采用同源金属V₂CF_x MXene作为前驱体制备了三氧化二钒@多孔碳(V₂O₃@porous carbon，V₂O₃@PC)纳米片作为电容去离子(CDI)阳极，研究其脱盐特性。实验探究了在不同在碳化温度下V₂O₃@PC的结构、结晶度、润湿性、石墨化程度和电化学特性。研究表明，所制备的V₂O₃@PC呈现出典型的2D纳米片结构，高结晶度的V₂O₃纳米颗粒被高石墨化度的PC牢牢束缚。这种结构具有良好的界面润湿性和高导电性，因而可以促进电解质的渗透，加速界面电荷的转移以并促进盐离子的传输和扩散。此外，PC也能较好的抑制V₂O₃在多次循环后的体积膨胀。电化学结果表明，V的可逆电化学转化在一定程度上提高了Na⁺的储存。当电压为1.2 V时，NaCl电导率为1000 μS·cm⁻¹时，优化后的V₂O₃@PC电极具有高达2.20 mmol∙g⁻¹的脱盐容量，0.13 mmol∙g⁻¹∙min⁻¹的脱盐速率，62%的水回收率以及24.0 Wh∙m⁻³的低能耗。

在CO₂加氢领域，MoS₂催化剂表现出独特的潜力。然而MoS₂的边缘S空位对CH₄的生成更有利，这限制了目标产物甲醇的选择性。本工作中，我们发现，通过掺杂K助剂可以显著提高MoS₂催化CO₂选择性加氢制甲醇的性能，而未修饰的MoS₂主要产生CH₄。通过一系列的表征研究，我们发现，K原子更倾向于稳定在MoS₂的边缘位点上，并向MoS₂转移电子，从而增强了MoS₂边缘位点的碱性。这有助于CO₂的吸附活化，并以较低的能垒解离为CO。此外，K助剂还有助于调控CO中间体定向转化为甲醇而非CH₄。这一发现拓展了MoS₂材料在CO₂合成甲醇中的应用。通过掺杂K助剂，我们能够更高效地利用MoS₂催化CO₂转化为甲醇，对于减缓气候变化和开发清洁能源具有重要意义。

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%。

采用溶剂热法合成了一系列Cs₂NaBiCl₆: Mn²⁺与Cs₂Na_1-xK_xBiCl₆: Mn²⁺荧光粉，并通过理论计算与实验表征相结合的方式系统研究了其晶体结构和发光性能。结果表明，Cs₂NaBiCl₆: Mn²⁺体系表现出以[BiCl₆]^3-八面体为中心的局域激发吸收近紫外光，随着Mn²⁺掺杂浓度的增加，[BiCl₆]^3-向Mn²⁺发生能量转移，从而促进了Mn²⁺的d轨道之间的电子跃迁并产生橙黄色发光。进一步引入K⁺后，Cs₂NaBiCl₆: Mn²⁺发光强度和颜色纯度得到提升。实验证实K⁺的引入有效调谐了Cs₂NaBiCl₆: Mn²⁺的态密度组成，促进了[BiCl₆]^3-的 ¹S₀→³P_{1, 2}电子跃迁，增强了Cs₂NaBiCl₆: Mn²⁺的发光强度，并利用CIE软件计算得到其色纯度为93.58%。最终结果表明，Cs₂Na_1-xK_xBiCl₆: Mn²⁺具有较强的橙黄色发光特性。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)在光催化制备过氧化氢(H₂O₂)领域有巨大潜力。然而，低的两电子氧还原活性严重限制了g-C₃N₄的光催化产H₂O₂效率。在这项研究中，我们通过两步煅烧法在KI晶体表面重新晶化传统g-C₃N₄材料，合成了钾掺杂的高晶化g-C₃N₄光催化剂(CN-K)。所制备的CN-K光催化材料具有更高的面间结晶度、更窄的禁带宽度和更小的颗粒尺寸(大约20到50纳米)。更重要的是，掺入的钾原子作为优异的催化位点可以增强O₂吸附和稳定*OOH中间体，从而提高钾掺杂高晶化g-C₃N₄光催化剂的两电子氧还原活性。其中CN-K(1:6)样品具有显著增强的光催化产H₂O₂速率(7.8 mmol·L^-1·h^-1)，且在420 nm下的表观量子效率为5.17%，光催化活性是传统块状g-C₃N₄样品的220倍。这项研究不仅揭示了杂原子提高g-C₃N₄光催化剂两电子氧还原活性的机理，而且为设计高效g-C₃N₄基光催化剂提供了新的见解。

以V₂O₅/TiO₂催化剂为基体，制备了一系列Ce、Mn改性催化剂，并结合氮气吸附-脱附、X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜分析了催化剂的结构及活性组成，探究了其反应活性。结果表明，制备的改性V₂O₅/TiO₂催化剂分散性好，Ce-Mn双金属改性提高了催化剂的NH₃转化率和N₂选择性。Ce、Mn负载量(Ce或Mn与TiO₂的质量比)分别为8%、6%时，310℃下改性材料的NH₃转化率为100%，N₂选择性为78%。原位漫反射傅里叶变换红外光谱表征显示催化剂表面羟基吸附的NH₃会优先参与反应，温度升高后催化剂表面的Brønsted和Lewis酸位点上吸附的NH₃开始参与反应，较高温度下Lewis酸位点是主要的NH₃转化位点。

钠离子电池被广泛研究用于储能应用，但实现同时具有高能量密度、稳定性和快速充放电性能的正极材料仍然是一个关键的挑战。本研究合成了一系列NASICON型Na_3.5−xMn_0.5V_1.5−xZr_x(PO₄)₃/C材料，并掺入Mn、V和Zr元素探讨其对电化学性能的影响。通过在Mn和V的基础上引入Zr，提出一种激活V⁴⁺/V⁵⁺氧化还原反应新的策略，从而提升能量密度。此外，Zr掺入通过拓宽离子通道并产生额外的钠离子空位，显著促进钠离子迁移，增强电极反应动力学和整体性能。结果表明，Na_3.4Mn_0.5V_1.4Zr_0.1(PO₄)₃/C材料表现出优异的循环稳定性，在800次循环后保持90%的容量，并具备高倍率性能(20C时，放电比容量为84 mAh∙g⁻¹)，显著优于原始的Na_3.5Mn_0.5V_1.5(PO₄)₃/C材料。该研究为开发高效且可持续钠离子电池提供了有效途径。