酰胺还原加氢是获得高附加值有机化合物的一种高效但极具挑战性的方法。本研究中，我们利用乙酰丙酮(Hacac)构筑的稀土多核配合物[Ce₄^ⅢCe₆^Ⅳ(μ₃-O)₄(μ₄-O)₄(acac)₁₄(CH₃O)₆]·2CH₃OH (Ce₁₀)作为路易斯酸催化剂，实现了高效的酰胺硼氢化还原反应，产率可达50%~99%。此外，该方法成功应用于抗抑郁药物苯乙胺的克级合成。通过核磁共振、单晶X射线衍射等分析手段，对该反应的催化机理进行了深入探究。

首先采用共沉淀方法制备富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂原始样品(P-LRMO)，然后通过简单的湿化学法以及低温煅烧方法对其进行不同含量Ga₂O₃原位包覆。透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)结果表明在P-LRMO表面成功合成了Ga₂O₃包覆层。电化学测试结果表明：含有3%Ga₂O₃的改性材料G3-LRMO具有最优的电化学性能，其在0.1C倍率(电流密度为25 mA·g^-1)下首圈充放电比容量可以达到270.1 mAh·g^-1，在5C倍率下容量仍能保持127.4 mAh·g^-1，优于未改性材料的90.7 mAh·g^-1，表现出优异的倍率性能。G3-LRMO在1C倍率下循环200圈后仍有190.7 mAh·g^-1的容量，容量保持率由未改性前的72.9%提升至85.6%，证明Ga₂O₃包覆改性能有效提升富锂锰基材料的循环稳定性。并且，G3-LRMO在1C倍率下循环100圈后，电荷转移阻抗(R_ct)为107.7 Ω，远低于未改性材料的251.5 Ω，表明Ga₂O₃包覆层能提高材料的电子传输速率。

Photoelectrochemical water splitting using semiconductor materials is one of the most promising methods for converting solar energy into chemical energy. Among the commonly used semiconductors, p-type CuBi₂O₄ is considered one of the most suitable photocathode materials and can allow a theoretical photocurrent density of about 20 mA·cm⁻² for photoelectrochemical water splitting. However, due to severe charge carrier recombination, the obtained photocurrent density is much lower than the theoretical value. Highly efficient photoelectrochemical performance relies on fast charge carrier separation and transport, and prompt reaction kinetics. In this study, we report the development of a polyoxometalate-modified CuBi₂O₄/Mg-CuBi₂O₄ homojunction photocathode to improve both the bulk and interfacial charge carrier transport in the photocathode. For the bulk of the photocathode, the built-in electric field originating from the CuBi₂O₄/Mg-CuBi₂O₄ homojunction promotes the migration of photo-excited electrons on the conduction band from pure CuBi₂O₄ to Mg-doped CuBi₂O₄. Additionally, the electric field facilitates the transfer of holes from the valence band of Mg-doped CuBi₂O₄ to pure CuBi₂O₄. This directional transfer of both photo-excited electrons and holes plays a significant role in promoting separation and suppressing the recombination of the charge carriers. On the surface of the photocathode, the reduced polyoxometalate co-catalyst Ag₆[P₂W₁₈O₆₂] (AgP₂W₁₈) was used as a proton sponge to accelerate surface reaction kinetics and suppress carrier recombination. These synergistic effects improved the photo-generated charge carrier transfer and reaction kinetics. As a result, the novel photocathode displayed excellent photoelectrochemical properties, and the photocurrent density was observed to be −0.64 mA·cm⁻² at 0.3 V vs. RHE, which is better than that of −0.39 mA·cm⁻² for a pure photocathode. Furthermore, the novel photocathode had an applied bias photon-to-current efficiency (ABPE) higher than 0.19% at 0.3 V vs. RHE. In contrast, the pure photocathode had an ABPE of ~0.12% under the same conditions. Additionally, when H₂O₂ was used as an electron scavenger, the photocurrent density was −3 mA·cm⁻² at 0.3 V vs. RHE, which is an improvement of approximately 1.5 times compared to the pure photocathode. Furthermore, the charge separation and charge injection efficiency of the novel photocathode were significantly improved compared with the pure photocathode. The experimental results conclusively indicate that the formation of the CuBi₂O₄/Mg-CuBi₂O₄ homojunction and AgP₂W₁₈ modification played a significant role in the improved performance of the CuBi₂O₄ photocathode. The performance of the novel photocathode was comparable with the results reported in previous studies, demonstrating its promising potential in real applications.

为提高光热催化CO₂加氢In₂O₃催化剂的催化活性，采用均相水热法制备Mg(OH)₂-In(OH)₃前驱体，通过高温煅烧和H₂-还原处理得到了富含氧空位的Mg掺杂In₂O_3-x(Mg-In₂O_3-x)催化剂。在300 ℃、常压、可见光照射条件下，CO₂加氢转化为CO的CO₂转化率可达31.20%，CO产生速率为14.22 mmol·g_cat^-1·h^-1，CO选择性为100%。相比于单一In₂O_3-x催化剂，Mg-In₂O_3-x催化剂光热催化CO₂转化率及CO产生速率明显提高，这归因于Mg成功掺杂到In₂O₃晶格中，促进In₂O₃表面氧空位的形成，进而对可见光响应效率大幅提高，并有效减缓光生电子-空穴的复合。

过氧化氢(H₂O₂)是100种最重要的化学品之一，广泛应用于漂白、消毒和合成化学等行业。最近，它被用作直接燃料电池的燃料。当前的H₂O₂生产依赖于苛刻的蒽醌氧化法。从环境、可持续性和经济角度来看，光催化H₂O₂生产是一种更有利的替代方法。该过程需要水和分子氧作为输入，并以阳光为唯一能源。尽管有这些优点，该技术的实际应用仍然具有挑战性。最常见的瓶颈是光催化剂的不足、上坡热力学、缓慢的过程动力学以及竞争性反应和逆向反应。本文讨论了这些局限性，并重点提出了提高效率和选择性的建议观点，旨在为大规模H₂O₂光生产铺平道路。

本文研究了杂多酸对储氢材料的催化效应，通过机械球磨法制备MgH₂-xH₃PW₁₂O₄₀ (x = 7%、10%、13%，质量分数)复合物样品，与纯的球磨MgH₂对比，展示了杂多酸H₃PW₁₂O₄₀对MgH₂储氢动力学的提升作用。其中，MgH₂-10H₃PW₁₂O₄₀的放氢活化能比纯MgH₂降低了46.23 kJ∙mol⁻¹，可在250 ℃、1 min内吸收6.25%的氢，在300 ℃、15 min内释放6.54%的氢气，而同等温度下MgH₂在30 min内仅释放1.2%氢。即使是在较低的温度100 ℃，MgH₂-10H₃PW₁₂O₄₀也可在1 h内吸收5%的氢，而MgH₂只能吸收0.9%的氢。结构表征结果表明H₃PW₁₂O₄₀分子在球磨和储氢过程中被转变为WO₃和W簇，其作用一方面是催化Mg―H键、H―H键的断裂，另一方面是促进MgH₂颗粒在球磨过程中细化并抑制其团聚长大。该研究开创了多酸分子在储氢领域的催化应用。

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，无定型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214 μmol∙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。

太阳能光催化技术是一种绿色、经济、可持续的制备H₂O₂方法，被认为是取代传统蒽醌法最有前景的策略。然而，由于有限的光捕获能力、快速的光生载流子复合以及氧化还原能力不足等问题，单一组分光催化剂表现出温和的光催化活性。并且，在光催化合成H₂O₂反应系统中需要额外添加牺牲剂。在这项研究中，我们通过光沉积法将Bi₂O₃ (BO)纳米颗粒负载于离子型有机共价框架材料(iCOF)纳米纤维上，构建一种S型异质结用于双通道路径光催化合成H₂O₂。在纯水体系中，在iCOF表面负载10 wt% BO时，复合催化剂iCOF/BO10表现出最高的H₂O₂产率，达到了9.76 mmol·g⁻¹·h⁻¹ (在420 nm处的量子效率为5.5%)。这一性能分别是纯iCOF的2.2倍，纯BO的5.6倍。原位表征技术(包括原位X射线光电子能谱、DFT理论计算、活性物种捕获实验以及原位漫反射红外傅里叶变换光谱)揭示该S型异质结不仅能促进光生载流子的分离和增强光吸收能力，而且能实现氧化还原能力最大化，使得反应体系同时通过间接2e⁻氧气还原反应和4e⁻水氧化反应双通道路径产生H₂O₂。此外，4e⁻水氧化反应生成的O₂能够通过间接2e⁻氧气还原反应加快H₂O₂生成的反应动力学，实现光催化H₂O₂的全合成。该项工作为开发新颖催化剂实现高效光催化合成H₂O₂提供了独特的见解。

通过水热法制备出一系列Z型异质结Cu₂O/Bi₂MoO₆新型光催化剂。采用扫描电子显微镜、粉末X射线衍射、红外光谱、紫外可见吸收光谱等表征手段研究了催化剂的形貌、结构性质和光电化学性质，并以四环素(TC)为降解目标污染物，进一步探究了其催化效率。实验结果表明，Cu₂O的加入提高了复合催化剂的光催化性能，其中20% Cu₂O/Bi₂MoO₆复合催化剂(Cu₂O和Bi₂MoO₆的质量比为20%)降解效果最好，100 min内可降解95%的TC。Cu₂O与Bi₂MoO₆之间的协同作用使其可以吸收更多的可见光，所构建的Z型异质结改变了电子转移途径，提高了电子与空穴的分离效率，光催化活性显著提高。通过自由基捕获实验和能带结构，分析了Z型异质结Cu₂O/Bi₂MoO₆复合催化剂光催化降解TC可能的机理。

结合Cu(Ⅱ)离子浸渍吸附方法及直流电弧等离子体喷射化学气相沉积技术制备了一种电化学/电生理双模Cu₂O/Cu-垂直石墨烯微电极，并研究了电化学方法检测尿酸以及记录脑电信号的双响应性能。使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪表征了形貌、微结构及晶体成分，并测试了电化学及脑电记录能力。结果表明，该微电极直径仅为200 μm，大量镶嵌Cu₂O/Cu纳米粒子的石墨烯纳米片垂直生长在基片上，排列成了一种三维的多孔结构，使其具有了高的电化学催化活性、短程离子扩散路径、以及长程导电网络。由此，以10 μL的饱和NaCl溶液为介质记录脑电信号时，该微电极的皮肤接触电阻低至约7.05 kΩ，生理电采集性能接近涂导电膏的商用湿电极。此外，该微电极还灵敏响应尿酸的氧化电流，检测浓度范围在0.5~500μmol·L^-1，检测限低至0.024 μmol·L^-1，且具有良好的抗干扰能力及长期稳定性。