基于淀粉糊化机制低温合成了四方相BaTiO₃粉体。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外可见吸收光谱、X射线光电子能谱对合成粉体的形貌、物相进行表征；在超声条件下，以系列典型染料为降解对象测试BaTiO₃压电催化性能。结果显示，煅烧温度为600 ℃时即可获得四方相BaTiO₃粉体，且随着温度的提升，结晶度逐渐增加；当煅烧温度为700 ℃时，合成的BaTiO₃粉体尺寸分布均匀，分散度良好，呈现类立方体状；在超声驱动下，BaTiO₃降解罗丹明B、刚果红、甲基橙染料时均展现出良好的效果，反应速率常数分别为1.090×10^-2、1.113×10^-2、1.084×10^-2 min^-1，并以降解刚果红为对象揭示其压电催化的机理，即空穴和超氧自由基是降解过程中的主要反应物质。

针对有机化学教学中结构抽象、反应复杂导致学生理解困难的现状，采用虚拟现实(Virtual Reality，VR)的化学元宇宙技术与有机化学课程相结合的方式，将有机化合物的分子结构、空间构象、反应机理等，以学生交互式模式进行学习。不但提高了有机化学课程教学质量，而且提升了学生的学习兴趣以及动手能力和创新能力，同时分析了VR技术在有机化学教学应用方面的挑战及创新性，弥补了VR技术应用于国内高校有机化学课程教学研究的空白，具有很大潜力和重要意义。

合成了颗粒状、立方体状、纤维状和片状的BaTiO₃粉体，并采用扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外可见吸收光谱对合成粉体的物相、形貌进行表征；比较不同形貌、催化条件下BaTiO₃粉体的压电催化活性，并结合有限元分析解释了压电催化活性差异的原因。结果显示，片状形貌下的BaTiO₃粉体具有压电催化活性优势，原因在于其产生了高压电势。且当催化剂固含量为2 g·L^-1、超声频率为40 kHz、染料质量浓度为5 mg·L^-1时具有较优的催化活性，并结合自由基捕获实验揭示了片状BaTiO₃压电催化降解罗丹明B (RhB)染料的机制，即超氧自由基和羟基自由基作为主要反应物实现了污染物的降解。

通过较为简单的水热法制备了V掺杂MnO₂(VMO)，并研究了其作为水系锌离子电池(ZIB)正极材料的电化学性能。材料表征和电化学性能结果表明V被均匀地掺杂到MnO₂中。V掺杂不仅扩大了MnO₂的层间距，增加了比表面积，还提高了其内部离子电导率。组装成的ZIB在电流密度为0.1 A·g^-1的条件下，初始放电容量可达362 mAh·g^-1。V的掺杂使MnO₂的晶格结构更加稳定，Jahn-Teller畸变效应减弱，电极材料的结构稳定性提高。当电流密度为1 A·g^-1时，经过300圈的充放电循环后，其放电容量仍然能够达到初始容量的87%。

通过一步水热法成功制备了一种水系锌离子电池正极材料——富1T相的MoS₂(1T′-MoS₂)。表征结果与密度泛函理论(DFT)模拟计算表明，1T′-MoS₂的电导率明显高于2H-MoS₂，并且含有丰富的硫缺陷。这有助于大幅提升离子扩散速率和电荷转移速率，优化材料的电化学和动力学性能。因此，采用1T′-MoS₂组装的电池在0.1 A·g^-1的电流密度下，首次放电容量高达202 mAh·g^-1。此外，在大电流密度下(1 A·g^-1)，其经过500次恒电流充放电循环后，电池的容量保持率为92%，显示出较高的容量和长循环稳定性。

为改善光催化剂的载流子复合效率高、光响应能力差的问题，利用碱性KOH的“剪切效应”原位合成了具有可见光响应能力的Bi₁₂TiO₂₀/BaTiO₃复合压电-光催化剂，通过BaTiO₃持有的内置电场调制Bi₁₂TiO₂₀的光生载流子运输行为，提升其分离效率。采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外可见吸收光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜对合成粉体的物相、形貌进行表征、分析，获得了Bi₁₂TiO₂₀/BaTiO₃的时间演化过程。Bi₁₂TiO₂₀/BaTiO₃对染料的压电-光催化降解反应速率常数为9.76×10^-2 min^-1，优于压电催化(2.39×10^-2 min^-1)和光催化(8.17×10^-2 min^-1)；此外，结合自由基捕获实验、电子自旋共振(ESR)技术与Bi₁₂TiO₂₀/BaTiO₃异质结能带结构揭示了压电-光催化增强机制。

以钛酸四丁酯(TBOT)和五水合硝酸铋(Bi(NO₃)₃·5H₂O)为前驱体，在十二烷基磺酸钠(SDS)或油酸钠2种表面活性剂辅助下，通过水热法成功制备了由纳米片自组装形成的类球状Bi₄Ti₃O₁₂光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和电化学阻抗谱(EIS)对材料的结构与光电性能进行系统的表征。结果表明，表面活性剂的引入使材料带隙从2.72 eV降至2.46 eV，光吸收性能显著提升。在紫外光照射下，评估了Bi₄Ti₃O₁₂对亚甲蓝(MB)、罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)的光催化降解性能。其中，SDS辅助制备的Bi₄Ti₃O₁₂(BTO-1)对MB的降解率最高，达到98.9%；油酸钠辅助制备的Bi₄Ti₃O₁₂(BTO-2)对RhB的降解率为98.5%，且在5次循环使用后均保持在96%以上。结果表明，表面化学修饰可以有效调控Bi₄Ti₃O₁₂的表面电荷与疏水性，从而增强其对染料的吸附能力，由此提出了“表面修饰-吸附-光催化”协同作用机制。

探究了Ba、Bi化学计量比对晶体结构、形貌及催化性能的调控机制。利用粉末X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外可见吸收光谱、扫描电子显微镜等表征手段，结合碱性环境下的“剪切效应”研究了Bi₁₂TiO₂₀/BaTiO₃的结构转变过程，并探究其催化性能影响。研究结果表明，Bi₁₂TiO₂₀/BaTiO₃经历了“化学键重组-晶体生成-长大-Ostwald熟化”过程，其在超声振动、光照、超声振动和光照条件下降解染料的反应速率常数k分别达2.05×10^-2、1.06×10^-1、1.47×10^-1 min^-1，展现出良好的压电-光催化协同效果，这主要归因于形成的Bi₁₂TiO₂₀/BaTiO₃异质结为光生载流子的运输提供了新通道和BaTiO₃建立的内建电场为载流子分离提供了新动力。