首先采用共沉淀方法制备富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂原始样品(P-LRMO)，然后通过简单的湿化学法以及低温煅烧方法对其进行不同含量Ga₂O₃原位包覆。透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)结果表明在P-LRMO表面成功合成了Ga₂O₃包覆层。电化学测试结果表明：含有3%Ga₂O₃的改性材料G3-LRMO具有最优的电化学性能，其在0.1C倍率(电流密度为25 mA·g^-1)下首圈充放电比容量可以达到270.1 mAh·g^-1，在5C倍率下容量仍能保持127.4 mAh·g^-1，优于未改性材料的90.7 mAh·g^-1，表现出优异的倍率性能。G3-LRMO在1C倍率下循环200圈后仍有190.7 mAh·g^-1的容量，容量保持率由未改性前的72.9%提升至85.6%，证明Ga₂O₃包覆改性能有效提升富锂锰基材料的循环稳定性。并且，G3-LRMO在1C倍率下循环100圈后，电荷转移阻抗(R_ct)为107.7 Ω，远低于未改性材料的251.5 Ω，表明Ga₂O₃包覆层能提高材料的电子传输速率。

在镍钴铝酸锂正极材料Li[Ni_0.8Co_0.15Al_0.05]O₂(NCA)制备过程中表面遗留的碱性物质会严重影响其循环稳定性能，针对这一难题，提出使用Y(PO₃)₃对其进行表面包覆改性，利用Y(PO₃)₃与表面残留的LiOH反应消除表面残碱，并探讨包覆改性对NCA整体性能的影响机制。测试分析结果表明，在低温煅烧过程中前驱体表面会形成均匀致密的Y(PO₃)₃和LiPO₃包覆层，LiPO₃有较高的离子电导率，双包覆层能够防止活性物质在电化学循环过程中与电解液相互接触时发生有害副反应，提高电极材料的循环稳定性。其中Y(PO₃)₃包覆量(质量分数)为1%的样品在0.1C下的首次库仑效率从未改性样品的78.65%提高到88.50%，在1C下循环150圈后容量保持率从59.38%提高到85.33%，相比于未改性样品具有更高的首次库仑效率和更优异的循环性能。

以提高GaN/ZnO异质结光解水制氢性能为目标，采用第一性原理方法研究了Li和Au元素掺杂GaN/ZnO异质结的电子结构、光学性质和光催化性能。电子结构计算表明GaN/ZnO异质结为直接带隙半导体，异质结类型为Z型，带隙为1.41 eV，能有效促进载流子分离。Li、Au掺杂后的各结构中除Li替位Zn结构外，均具有磁性。光学性质分析的结果表明，掺杂Li、Au元素可以提高体系的吸收系数，其中Li替位Zn后异质结具有较大的光吸收系数，同时具有较大的功函数(7.37 eV)和界面电势差(2.55 V)，表明其可见光利用率较高，界面结构稳定且具有较大的内建电场，可以更有效地促进电子与空穴的迁移从而减小电子-空穴对的结合。Bader电荷分析表明掺杂元素Li和Au均失去电子。电子从GaN层向ZnO层转移，在界面处形成了一个有效的内电场。Li替位Zn和Au同时替位近位的Ga和Zn所对应的2种结构的层与层之间转移的电子较多，说明其界面电势差较大且拥有较高的光生载流子迁移速率。光解水制氢性能分析表明，ZnO薄膜、GaN/ZnO异质结、Li替位Ga以及Li同时替位远位的Ga和Zn四种体系在pH=0时，满足光解水制氢的条件。GaN薄膜、ZnO薄膜和Li同时替位远位的Ga和Zn三种体系在pH=7时满足光解水制氢的条件。

To enhance the low-temperature activity and anti-sintering performance of Ni-based catalysts for CO methanation, mesoporous CeO₂ supports with a confined structure were synthesized via a hydrothermal method. The effects of three Ni loading methods—incipient wetness impregnation, co-precipitation, and bis(cyclopentadienyl)nickel sublimation—on catalytic performance were systematically compared. Characterization techniques, including X-ray diffraction (XRD), N₂ adsorption-desorption test, hydrogen temperature-programmed reduction (H₂-TPR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and transmission electron microscopy (TEM), revealed the critical influence of the loading method on Ni species dispersion, particle size, and metal-support interaction. The results indicated that all three mesoporous Ni/CeO₂ catalysts exhibited excellent anti-sintering properties due to the confinement effect of the support. However, their low-temperature activities differed significantly, primarily determined by the specific state of Ni. In the NC-B catalyst prepared by bis(cyclopentadienyl)nickel sublimation, the interaction between Ni species and the support was relatively weak. After reduction, this method yielded highly dispersed metallic Ni nanoparticles, increasing the number of low-temperature active sites. Consequently, the NC-B catalyst achieved 98% CO conversion rate and 100% CH₄ selectivity at 300 ℃, demonstrating the optimal low-temperature methanation performance.

利用K⁺、Cl-共掺杂来优化纳米Li₂FeSiO₄/C正极材料的结构及电化学性能，通过固相反应制备了纳米Li_2-xK_xFeSiO_4-0.5xCl_x/C (x=0、0.01、0.02)正极材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和恒电流充放电等对比研究了3种正极材料的微观结构特征和电化学性能。研究表明纳米Li_1.99K_0.01FeSiO_3.995Cl_0.01/C正极材料的晶面间距和晶胞体积最大，颗粒粒径最小，平均粒径为32 nm。这些特定的微观结构使其表现出最优的电化学性能。纳米Li_1.99K_0.01FeSiO_3.995Cl_0.01/C在0.1C下的首次放电比容量高达203 mAh·g^-1，在1C下充放电循环100次的容量保持率为97.72%。

Li/CrO_x电池具有高能量密度和优异的倍率性能，成为高性能一次锂电池的研究热点。而基于发展具有宽温域和高介电常数的碳酸丙烯酯(PC)电解液体系，对于开发功率高和环境耐受性强的锂一次电池具有重要的应用价值。在本工作中，我们研究了CrO_x在PC基电解液中的放电行为，筛选了适配于大电流放电的电解液体系：1 mol∙L⁻¹ LiTFSI PC : DOL (1, 3-二氧环戊烷) = 1 : 2；并揭示了在PC基电解液中影响CrO_x大电流放电的规律：Li⁺溶剂化鞘层中溶剂分子配位数以及参与配位的粒子类型，会极大地影响Li/CrO_x电池体系的倍率放电性能。低的配位数以及阴离子参与的溶剂化鞘层结构更加适配Li/CrO_x电池体系，能够实现大电流放电。这些规律的认识对于推动PC基电解液应用于大倍率Li/CrO_x电池体系具有重要指导意义。

采用2种密度泛函方法对C₆S₆Li₆储氢性能进行了理论研究。C₆S₆Li₆动力学稳定，最多可吸附38个H₂分子，储氢密度可达20.213%。C₆S₆Li₆(H₂)₃₈的平均吸附能接近温和条件下可逆吸附氢气的标准(0.1~0.8 eV)。各种波函数分析表明，C₆S₆Li₆中Li的2s→2p电子跃迁和各带电原子的电场极化共同主导了C₆S₆Li₆对H₂的范德瓦耳斯作用。热化学计算表明，在77 K下，压力为0.1、2.5、5.0 MPa时，C₆S₆Li₆分别自发吸附6、32、38个H₂分子，并且在298.15 K能够完全释放，可逆储氢密度分别为3.846%、17.582%和20.213%。原子密度矩阵传播动力学模拟表明，C₆S₆Li₆(H₂)₃₈中被吸附的H₂分子大多可以在室温下脱附，并且母体结构保持稳定，不会坍塌。二聚体(C₆S₆Li₆)₂能够吸附53个H₂分子，储氢密度为15.014%，也适合在温和条件下可逆储氢。

铁酸锂(Li₅FeO₄)是一种极具前景的锂离子电池正极预锂化添加剂，但其易与空气中的二氧化碳和水分发生副反应而导致失效。针对这一问题，本研究提出了一种基于PF₅热诱导改性的高效路易斯酸再生策略。该策略可有效去除Li₅FeO₄表面惰性杂质，并原位构建Li₃PO₄与LiF的复合包覆层。再生后的Li₅FeO₄表现出优异的分散性、空气稳定性和电解液界面相容性，能有效抑制浆料凝胶化和界面副反应。当添加1.5% (wt)再生Li₅FeO₄时，LiFePO₄正极在200次循环后仍保持135.0 mAh g⁻¹的容量和95.3%的保持率；而对照组(未添加Li₅FeO₄)仅保留113.7 mAh g⁻¹容量(保持率92.2%)。该研究为Li₅FeO₄的实际应用提供了新思路，将在长循环锂离子电池领域获得广泛应用。

设计了不同晶粒尺寸的Ni纳米粒子催化剂及其制备生物燃料的综合化学实验。通过常规浸渍法制备了Ni/CeO₂、Ni/CeO₂-SiO₂和Ni/SiO₂三种纳米催化材料，借助X射线粉末衍射(XRD)，X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)等对其进行了物理化学性质表征。通过参与催化剂合成、结构表征及其性能评价的全链条科研基本训练过程，不仅能够培养学生的综合实验技能，还能提升其科研素养，启发学生发现物质结构与性能之间内在规律，激发学生对探索未知科学领域的兴趣。该实验以“能源危机”为话题开展课程思政，加强学生对我国能源与环境危机现状的认识，引导学生从自我做起爱护环境。

使用不同金属盐(高氯酸锌、高氯酸镍)与配体2，7-萘二羧酸(H₂NDA)、1，4-二(1H-咪唑-1-基)苯(1，4-DMB)反应，在溶剂热条件下成功构筑出2例具有不同性质的配位聚合物：{[Zn(NDA)(1，4-DMB)_0.5(H₂O)]}_n (Zn-CP)和{[Ni(NDA)(1，4-DMB)(H₂O)₃]}_n (Ni-CP)，并采取单晶X射线衍射、Hirshfeld表面分析、热重分析等手段进一步探究二者的结构、晶体内相互作用、相纯度及热稳定性。研究结果表明：2个配位聚合物均为一维链状结构，并最终都通过丰富的分子间氢键和π…π堆积相互作用形成了3D超分子结构。值得注意的是，2个配合物合成时，除金属阳离子不同外，阴离子及其余试剂和条件方法均相同，但在Zn-CP中Zn²⁺处于四配位的变形四面体中心，NDA^2-配体中的羧基均参与配位，为一双齿桥联配体，配位聚合物最终结构为一维梯子形链；而Ni-CP中，Ni²⁺处于六配位的变形八面体中心，但NDA^2-配体中只有一个羧基参与配位，为一单齿端基配体，因此配位聚合物仅为一维扭曲梯形链。此外，固体荧光和电催化硝酸根还原制氨性能测试结果显示，Zn-CP具有较好的荧光性质，而Ni-CP具备一定的电催化硝酸根还原制氨能力。