将本科课程中的脑文格反应等有机化学内容与有机太阳能电池研究前沿紧密结合，通过实验让学生深入了解有机化学课程中的化学反应。该实验利用脑文格反应合成了一个宽带隙的稠环电子受体材料A831，通过对实验数据进行分析，确定材料是通过削弱端基的拉电子能力，提升了材料的最低未占有分子轨道(LUMO)能级，进而获得高电压的有机太阳能电池。该实验充分培养了学生运用基础知识解决科研问题的能力，体现了“基础知识–实际应用”的有机实验教学模式，适合作为面向高年级本科生的综合实验教学课程。

提升钴酸锂(LCO)正极的充电截止电压是提高锂离子电池(LIBs)能量密度的直接策略。然而，高电压下正极-电解质界面相(CEI)的不稳定性严重制约了高能量密度LIBs的发展。因此，本研究利用无碳酸乙烯酯(EC)的电解液设计，通过构建兼具化学稳定性与机械强度的氟/硼复合CEI以提升界面稳定性。采用碳酸丙烯酯(PC)及氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为溶剂，增强电解液的抗氧化稳定性，促进CEI中氟化锂(LiF)组分的生成，提升其机械强度。同时，引入双草酸硼酸锂(LiBOB)添加剂，在CEI中形成含硼交联聚合物(LiB_xO_y)组分，以其柔性结构特征弥补LiF层的不足之处。最终，构建出具有富无机相(LiF和Li₂C₂O₄)嵌入含硼类聚合物(LiB_xO_y)基体结构的刚柔并济CEI。这种CEI其兼具结构致密性、良好的机械稳定性与电化学稳定性等优点，有效抑制高电压下LCO的界面副反应及不可逆结构退化。实验结果表明，无EC的PC基电解液使LCO正极在4.6 V高截止电压下展现出优异的电化学性能，0.5C倍率循环200次后容量保持率达82%。此外，石墨||LCO全电池在4.5 V截止电压下表现出显著提升的循环稳定性，并实现−40 – 80 ℃宽温域范围内的稳定运行，验证了该优化电解液衍生的刚柔并济CEI的有效性。本研究突破传统EC基电解液设计范式，为开发高性能、宽温域及可持续PC基电解液提供了新思路。

电催化二氧化碳(CO₂)还原被认为是将CO₂转化为可再生能源产品的一种有前途的方法。开发性能优异的电催化剂高效完成这一重要反应是关键。镍基催化剂广泛应用于电催化CO₂还原研究，但是，镍纳米颗粒经常表现较差的催化性能。在本文中，通过在氮气气氛中高温热解镍基金属有机骨架(MOF)、尿素和炭黑混合物，获得了镍纳米颗粒负载于多孔碳氮中的催化材料(Ni_NPs-NC)。有趣的是，Ni_NPs-NC在H型和流动相电池中都表现出优异的CO₂电还原性能。在H型电解池和−0.67 – −1.07 V vs. RHE (可逆氢电极)电位窗口内，Ni_NPs-NC催化CO₂还原为CO的法拉第效率大于90%，其中，在−0.87 V vs. RHE时，CO的法拉第效率约为100%。在流动相电解池和−0.50 – −0.70 V vs. RHE电位窗口内，Ni_NPs-NC催化CO₂还原为CO的选择性大于95%。电化学阻抗谱图和塔菲尔斜率表征显示，Ni_NPs-NC的高催化活性归因于其在催化过程中的快速电荷转移。本文提供了一种制备高效CO₂电还原催化剂的方法。