的电化学稳定性。

通过溶剂热-电沉积法成功制备了一种具有丰富活性位点的镍铜合金/氧化锌/泡沫镍(NiCu/ZnO/NF)异质界面结构复合催化剂，并对其形貌结构、物相构成、析氢反应(HER)性能、光热性能和全解水性能进行了测试和分析。研究表明：NiCu/ZnO/NF具有优异的HER催化性能，在10 mA·cm^-2的电流密度下所需的过电位仅为25 mV。高效的催化活性可能是由于NiCu/ZnO异质界面结构的协同效应加快了电子转移速率和优化了HER过程。此外，NiCu/ZnO/NF还表现出了优异的光热转换性能，在光照条件下其HER过电位显著降低，在10 mA·cm^-2的电流密度下过电位降低至8 mV。此外，将NiCu/ZnO/NF集成到自设计的电解槽-热电装置进行全解水反应，其在50 mA·cm^-2电流密度时的槽电压低至0.88 V。

理解过渡金属催化剂上碱性析氢反应(HER)的活性决定因素对于利用可再生能源进行水电解至关重要。然而，这一问题仍然存在重大挑战。尽管已有研究提出羟基吸附会影响碱性HER性能，但其具体的作用机制和定量关系仍不明确。在此，我们利用密度泛函理论(DFT)计算系统地研究了十种过渡金属表面上的碱性HER过程，揭示了羟基吸附在路径选择和调控反应能垒中的关键作用。然而，仅凭羟基吸附能无法完全解释某些催化剂(尤其是Pt)的异常活性。为了解决这一问题，我们引入了一个多参数耦合描述符(ECS)，该描述符整合了电子占据情况(E)、羟基吸附构型(C)和催化剂表面晶体学特征(S)，从而实现对碱性氢析出催化活性的定性评估。该描述符成功解释了过渡金属催化剂表面的活性趋势，并与包括单原子合金(SAA)催化剂在内的超过10种实验数据对比中表现出良好的关联性，表明其普适性和应用于更广泛的催化体系的潜力。我们的研究突破传统单参数描述符的局限性，构建了一种基于羟基关键物种的碱性氢析出反应活性描述符，并为推动高性能碱性HER催化剂的开发提供了基础框架。

固体氧化物电解池(SOEC)中阳极析氧反应动力学较为迟缓，限制了SOEC器件电催化转化能力，因此针对阳极材料的改性研究对于进一步提升SOEC电化学性能十分关键。高熵钙钛矿(HEP)在许多反应中表现出良好的催化活性，但在SOEC中的应用鲜有研究。本文通过在双钙钛矿的A位或Aʹ位分别掺杂不同的稀土金属、碱土金属或碱金属离子，合成了(Pr_0.2La_0.2Sm_0.2Nd_0.2Gd_0.2)BaCo₂O_6−δ (A-HEP)和Pr(Ba_0.2Sr_0.2Ca_0.2Na_0.2K_0.2)Co₂O_6−δ (Aʹ-HEP)两种高熵钙钛矿材料。由于掺杂离子平均半径和氧化态的差异，A-HEP保持四方双钙钛矿相结构而Aʹ-HEP则转变为正交单钙钛矿相。物理化学表征结果表明，A-HEP中Co平均价态更高，Co 2p-O 1s杂化更强，从而增加了电子转移路径并降低了转移能垒。同时，A-HEP中表面氧空位浓度更高，可为阳极析氧反应提供更多的活性位点。因此，在具有A-HEP阳极的SOEC中，与氧输运、电子传输和表界面反应过程相关的阳极极化电阻显著降低，并在800 ℃下实现最高1.76 A∙cm⁻²的电流密度和200 h的稳定性。本工作为高熵钙钛矿材料在SOEC阳极中的应用提供了新的策略。

共价有机框架(COFs)是一种具有π–π共轭结构和分子结构可调的晶体多孔有机材料，在光催化领域具有广阔的应用前景。然而，未改性的COFs材料具有反应动力学缓慢的缺点，因此需要引入助催化剂以降低其表面催化反应的势垒，从而加速反应过程。此工作中，采用双金属合金作为助催化剂，以提高COFs的光催化析氢性能。通过调控AuCu合金的比例，发现Au₁Cu₅/COF-TpPa具有最高的光催化产氢速率(8.24 mmol∙g⁻¹∙h⁻¹)，甚至高于Pt修饰的COF-TpPa的产氢速率(6.51 mmol∙g⁻¹∙h⁻¹)。经过系统性的表征测试和理论计算分析，Au₁Cu₅/COF-TpPa表现出高的载流子分离效率和低的H*生成能垒，从而具有高的光催化性能。本研究为利用双金属合金改性COF基光催化剂奠定了理论基础。

钼基MXenes在电化学生物分子传感、电催化和能源储存等领域具有重要应用潜力。然而，制备钼基MXenes的传统方法是使用强腐蚀性HF溶液刻蚀Mo基MAX相(三元层状碳化物)制得，实验危险性高、制备周期长。本文提出通过路易斯酸熔盐法选择性刻蚀Mo₂Ga₂C前驱体制备Mo₂CT_x MXene，降低危险性并大幅提升制备效率，并研究了刻蚀温度和保温时间对Mo₂CT_x MXene物相和微观结构的影响。研究表明，使用HF无法完全刻蚀Mo₂Ga₂C前驱体制得高纯度Mo₂CT_x MXene，而熔融盐法在600 ℃下仅需30 min即实现完全刻蚀。此外，熔融盐法制备的Mo₂CT_x MXene在碱性电解液中具有优异的电催化析氢(HER)电催化活能，并具有长期稳定性，在10 mA∙cm⁻²的电流密度下有着较低的过电位和Tafel斜率，分别为114 mV和124 mV∙dec⁻¹。

电催化析氧反应(OER)作为水裂解和金属-空气电池等清洁能源技术的关键半反应，对缓解能源危机与解决环境污染问题具有重要意义。然而，OER复杂的电子/质子转移机理和缓慢的反应动力学过程导致了较高的过电位，限制了能源转换的效率。因此急需开发高效、稳定的OER催化剂来提高反应效率。金属有机框架(MOFs)因其充足的金属中心、较大的比表面积和灵活可调节的结构，被认为是极具潜力的电催化剂。本文系统地介绍了高效MOFs基电催化剂的设计策略，并探讨了该领域目前面临的挑战与未来的发展方向。

采用气固法制备了磷化钼-碳纳米花(MoP-CFs)，通过简单的超声自组装将C₆₀修饰在MoP-CFs表面，形成范德瓦耳斯异质结。研究其电催化析氢性能发现，C₆₀的修饰能够有效降低电催化析氢过电位。其中，10% C₆₀-MoP-CFs样品(10%为C₆₀的质量分数)表现出最佳催化活性，在酸性和碱性条件下达到10 mA·cm^-2的电流密度时，所需要的过电位分别为158和157 mV，并且具有至少20 h的电催化稳定性。C₆₀与MoP-CFs之间强电子耦合作用促进电子由C₆₀迁移到MoP-CFs表面，有助于减小电荷传输阻力，加快电催化析氢界面反应动力学过程。