串联S型异质结已成为光催化领域一项极具前景的创新技术，为环境修复提供了有效解决方案。与传统Z型或Ⅱ型光催化剂不同，S型结构选择性保留了高效参与氧化还原反应的高能光生载流子。这种独特机理能增强电荷分离、强化内建电场并提升光吸收能力。然而，单结S型体系存在量子效率低的问题。因此，构建多组分S型体系可有效提升光催化性能。串联S型体系由多个具有交错能带位置的半导体/材料组成，形成阶梯式或定向电荷转移机制。这种阶梯式电位梯度可显著提升电荷分离、光吸收、氧化还原能力、稳定性及整体光催化活性。本文深入阐述了串联S型异质结的作用原理，探讨了通过半导体配对、助催化剂添加和介质嵌入等设计策略实现电荷迁移最大化与复合最小化的方法；系统分析了多种合成路径及其动力学与热力学原理；讨论了包括密度泛函理论(DFT)模拟、原位X射线光电子能谱(XPS)、瞬态吸收光谱(TAS)、光致发光(PL)和电化学阻抗谱(EIS)在内的一系列先进表征手段，这些技术为揭示电子行为与界面动力学提供了重要见解。文章还探讨了该类异质结在二氧化碳还原、产氢和有机污染物降解等主要领域的应用。尽管潜力显著，但仍需解决合成工艺复杂、材料稳定性和规模化生产等挑战。针对现有局限，本文提出了未来研究方向。总体而言，串联S型异质结是构建高效可持续光催化技术的卓越方案。

围绕分子开关及聚集诱导发光的科研热点领域进行本科教学实验设计，将光致变色二芳烯巧妙嵌合于具有聚集诱导发光性能的四芳烯体系中，制备得到兼具变色和发光功能的新型杂合四芳烯光控荧光分子开关，科教融合，将科研前沿引入到本科实验教学。从物质的制备、分离提纯、结构表征和性能测试等方面进行了综合实验探索。本实验分子设计简练新颖，内容丰富，现象明显，在综合运用和巩固本科学习的基本理论和基本操作的基础上，激发学生的科研兴趣，培养团结协作和突破创新的科学精神。

缩短沸石材料的微孔孔道能有效提升客体分子的扩散传质性能。但目前一维L沸石(LTL)的合成中，缩短其沿一维微孔孔道方向(c轴方向)的长度至20到50 nm仍是一个挑战。本文首次在简单无机体系中通过加入纳米棒簇状L沸石作为晶种，快速(仅需4 h)合成了一种新型的L沸石介观结构晶体，且无需外加任何晶化修饰剂与模板剂。该介晶呈现出一种由超薄(约29 nm)的圆盘纳米晶沿c轴定向堆叠而成的盘簇形貌。这一独特的晶种诱导策略能够有效解耦L沸石的成核和生长阶段，为精确调控每个阶段的晶化行为以获得所需形貌结构提供了更大的操作空间。通过分析合成体系中介观尺度的晶核和微观尺度的基本构建单元衍化规律，实现了对晶种具体作用及衍化规律的解构：晶种溶解出的环笼结构加速了凝胶有序化，缩短了诱导期；而晶种溶解后的残余部分为生长期提供了密集的初始晶核，导向了新型盘簇结构的形成。通过对沸石生长条件进行调节，证实了其生长期存在蠕虫状前驱颗粒组装的行为，并实现了对盘簇中圆盘沿c轴方向厚度在18到55 nm范围内的精细调控。此外，通过选择直径为0.43到4.5 nm的系列模型分子作为吸附质，证明了该超短c轴样品在气相和液相体系大幅增强的吸附应用潜力。样品在小分子的扩散速率和大分子在气相的吸附量方面确实具有优势。在实际应用中，该样品在芳烃的吸附和分离以及染料和蛋白质的吸附方面具有一定的优势。

本文介绍了一个有机化学综合实验，实验以水杨醛、苯硼酸和芳胺为反应底物，通过芳胺上取代基控制亲核性选择性地制备二芳基甲胺和三芳基甲烷，并利用核磁共振氢谱(¹H NMR)和碳谱(¹³C NMR)对产物结构进行表征。本实验与理论知识相结合，启发学生进行机理方面的思考，帮助他们开拓知识视野，更好地树立“绿色化学”理念和环保意识。

酚是年产超千万吨的廉价化工原料，广泛应用于有机合成中的各类重要转化。大学基础化学中关于酚类化合物反应类型的介绍主要是富电子芳环和酚羟基氧上的取代反应，两类产物中均保留了酚的惰性C―O键。为进一步拓展酚类化合物的应用价值，人们通过在酚氧原子上引入不同活化基，借助金属催化打断C―O键，实现了各类高效的脱氧偶联反应。然而，该策略的反应条件通常较为苛刻，并且可能导致产物中有金属残留，限制了其在制药等领域的广泛应用。为挑战上述难题，化学家们发现利用光、电等手段，在温和条件下可将酚的一些简单衍生物通过C―O键的选择性断裂产生芳基自由基。借助芳基自由基的高反应活性和选择性，实现一些新颖和高效的化学转化，为酚的合成应用提供新的策略和方法。本文介绍了利用酚的三氟甲基磺酸酯、磷酸酯和碳酸酯等作为芳基自由基前体的挑战和难点，以及如何实现一些精细化学品精准构建的最新研究进展，期望可以为学有余力的同学们拓宽知识面。

过渡金属催化偶联反应是非常重要的现代有机合成方法，但由于一些反应条件及催化剂的价格限制，尚未在本科实验教学中大规模推广。为了让学生切身体会现代有机化学的发展及绿色化学理念，我们设计了一个反应条件温和、操作步骤简单、原料及催化剂廉价易得的过渡金属催化偶联反应——铜催化芳基硼酸与烷基亚磺酸盐的氧化偶联反应合成芳基砜类化合物。以醋酸铜和N-甲基咪唑为催化剂、空气作为氧化剂，催化4-乙酰基苯硼酸及甲基亚磺酸钠的偶联反应，以中等产率得到4-甲砜基苯乙酮。本实验包括无水实验操作、微量试剂的称量及加料、薄层色谱及旋转蒸发技术、熔点测定等实验操作。此外，本实验可以拓展为探究实验，让学生初步学习有机合成实验研究方法及数据处理、分析方法，了解过渡金属催化有机反应中主要的影响因素，培养学生科学研究的思维，提高学生的综合化学素养。本实验已经在本科生实验教学中进行了验证。

采用固相烧结法制备了Li₄GeO₄、Li₆Ge₂O₇、Li₂GeO₃和Li₂Ge₂O₅四种Li₂O-GeO₂二元系晶体，并通过原位高温拉曼光谱技术结合理论计算的方法对晶态到熔态的结构演变过程以及熔体微结构进行定性和定量分析。研究表明：Li₄GeO₄、Li₆Ge₂O₇和Li₂GeO₃熔体分别由[GeO₄]^4-、[Ge₂O₇]^6-、[GeO₃]^2-和Li⁺构成，而Li₂Ge₂O₅晶体在升温至熔融状态过程中由[GeO₄]^4-四面体形成的三维网络结构逐渐向更小的[Ge₃O₉]^6-三元环递变。另外，通过量子化学从头计算法对团簇结构单元进行了设计、优化和计算，并将理论计算模拟与实验相结合，提出了一种校正熔体实验拉曼光谱的新方法。我们通过引入精细结构概念并利用高斯函数对拉曼光谱中[GeO₄]^4-四面体非桥氧的伸缩振动包络峰进行了分峰解谱，得到了这4种晶体在熔融状态下的不同结构(Q_i，i表示每个[GeO₄]^4-四面体中桥氧的个数，i=0~4)单元含量的定量分布。