采用密度泛函理论构建了不同卤族轴向配位原子修饰的碳载Fe-N₄位点(Fe原子与同一水平面的4个N原子配位成键)模型(Fe-N₄-F/C、Fe-N₄-Cl/C和Fe-N₄-Br/C)，通过计算上述模型的态密度、Mulliken电荷、氧还原中间体吸附能以及氧还原自由能，深入研究卤族轴向配位原子对Fe中心电子结构和吸附行为的调控机理，明确不同卤族轴向原子与Fe-N₄位点氧还原活性之间的构效关系。计算结果发现，引入Br作为轴向配位原子可以有效优化Fe原子的电子结构，从而适当降低Fe中心对OH*中间体的吸附强度，促进OH*解吸反应顺利进行。与Fe-N₄/C模型相比，Fe-N₄-Br/C模型具有更低的决速步骤(即OH*解吸)反应能垒。因此预测卤族轴向配位原子修饰策略能够改善Fe-N₄位点的氧还原本征催化活性。

配位作用，是化学中一个重要的概念，是一种分子、原子、离子之间的相互作用，基于这种作用力形成的化合物称为配合物，从千年前的古法染布技艺到当今化学工业与生活中，配位化学都起着重要的作用，而大众对于配位化学的认知程度有限。本科普实验借鉴我国传统媒染工艺，选用植物色素(茜素、苏木素等)对植物纤维染色，展现“媒染”背后的配位化学。通过该色素与媒染剂中的金属离子络合呈现配合物的丰富颜色；通过对比实验展示有、无配位作用的染色、固色效果，体现配位化学的重要作用；并基于我国非物质文化遗产手工艺——扎染，呈现出自创扎染作品，让人们感受化学之美的同时也切身感受匠人智慧和中国手工艺的魅力。同时，结合生活实际，设计居家实验方案(以洋葱皮煮水制作染料)，便于大众居家实验，体现出实验的可推广性。设计适合幼儿及小学生、初高中生、大学生及公众的科普活动。本科普实验将化学、艺术与文化紧密结合，呈现效果具有可观赏性，且过程绿色安全、无毒无害。

“无机化学”的授课对象为大一新生，学生的学业适应有待提高；课程的理论性强，理论与实验难以同步开展；同时，理论与实践不能有机融合。针对以上问题，为了提高拔尖学生的学习能力，教学团队进行了全面改革。依托信息化资源平台和人工智能知识图谱，创新教学模式，通过混合式教学模式，解决部分学生学习与老师上课进度脱节的问题，提高学生自主学习能力并满足个性化需求；创新教学手段，将虚拟仿真等新技术引入课堂，解决理论与实验脱节的问题，提高学生深度学习能力；创新教学环境，依托学校实验平台和当地地质博物馆沉浸式学习，解决理论与实践脱节问题，提高学生实践创新能力；创新教学主导，依托博物馆，学生参与讲解员等志愿者活动，提高学生社会服务意识。“无机化学”的创新改革让课程平台资源更丰富、成果更多、教学质量获得同行高度认可，学生收益多、创新实践能力显著增强。

一流的教学内容要求达到“知识-能力-素质有机融合”。“配位化学基础”教学内容作为无机化学理论基础之一的主章节，应在教育部提倡的“专业-能力-素质有机融合”育人精神指导下，突破长期存在的固化框架，构建新的课程设计，加强基础概念的科学性和准确性，培养学生学以致用的能力，提高学生的科学素养，体现“高阶性、创新性和挑战度”。提议将章名改为“配位化合物基础及应用”，内容扩充描绘为6个模块；尽量使教学内容的重构在保证基本面知识结构的前提下与时俱进，适当凸显配位化学发展中的最新理论、最新研究成果、最新前沿、实践成果；同时凸显“专业与思政同向同行”，充分发挥课程育人功能，从专业、能力、素质全方位促进学生学业发展。

超大体积且稳固的单齿胺基配体在发展低配位的过渡金属配合物时能够提供良好的动力学保护，阻止低聚反应发生。本研究中，利用了硅基胺和氨基钠的反应首次合成了超大体积的六异丙基二硅基胺基钠(2)，表征了它分别与四氢呋喃(THF)和甲苯(Tol)形成的2例配合物2-THF和2-Tol的晶体结构。然后通过2-THF与过渡金属卤化物FeCl₂、CrCl₂的脱盐反应，合成了二胺基铁[Fe(Ⅱ)(N(SiⁱPr₃)₂)₂] (3)和二胺基二氯合二铬[Cr(Ⅱ)(N(SiⁱPr₃)₂)Cl]₂ (4)。由于超大胺基的空间位阻效应，配合物3呈现近乎直线构型，其N—Fe—N键角为178.10°。配合物4是单胺基一氯化铬(Ⅱ)的二聚体，三配位的Cr(Ⅱ)通过2个桥联Cl^-形成{Cr₂Cl₂}的菱形二聚体核心。为了合理描述过渡金属低配位构型的电子强关联体系，使用改进的多参考态方法(iCAS)计算了3和4的分子轨道。结果表明，3的成键贡献主要来自2个Fe—N的σ键，且Fe(+1.03)和N(-1.21)所带电荷数确认了较强的离子性配键特征，Fe—N之间的π成键不明显。五重态高自旋的Fe具有1个双占据轨道和4个单电子轨道，源自3d轨道。4的6个满电子分子轨道对应2组Cr—N的σ成键、2组Cl上的p型孤对和2组N上的p型孤对。2个Cr(Ⅱ)拥有8个能量较高的d电子，分别成单占据，其中1个活性轨道显示出Cr…Cr的相互作用。

化学国家级实验教学示范中心(哈尔滨工业大学)积极响应时代发展对人才培养的新要求，以杰出人才培养为目标，提出“思政引领、科(产)教融合、赛创同行”的人才培养模式，构建了四层次实验课程体系，“五位一体”推进实验实践教学改革，形成具有化学化工特色的杰出人才培养模式与创新创业实践教学体系。中心对实验实践教学改革的探索，取得了明显的成效，成果可为化学类实验教学中心的建设提供一定的借鉴和参考价值。

太阳能驱动的光热催化CO₂与H₂O转化是生产可持续燃料和化学品的重要途径。然而，析氢反应(HER)与CO₂还原反应(CO₂RR)之间的竞争导致产物选择性不理想。贵金属纳米颗粒作为常用助催化剂，可在半导体上形成活性位点，其中金属-半导体界面边缘的特殊活性位点在竞争机制中起关键作用。本研究制备了具有丰富界面边缘位点的Al掺杂SrTiO₃负载贵金属催化剂，用于连续光热催化CO₂和H₂O转化。不同贵金属纳米颗粒上CO₂对析氢性能的影响表现出显著差异。通过原位漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)和密度泛函理论(DFT)计算研究了关键中间基团的相互作用，发现双齿碳酸盐(b-CO₃²⁻)倾向于占据金属-半导体界面边缘位点，竞争性消耗*H吸附位点并改变析氢能垒。通过建立简化几何模型量化颗粒尺寸、活性位点比例与CO₂引起的产氢变化之间的关系，验证了b-CO₃²⁻的位点阻塞效应在Rh负载催化剂上占主导地位。通过调控Rh纳米颗粒尺寸可优化边缘位点比例，从而实现*H覆盖度与CO₂活化之间的平衡，促进CO₂RR生成甲烷。本研究通过边缘活性位点调控初步揭示了HER与CO₂RR的界面竞争机制，为催化剂的合理设计提供新见解，并为提升CO₂转化效率提供潜在策略。

过渡金属羟基氧化物已被证明是水氧化反应的可靠助催化剂。然而，在水氧化过程中它们对H₂O及其中间产物的吸附能力不足，极大制约了水氧化速率的提高。在本研究中，H₂O及其中间体在MnOOH助剂的缺电子Mn^（3+δ）+上的自发增强吸附可以极大地促进水的快速氧化，从而在纯水体系中实现高效的光催化H₂O₂生成。首先，无定形MnOOH通过定向光诱导氧化方法选择性地沉积在AuPd改性的单晶BiVO₄光催化剂的（110）面上，从而制备了AuPd/BiVO₄/MnOOH光催化剂。光催化实验表明，所制备的AuPd/BiVO₄/MnOOH （0.5%）光催化剂的H₂O₂产生速率达到214μmol·L^-1，并表现出良好的稳定性和重现性。密度泛函理论计算和X射线光电子能谱表征表明，MnOOH的自由电子可以有效地转移到BiVO₄上，诱导缺电子Mn位（Mn^（3+δ）+）的产生，从而自发地促进H₂O及其中间体的吸附，增强四电子WOR反应，导致H₂O₂的高效生成。本文关于助催化剂与主体催化剂之间强相互作用的工作为其它高效催化材料的合理设计提供了一种新的思路。