以双齿席夫碱5-[(4-ethylbenzylidene)amino]quinolin-8-ol(HL₁)、5-{[(1，1′-biphenyl)-4-ylmethylene]amino}quinolin-8-ol(HL₂)为配体，与Sm(acac)₃·2H₂O反应，通过溶剂热法，设计与构筑了2例结构新颖的Sm₄配合物[Sm₄(L₁)₆(acac)₄(μ₃-OH)₂]·CH₃CN (1)和[Sm₄(L₂)₆(acac)₄(μ₃-OH)₂]·CH₃CN (2)，其中Hacac=乙酰丙酮。单晶X射线衍射分析表明：配合物1和2结构相似，其结构主要由4个Sm(Ⅲ)离子、4个acac^-、6个L₁^-或L₂^-以及2个μ₃-OH^-组成。中心的4个Sm(Ⅲ)离子通过6个μ₂-O和2个μ₃-OH^-相互连接，形成一个菱形的Sm₄核心。采用紫外光谱法、循环伏安法和荧光光谱法研究了配合物 1和 2与小牛胸腺DNA(CTDNA)之间的相互作用。研究表明，配合物1和2与CTDNA的相互作用是插入结合。

明胶是动物结缔组织中的胶原蛋白经过适度水解得到的高分子材料，其具有溶胶-凝胶可逆性。本实验借助明胶的溶胶-凝胶可逆性以及果汁中富含的金属离子，制备了明胶果冻电解质材料和系列电解反应的科普简易装置。通过趣味性教学展示和适宜于大众直接参与动手的简易实验，使大众深入了解水果电池的根本原理以及金属离子在明胶内部被固化溶液环境中的运动转移特性，进而认识普通电池工作的内在机制。本科普实验不但将凝胶电解质材料在能量储存和转化方面的巨大优势充分展现在大众面前，促进公众对天然大分子和电解质科学的了解、提高科技创新认知以及激发他们的科学兴趣，具有极高的社会价值。本科普实验所用材料价廉易得且绿色环保，实验过程没有安全隐患，达到用大众熟悉的材料创新性地实现普及科学知识之目的。

本实验针对电催化CO₂还原反应，设计了一个利用催化剂和电解液双调控策略促进生成多碳(C₂₊)化合物的实验。该实验设计合成了Ag掺杂CuO(Ag-CuO)作为催化剂，对不同卤素阴离子引入的KHCO₃阴极电解液进行筛选，在H型电解池中利用三电极测试系统进行性能分析。通过考察施加电位、催化剂第二组分(Ag)掺杂、卤素电解液种类和浓度对催化反应性能的影响，筛选出最佳反应体系。本实验内容包含无机化学、物理化学、分析化学等多学科知识和实验操作，在加强学生对化学基础知识理解的同时，培养学生化学类专业核心素养、科学思维以及科研创新能力，提升学生能动性，符合新时代学科发展要求。

近年来，单节钙钛矿太阳电池(PSCs)通过对功能层进行多元优化策略最小化能量损失使器件效率迅速提升，逐渐逼近肖克利-奎伊瑟(S-Q)理论效率极限。作为光管理策略的重要组成部分，减反射涂层(ARC)在降低光学能量损耗实现高效率方面发挥着关键作用。开发出具有多功能的ARC，能够同时提升可见光透过率、抑制紫外光(UV)透射，并且在玻璃基底上具有优异附着性、耐磨性是目前研发的重点。本研究利用贝叶斯优化算法的机器学习方法指导超薄多层二氧化物ARC的结构设计。优化流程包括多层氧化物薄膜的参数化建模、采用传递矩阵法(TMM)的物理模拟，以及抗反射性能评估。经过优化的ARC采用100 nm SiO₂-10 nm TiO₂-10 nm SiO₂ (STS)叠层结构，使导电玻璃基底在400–800 nm范围内的透光率提升了9.2%。该结构应用在PSCs中获得了最高96.94%的外量子效率，使短路电流密度和光电转换效率均提升了4%，紫外光照持续300 h后仍保持有初始效率的81.2%，而标样组的效率降至~69%，表明STS ARC具备有效的紫外光过滤性能。STS ARC经过国际标准测试具有超过9H的硬度和ISO 0级以及ASTM 5B级附着度，满足太阳电池户外应用需求。除光学能量损失外，钙钛矿表面缺陷态富集导致非辐射复合能量损失，同时也是晶格降解的起始位点。因此，本文采用3-脒基吡啶氢碘酸盐(3-PyADI)对界面缺陷进行钝化修饰，协同将PSCs的效率提升至24.44%，未封装的器件在大气环境下放置1000 h后保留初始效率的93%。本研究所提出的增透减反薄膜与钙钛矿界面修饰协同实现器件性能和稳定性的同步提升，为钙钛矿太阳电池的产业化发展探索出具有前景且实用的路径。

超级电容器由于充放电速度快、循环寿命长、成本低、环境友好等特性在众多储能器件中脱颖而出。在各类电极材料中，碳化硅(SiC)纳米材料及其衍生碳因其高稳定性、优异的导电性等优势被认为是极具应用前景的超级电容器电极材料。本文首先系统地阐述了SiC纳米材料及其衍生碳的常用制备方法；然后，详细综述了SiC纳米材料及其衍生碳在超级电容器应用中的研究进展，总结“高导电碳材料复合”、“杂原子掺杂”、“赝电容材料复合”、“多级孔结构的设计”、“化学活化”等电化学性能的提升策略；最后，对SiC纳米材料及其衍生碳在超级电容器储能领域中应用存在的挑战和机遇进行展望。

碲化锰(manganese telluride，MnTe)作为一种新兴的非层状二维材料，因其优异的性质以及在下一代电子和光电子器件中的巨大潜力，而受到研究学者们的广泛关注。然而，目前超薄二维MnTe的可控合成仍然是一个巨大的挑战，这限制了对其基础性质的研究和应用的深入探索。本文采用化学气相沉积方法成功合成了大面积的MnTe纳米片，并探究了其厚度对电学性质和器件应用的影响。通过提高MnTe纳米片的生长温度，样品厚度逐渐增加，晶畴尺寸从10 μm增至125 μm，形貌从三角形逐渐过度到六边形，最终生长成高度对称的圆形。结构表征和二次谐波测试表明，所制备的MnTe纳米片具有高度的结晶质量和优异的二阶非线性光学性质。此外，通过对不同厚度MnTe纳米片的电学输运测试，发现随着厚度从薄到厚，其导电特性从p型半导体逐渐转变为半金属。因此，利用半导体特性的薄层MnTe纳米片构建的光电探测器展现出出色的光响应性能。而将金属特性的厚层MnTe作为MoS₂场效应晶体管的接触电极，显著提高了器件性能，如载流子迁移率可从12.76 cm²∙V⁻¹∙s⁻¹ (Au接触)提升到47.34 cm²∙V⁻¹∙s⁻¹ (MnTe接触)。

开发用于制氢的高效光催化剂在可持续能源研究中至关重要。本研究设计并制备了一种具有S型异质结结构的共价三嗪框架(CTF)-Cu₂O@NC复合材料，旨在提高光催化析氢的效率。由于氮掺杂碳(NC)层和S型异质结的协同效应，复合物的光吸收能力、电子-空穴分离效率和产氢活性显著增强。该系统的结构和光电化学表征表明，S型异质结不仅提高了光生载流子的分离效率，而且还保持了很强的氧化还原能力，从而进一步促进了光催化反应。此外，NC层可以同时减少Cu₂O的光腐蚀并促进电子转移。实验结果表明，CTF-7% Cu₂O@NC复合材料在可见光照射下表现出优异的制氢性能，达到15645 μmol∙g⁻¹∙h⁻¹，大大超过了纯CTF的光催化活性(2673 μmol∙g⁻¹∙h⁻¹)。这项研究为开发高效、创新的光催化材料提供了一种新方法，有力地支持了可持续氢能源的发展。