随着人工智能技术的快速发展，其在化学教育中的应用已成为教育变革的核心驱动力。本文以卤代正丁烷合成实验为例，基于南开大学AI创新平台(NK-GeniOS)，构建了红外光谱智能识别与教学辅助系统。通过单调性抗锯齿优化法实现了对于图片形式的红外谱图中产品及杂质红外吸收峰的快速准确识别，通过设计分析Agent与评价Agent的多智能体协同机制，系统实现了对实验数据的精准解析与个性化反馈，解决了传统教学中谱图解读依赖教师经验、缺乏实时指导的痛点。此外，通过组建项目小组，以“研究-汇报-讨论”的模式实现了实验教学的分层赋能，不同层次的学生都能有所收获，并极大地激发了学生的科研兴趣，79%的同学开始愿意参与到类似的研究中，参与翻转课堂的意愿也从20%提高到71%。

课程思政的有效融入是教学质量提升和高素质人才培养的关键。我们以“电动势法测定化学反应的热力学函数”这一实验项目为例，构建了一次深入的实验探究与思政教育相结合的教学实践活动。通过对电动势测定原理和方法的探讨以及反应热力学量的导出，学生们不仅深化了对相关基础理论知识的理解，提升了他们解决实际问题的实验技能和创新能力;同时强化了学生的家国情怀以及责任担当意识。

电化学硝酸根还原反应(eNO₃^–RR)合成氨是一种可持续的将环境污染物转化为高附加值产品的方法。钯基双金属纳米催化剂作为高效催化剂已显示出巨大的前景，但调控其组成和构型以提高催化性能并实现深入的机理理解仍然很有挑战。通过使用不同供/吸电子官能团的两个配体，我们成功地制备了两个原子精确的(AgPd)₂₇双金属团簇，即Ag₁₈Pd₉(C₈H₄F)₂₄ (简称Ag₁₈Pd₉)和Ag₂₂Pd₅(C₉H₁₀O₂)₂₆ (简称Ag₂₂Pd₅)。两个团簇的金属核具有明显不同组成和构型，其中Ag₁₈Pd₉为中间层是9个Pd原子的“三明治”型金属核结构，Ag₂₂Pd₅为M₁₃构型组成的棒状金属核结构，而5个钯原子位于M₁₃构型的顶点和中心位置。出乎意料的是，Ag₂₂Pd₅表现出明显优于Ag₁₈Pd₉的eNO₃⁻RR性能。具体表现来说，Ag₂₂Pd₅在−0.6 V时NH₃的法拉第效率和产生速率达到最高，分别为94.42%和1.41 mmol·h⁻¹·mg⁻¹，但Ag₁₈Pd₉的NH₃的最高法拉第效率和产生速率只有在−0.5 V时的43.86%和0.41 mmol·h⁻¹·mg⁻¹。原位衰减全反射表面增强红外光谱(ATR-SEIRAS)测试提供了反应中间体的实验证据，从而揭示了反应途径，也表明Ag₂₂Pd₅比Ag₁₈Pd₉具有更强的NO₃^–吸附和NH₃脱附能力。理论计算表明，配体脱落的团簇可以暴露AgPd双金属位点，Ag-Pd位点为协同催化活性位点，不同构型的AgPd活性位点有显著差异，其中Ag₂₂Pd₅中的活性位点更有利于NO₃⁻吸附和NH₃脱附，从而加速催化过程。

近红外型双缆共轭高分子材料的光电转换效率(PCE)已经超过了10%，然而较大的能量损失限制了其性能的进一步提升。本工作中，我们合成了两个氯取代的近红外双缆共轭聚合物材料，分别命名为as-DCPIC-Cl和as-DCPIC-2Cl。氯原子的引入使得单组分有机太阳能电池的能量损失低至0.57 eV。其中，基于as-DCPIC-Cl的器件实现了10.14%的PCE，为基于非稠环电子受体的双缆共轭聚合物的最高性能。研究表明，氯原子在实现高性能单组分有机太阳能电池方面具有重要的作用。