维生素D，被誉为“阳光维生素”，在维护人体健康中具有不可或缺的作用。本文从化学角度出发，生动形象地介绍了维生素D的形成过程、发现过程、其在生物学上的功能以及在日常生活中的应用。通过深入了解维生素D，我们能更好地认识并学会如何合理利用这一重要营养素来维护自身健康。

以《查理与巧克力工厂》小说为背景，简要介绍巧克力的化学成分。通过通俗易懂的方式介绍几种主流的3D打印技术及其原理，讨论食品3D打印在食品制造业的应用优势。同时，重点介绍巧克力3D打印的历史沿革、工作原理与口感风味。本文将日常生活中熟悉的食品与新颖的科学前沿结合，轻松易懂、易于阅读，充分达到大众科普的目的。

现行的实验教材中缺乏双核桥联配合物合成的实验，关于仲胺合成和Cu(II)氧化性的知识也较少。本实验从有机化学理论知识中的基本反应出发，设计了两条路线合成目标仲胺配体，即基于亲核取代反应的路线一和亲核加成缩合-还原的路线二。运用配位化学原理及有机化学中的共轭驱动效应，使弱氧化性的Cu(II)将仲胺氧化成共轭的芳香亚胺(希夫碱)结构，同时利用希夫碱的配位作用和氯离子的桥联配位作用形成稳定的氯桥联双核Cu(I)配合物。为适应普通高校的实验教学条件，本实验还设计了一套操作简单、现象直观的Cu(I)配合物中铜离子价态的鉴定实验。本实验所涉实验原理既包含基础化学反应知识，又体现最新的科学研究成果，反应条件温和、实验现象直观、重现性好、收率高，能有效提高学生的综合实验操作技能，锻炼学生的有机合成、配位合成能力。

通过在CsPbBr₃薄膜上旋涂一次I₂的异丙醇溶液以修饰CsPbBr₃吸光层，钝化CsPbBr₃层表面缺陷，改善CsPbBr₃薄膜形貌。同时通过利用环境友好的绿色溶剂水溶解CsBr，显著提高了其溶解度，减少了旋涂次数，简化了电池制备流程。实验结果表明，在CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells，PSCs)中，使用5 mg·mL^-1 I₂的异丙醇溶液界面修饰的器件具有最佳光伏性能，其最高开路电压(open-circuit voltage，V_OC)为1.55 V，短路电流密度(short circuit current density，J_SC)为7.45 mA·cm^-2，填充因子(fill factor，FF)为85.54%，光电转换效率(photoelectric conversion efficiency，PCE)达到了9.88%。

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究了Au和I单掺杂及共掺杂双钙钛矿Cs₂NaBiCl₆的电子结构和光学性质。结果表明，当Au以0.25的浓度掺杂Cs₂NaBiCl₆中的Na时，掺杂结构的带隙低至1.86 eV，下降最显著。I单掺杂结构的带隙随掺杂浓度的增加而减小。相比掺杂前，各种浓度Au和I单掺杂结构的吸收光谱都发生了红移。Au和I的共掺杂导致带隙降低。其中Au和I在Cs₂NaBiCl₆晶体内均匀相邻位置时，共掺结构的带隙最小，在400~700 nm可见光区的光吸收能力最强，对可见光的利用率最高。

探索高效水分解光催化剂具有获得氢能源的巨大潜力。调控异质结界面可以有效地促进电荷载流子的分离和太阳能的利用，从而提高光催化活性。本工作使用了一种机械混合辅助自组装方法来构建NiPS₃ (NPS)纳米片(NSs)/C₃N₅ (CN) NSs (NPS/CN)异质结，即在二维(2D) CN NSs表面紧密沉积2D NPS NSs以形成2D/2D异质结构。在可见光下，通过在去离子水和海水中分解水生成氢气来评价样品的光催化性能。与CN NSs和NPS NSs相比，NPS/CN复合材料显示出较高的光催化产氢(PHE)活性，这是由于光捕获能力增加和异质结形成的协同作用所致。然而，过量的NPS NSs沉积在CN NSs表面会降低NPS/CN中CN NSs组分的光吸收，从而降低NPS/CN复合材料的PHE活性。这表明，NPS/CN复合材料要获得良好的光催化活性，需要两个组分之间适当的质量比。优化后的光催化剂(3-NPS/CN)具有良好的结构稳定性，在可见光下PHE效率最高，为47.71 μmol∙h⁻¹，是CN NSs的2385.50倍。此外，3-NPS/CN在海水中也表现出良好的PHE活性，反应速率为8.99 μmol∙h⁻¹。采用光电化学、稳态光致发光(PL)、时间分辨光致发光(TR-PL)、稳态表面光电压(SPV)和时间分辨表面光电压(TPV)技术研究了不同光催化剂上的电荷分离和迁移。根据表征结果提出了一种可能的PHE机理。在NPS/CN光催化剂中，由于CN NSs和NPS NSs之间的电位差和强的界面电子耦合，光生电子从CN NSs的导带迅速迁移到NPS NSs的导带。然后，聚积在NPS NSs组份导带上的光生电子可以有效地还原质子生成氢气分子。同时，在三乙醇胺(TEOA)分子存在下，CN NSs和NPS NSs的价带上的光生空穴被消耗。本研究提供了一种简单的2D/2D异质结构光催化剂制备方法，该方法对于构建高效二维异质结光催化剂在能源领域中的应用具有重要价值。

合理构建阶梯型(S型)异质结已被证实是优化半导体光催化剂界面载流子分离动力学的有效策略。本研究通过超声辅助合成策略成功制备了结构明确的3D/2D分级ReSe₂/ZnCdS S型异质结，实现了精准的纳米结构调控和增强的界面耦合，从而显著优化了光生电荷的分离与传输动力学。无序纳米花状ReSe₂结构不仅显著提升了光捕获能力和表面反应位点密度，同时有效抑制了ZnCdS纳米颗粒的团聚现象。优化后的5%ReSe₂/ZnCdS复合物在可见光照射下表现出优异的析氢速率，高达13.96 mmol∙g⁻¹∙h⁻¹，是纯ZnCdS (2.36 mmol∙g⁻¹∙h⁻¹)的5.91倍，且优于多数传统异质结体系。这一显著增强的光催化性能主要归因于S型ReSe₂/ZnCdS异质结的形成，该结构有效促进了光生电子-空穴的分离，并显著增强了光催化氧化还原能力。通过原位X射线光电子能谱(XPS)分析和密度泛函理论(DFT)计算，证实了ReSe₂/ZnCdS异质界面的S型电荷转移机制。此外，氢吸附吉布斯自由能计算表明，ReSe₂作为主要催化中心，其氢吸附动力学性能明显优于ZnCdS。本研究为开发高效ZnCdS基S型异质结产氢光催化剂提供了普适性的设计策略和研究思路。

实验教育是一种被广泛认可的教学方法，通过实践活动来培养学生的问题解决能力和创新思维。而3D打印多元合金材料是当前电催化中备受关注的领域。本文将实验教育与3D打印合金相结合，研究了其对学生的影响和教育效果。本文首先介绍了实验教育的重要性和作用，以及合金材料的特点和应用前景。其次，讨论了3D打印技术在合金制备中的应用潜力。通过让学生参与实验设计和进行实验来提高学生的参与度、学习动机和科学素养。本研究旨在为教育实践提供新思路和方法，培养学生的科学思维和实践能力，为材料科学和工程领域培养更多的创新人才。

目前3D打印教学实验的内容大都是利用商业化聚合物让学生初步了解3D打印的基本流程。这种基础实验难以让学生接触到前沿的新型材料，对于新材料如何与3D打印技术结合这些底层科学问题也往往被忽略。高分子凝胶具有富溶剂特性和良好的生物相容性，在组织工程、药物输送、柔性电子等诸多领域都有着广泛的应用前景。本实验结合了作者近期的科研成果，在给学生指定新型凝胶基材料之后(水凝胶/有机凝胶)，引导学生探索调控凝胶基材料的流变学性能和溶胀性能，并将凝胶基材料和3D打印技术有效地结合起来，从而对这种先进材料的加工方式有更加具体的了解。本实验的教学设计，强化了学生对诺贝尔奖成果的深入理解，并增强了学生运用所学专业知识服务国家发展需求的意识，培养了学生勇于探索的创新精神和分工合作的团队意识。

用基于第一性原理的密度泛函理论方法，对Cs₃Bi₂X₉(X=Cl、Br、I)的光电特性进行理论计算，并系统阐述这3种晶体的表面效应对光电性能的影响。结果表明，3种材料的光学特性由铋原子和卤素原子最外层p轨道上的价电子主导。在可见光区中，材料的吸收峰会随卤素原子序数的增加呈现红移，其中一维结构的Cs₃Bi₂Cl₉表面结构在光吸收能力上尤为特别且敏感；二维结构的Cs₃Bi₂Br₉光吸收能力会受厚度影响；零维结构的Cs₃Bi₂I₉非常稳定，且几乎不受表面特性和晶体厚度的影响。