串联S型异质结已成为光催化领域一项极具前景的创新技术，为环境修复提供了有效解决方案。与传统Z型或Ⅱ型光催化剂不同，S型结构选择性保留了高效参与氧化还原反应的高能光生载流子。这种独特机理能增强电荷分离、强化内建电场并提升光吸收能力。然而，单结S型体系存在量子效率低的问题。因此，构建多组分S型体系可有效提升光催化性能。串联S型体系由多个具有交错能带位置的半导体/材料组成，形成阶梯式或定向电荷转移机制。这种阶梯式电位梯度可显著提升电荷分离、光吸收、氧化还原能力、稳定性及整体光催化活性。本文深入阐述了串联S型异质结的作用原理，探讨了通过半导体配对、助催化剂添加和介质嵌入等设计策略实现电荷迁移最大化与复合最小化的方法；系统分析了多种合成路径及其动力学与热力学原理；讨论了包括密度泛函理论(DFT)模拟、原位X射线光电子能谱(XPS)、瞬态吸收光谱(TAS)、光致发光(PL)和电化学阻抗谱(EIS)在内的一系列先进表征手段，这些技术为揭示电子行为与界面动力学提供了重要见解。文章还探讨了该类异质结在二氧化碳还原、产氢和有机污染物降解等主要领域的应用。尽管潜力显著，但仍需解决合成工艺复杂、材料稳定性和规模化生产等挑战。针对现有局限，本文提出了未来研究方向。总体而言，串联S型异质结是构建高效可持续光催化技术的卓越方案。

缩短沸石材料的微孔孔道能有效提升客体分子的扩散传质性能。但目前一维L沸石(LTL)的合成中，缩短其沿一维微孔孔道方向(c轴方向)的长度至20到50 nm仍是一个挑战。本文首次在简单无机体系中通过加入纳米棒簇状L沸石作为晶种，快速(仅需4 h)合成了一种新型的L沸石介观结构晶体，且无需外加任何晶化修饰剂与模板剂。该介晶呈现出一种由超薄(约29 nm)的圆盘纳米晶沿c轴定向堆叠而成的盘簇形貌。这一独特的晶种诱导策略能够有效解耦L沸石的成核和生长阶段，为精确调控每个阶段的晶化行为以获得所需形貌结构提供了更大的操作空间。通过分析合成体系中介观尺度的晶核和微观尺度的基本构建单元衍化规律，实现了对晶种具体作用及衍化规律的解构：晶种溶解出的环笼结构加速了凝胶有序化，缩短了诱导期；而晶种溶解后的残余部分为生长期提供了密集的初始晶核，导向了新型盘簇结构的形成。通过对沸石生长条件进行调节，证实了其生长期存在蠕虫状前驱颗粒组装的行为，并实现了对盘簇中圆盘沿c轴方向厚度在18到55 nm范围内的精细调控。此外，通过选择直径为0.43到4.5 nm的系列模型分子作为吸附质，证明了该超短c轴样品在气相和液相体系大幅增强的吸附应用潜力。样品在小分子的扩散速率和大分子在气相的吸附量方面确实具有优势。在实际应用中，该样品在芳烃的吸附和分离以及染料和蛋白质的吸附方面具有一定的优势。

晶体工程学是在超分子自组装基础上发展起来的，跨越晶体学、材料科学、合成化学的交叉学科。超分子手性晶体工程属于晶体工程学的一大分支，运用晶体工程学原理和方法设计手性超分子合成子，构筑出手性超分子晶体材料，并进一步探讨对映体选择性识别分离和催化方面的应用前景。

创新教育是培养高素质创新型人才的内在需要。将前沿的科学研究成果和研究方法纳入到课堂教学中，可为学生提供更为丰富、实践性和前瞻性的教育体验。本实验设计涵盖计算材料学中的晶体结构模型建立、晶体结构优化、能带结构计算、化合物催化分解等操作步骤，帮助学生掌握第一性原理计算的基本原理、流程和分析方法，将理论结合实际的工程问题，培养学生使用现代工程工具和新型技术工具识别、分析、解决复杂工程问题的能力。

以Si晶体为例，介绍了一种结合X-射线、电子显微学和扫描隧道显微技术进行晶体学教学的尝试。主要是从基本原理、实验技术、实验结果等方面建立不同方法之间的联系，也说明其区别。目的是使学生能依据基本的晶体学原理、概念和数据，理解不同的晶体结构分析和表征方法提供的晶体学信息之间的区别和联系，达到融会贯通的效果。

基础化学实验不仅可以验证化学理论和训练实验技能，更应注重学生分析问题、解决问题能力的提升。针对基础学科拔尖学生的培养，我们本着因材施教的理念，开展了基础化学实验课程的教学内容、知识体系、教学方法的改革和实践。通过构建以“学”为中心、问题为导向的教学模式，系统提升实验教学在人才培养中的效果和作用。

化学生物学是化学“101计划”所布局建设的12门核心课程之一。作为一门研究生命进程当中化学本质与分子基础的前沿交叉学科，化学生物学涉及领域范畴广，知识跨度大；而伴随着化学生物学前沿的不断发展，如何建立系统的课程体系并兼顾不同专业学生的学习需求，为教材的设计建设提出了更高要求。为此，教材编者们通过调研比较不同化学生物学教材内容及课程设计，梳理总结化学生物学教材模块及知识点；从化学生物学的分子基础、核心技术及前沿应用三个方面，建立从理论到应用、从基础到前沿的化学生物学教学框架；在知识融合、内容深度、实践导向等方面展示创新特色。以交叉学科的发展和国家战略需求为出发点，力求呈现一本化学与生命科学、医学交叉融合的新型化学生物学教材，为学生带来兼具挑战性和启发性的学习体验。

“化学测量学实验”是教育部化学“101计划”4门核心实验课程之一。本文详细介绍该课程定位、课程目标、课程设计思路、课程模块、课程知识点和教学内容等。并介绍如何针对各自学校特色利用该课程提供的不同级次的实验进行重组和设计。旨在通过化学测量学实验推动拔尖基地高校和相关高校的化学实验教学的改革与创新，提升拔尖创新人才的培养质量。

介绍了化学“101计划”核心课程之一“化学生物学实验”的建设情况。针对化学生物学学科的交叉特色、实验课程在学科研究中的重要作用和化学“101计划”的建设目标，本文分别从课程建设思路、教材内容及编写特色等方面进行了梳理和总结。

化学测量学实验是教育部化学“101计划”12门核心课程之一，吸收融合了多门化学实验课、具有全新架构的实验课程体系。通过这门课的学习，学生将不但可以了解仪器原理，还能够利用先进的科学仪器进行物质结构、性质和性能的测量，甚至能够设计和搭建仪器。本文主要介绍化学测量学实验课堂提升工作实践，以期更好地促进教师课堂教学实践的交流与借鉴，切实提升国内化学学科的化学测量学实验的教学水平。