在热力学可逆循环过程中，用温–熵图(T–S图)表示系统的温度与熵的变化关系，能同时显示出系统所吸的热与所做的功，从而可以方便地计算得到该循环的热功转换效率。本文总结了T–S图在多个经典热功转换循环过程中的应用，还介绍了近期报道的、利用电势的温度效应或浓差效应构建热力学循环，从低品位热能中获取能量的几个新型能量转换过程以及T–S图在其中的指导作用，可加深师生对T–S图的理解和认识，并拓展其应用范围。

合成氨(NH₃)的发展是现代工业进程和人类生存的基石。受氮气(N₂)化学惰性的限制，当前的合成氨工业能源消耗高并且排放大量的二氧化碳。电化学氮气还原反应(NRR)，是有望取代高能耗的Haber-Bosch (HB)合成法的一种绿色可持续的合成氨工艺。然而，因氮气以及析氢竞争副反应(HER)导致电催化氮气还原极低的NH₃产率和能量转换效率一直是目前人工固氮领域面临的挑战。在本文中，我们报道了一种具有丰富孔结构的磷掺杂碳(PC)负载Zn₃(PO₄)₂/Zn₂P₂O₇纳米复合材料(h-PC/Zn₃(PO₄)₂/Zn₂P₂O₇)，在酸性和中性介质中将N₂高效催化转化为NH₃。其独特的分级多孔结构提高了表面粗糙度并加快了氮气在催化剂体相中的扩散，这有利于延长氮气在催化剂表面的停留时间以及提高活性位点的利用效率；而多组分的均匀分布可以调节电子结构并优化反应中间体的吸附行为，进而提高活性位点的本征活性。在0.1 mol∙L⁻¹ HCl电解液中，h-PC/Zn₃(PO₄)₂/Zn₂P₂O₇在−0.2 V vs.可逆氢电极(RHE)电位下NH₃的产率可以达到38.7 ± 1.2 μg∙h⁻¹∙mg_cat⁻¹，法拉第效率为19.8% ± 0.9%。此外，h-PC/Zn₃(PO₄)₂/Zn₂P₂O₇在0.1 mol∙L⁻¹ Na₂SO₄溶液中同样展现出优异的电催化氮气还原合成氨性能，NH₃产率及法拉第效率分别为17.1 ± 0.8 μg∙h⁻¹∙mg_cat⁻¹和15.9% ± 0.6%，明显优于PC/Zn₃P₂、C/ZnO和大多数报道的非贵金属电催化剂。这种优异的性能主要归因于多孔结构有利于传质及多组分活性位点协同效应。此外，我们采用非原位X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等表征手段对NRR测试前后h-PC/Zn₃(PO₄)₂/Zn₂P₂O₇的组成和结构变化进行了剖析。在反应后检测到了新增的N物种信号，证明催化剂表面确实发生了氮气还原反应。本研究提供了一种通过同步构建传质通道并耦合不同的活性位点以协同增强NRR活性和选择性的新思路，这对加快绿色制氨工业化具有重大意义。

材料表面是能量储存和转化反应发生的直接场所，因此，真实反应条件下材料的表面化学和结构在理解反应机理方面起着关键作用。X射线光电子能谱是一种表面敏感技术，已经成为研究材料表面复杂成分和电子结构的主要工具之一。传统的X射线光电子能谱受限于真空条件，这限制了对原位条件下固-气和固-液界面的研究。但随着真空差分技术和静电透镜系统的引入，X射线光电子能谱不再局限于超高真空条件。结合同步辐射光源的优势，近常压X射线光电子能谱(NAP-XPS)展现出更先进的特点。在近年来，NAP-XPS迅速成为研究各种固-气和固-液界面的重要工具。通过NAP-XPS和一些先进的光谱学和显微镜技术，研究人员可以获得原子尺度的界面信息，这使得他们能够更深入地了解这些界面的性质。本文对近年来代表性的NAP-XPS研究进展进行了简要回顾，以阐明其在固-气和固-液界面研究领域中引发的新认识。最后，文章还讨论了关于NAP-XPS技术的挑战和前景，希望可以激发新的研究思路。

基于向大一学生开设的“电解-量气法测定阿伏加德罗常数”实验，设计了Cu₂O的电化学合成及量气法测定阿伏加德罗常数一体化实验，该实验巧妙地融合了元素化学实验中有关Cu₂O的制备及性质实验内容。一次电解完成两个实验，节约电能，节省时间。Cu₂O的电化学合成及量气法测定阿伏加德罗常数一体化实验可作为一个微实验灵活穿插于大学基础化学实验教学中，对于培养大一学生的全方位思考的意识和多角度分析问题的能力以及经济、环保的理念有重要意义。

通过较为简单的水热法制备了V掺杂MnO₂(VMO)，并研究了其作为水系锌离子电池(ZIB)正极材料的电化学性能。材料表征和电化学性能结果表明V被均匀地掺杂到MnO₂中。V掺杂不仅扩大了MnO₂的层间距，增加了比表面积，还提高了其内部离子电导率。组装成的ZIB在电流密度为0.1 A·g^-1的条件下，初始放电容量可达362 mAh·g^-1。V的掺杂使MnO₂的晶格结构更加稳定，Jahn-Teller畸变效应减弱，电极材料的结构稳定性提高。当电流密度为1 A·g^-1时，经过300圈的充放电循环后，其放电容量仍然能够达到初始容量的87%。

近年来，基于非富勒烯受体(NFAs)的有机太阳能电池(OSCs)取得了迅猛的发展。单异质结OSCs的光电转换效率(PCE)已突破19%，这进一步推动了有机光伏技术的商业化进程。光电转换效率的快速提升源于活性层材料的创新开发、器件工程的优化以及对器件物理的更深刻理解。然而，稳定性问题已成为制约其商业化的一个主要因素。目前，关于活性层材料和电池器件稳定性的研究仍相对有限。在本综述中，我们对NFA-OSCs不稳定性的机理进行了简要介绍，包括NFAs的光氧化降解、不稳定的共混薄膜形貌以及界面层诱导的NFAs不稳定性。同时，我们总结了近年来国内外关于提高NFA-OSCs稳定性的研究策略。期望本综述能为实现高效、稳定的NFA-OSCs提供有益的指导。

为设计高稳定性且高灵敏度的纯金属有机骨架(MOF)电化学传感器以检测多巴胺(DA)，我们选用铟基MOF [In(2-NH₃-BDC)(2-NH₂-BDC)]·1.5H₂O(RSMOF-1，RSMOF=resistance switchable metal-organic framework，2-NH₂-H₂BDC=2-氨基对苯二甲酸)修饰玻碳电极(RSMOF-1/GCE)。制备的电极RSMOF-1/GCE的DPV测试结果显示其线性范围为0.990~663 μmol·L^-1、检出限为0.770 μmol·L^-1。在多种干扰物质如尿酸、尿素、葡萄糖和对乙酰氨基酚存在的条件下，RSMOF-1/GCE对DA仍具有高的选择性。理论模拟结果显示，在RSMOF-1孔道内壁的—NH₂可通过氢键增强与DA分子的相互作用，使RSMOF-1/GCE具有灵敏的电化学传感DA的性能。

通过一步水热法成功制备了一种水系锌离子电池正极材料——富1T相的MoS₂(1T′-MoS₂)。表征结果与密度泛函理论(DFT)模拟计算表明，1T′-MoS₂的电导率明显高于2H-MoS₂，并且含有丰富的硫缺陷。这有助于大幅提升离子扩散速率和电荷转移速率，优化材料的电化学和动力学性能。因此，采用1T′-MoS₂组装的电池在0.1 A·g^-1的电流密度下，首次放电容量高达202 mAh·g^-1。此外，在大电流密度下(1 A·g^-1)，其经过500次恒电流充放电循环后，电池的容量保持率为92%，显示出较高的容量和长循环稳定性。

得益于过渡金属和晶格氧共同参与氧化还原反应，富锂层状氧化物(LLOs)具有大于250 mAh·g⁻¹的比容量，因而成为下一代商用锂离子电池的潜在候选正极材料。为进一步提高理论比容量并减少对环境和健康有害的钴、镍元素依赖，开发高锰富锂层状氧化物(HM-LLOs)成为一种可行的策略。通过引入更多的Li–O–Li构型，可以促进更多晶格氧参与氧化还原反应，从而提升理论比容量。然而，锰含量的增加也带来了如活化困难和不可逆氧释放等挑战，显著限制了HM-LLOs理论比容量的实际利用。基于此，本文首先探讨了HM-LLOs高理论比容量的来源，随后深入分析了高锰特性引发的结构变化及其对实际比容量利用的限制，最后系统总结了从合成到活性材料改性的多种优化策略，并展望了可能提升HM-LLOs实际比容量的未来方向。

废水中存在的肼和尿素会对环境造成严重污染。利用电化学氧化技术处理含肼和尿素的废水，既可以有效处理废水，实现氮循环，又能将肼和尿素作为新型燃料，有助于新能源的发展。然而，目前实现肼氧化(HzOR)和尿素氧化(UOR)的电化学技术仍存在挑战。因此，开发低成本、高效且稳定性好的电催化剂是实现这一技术的先决条件。在本文中，我们采用水热-碱刻蚀-磷化的三步方法，制备了一种富含阳离子缺陷的双金属磷化物Ni₂P/CoP₃催化剂(简称Ni₂P/CoP₃-Zn^vac)，并将其应用于肼氧化和尿素氧化。该催化剂由贫磷的Ni₂P和富磷的CoP₃两种不同性质的磷化物组成。CoP₃中富集的磷含有大量的负电荷，有利于吸附带正电荷的中间物种；而Ni₂P中磷含量较少，金属含量高，具有良好的导电性，可以确保快速的反应动力学。通过物理表征和电化学测试，证实了Ni₂P/CoP₃的成功合成和其独特的电子结构。电子顺磁测试(EPR)证明了阳离子空位的存在，大量的阳离子空位缺陷有助于增加活性位点的数量，从而提升催化性能。因此，该催化剂在肼氧化和尿素氧化方面表现出色。仅需−47 mV (HzOR)和1.311 V(UOR)的电位即可产生10 mA∙cm⁻²的电流密度。Tafel斜率分别为54.3 mV∙dec⁻¹ (HzOR)和37.24 mV∙dec⁻¹ (UOR)。Ni₂P/CoP₃-Zn^vac在HzOR和UOR方面的性能远优于单独的Ni₂P和CoP₃，也优于未经碱刻蚀的镍钴磷化物。基于以上的测试结果，我们将Ni₂P/CoP₃-Zn^vac催化剂应用于直接肼燃料电池(DHzFC)和直接尿素-双氧水燃料电池(DUHPFC)的阳极，测试表明DHzFC和DUHPFC的最大功率密度分别为229.01和16.22 mW∙cm⁻²。更为重要的是，DHzFC和DUHPFC能够稳定工作24 h，性能几乎不衰退。此外，Ni₂P/CoP₃-Zn^vac材料还可应用于自制的锌-肼燃料电池，并展示出良好的实际应用潜力。综上所述，本研究通过一系列方法制备了Ni₂P/CoP₃-Zn^vac催化剂，该催化剂在肼氧化和尿素氧化方面具有优异性能。这项工作为设计高效且稳定性好的肼氧化和尿素氧化电催化剂提供了新的思路。