人工智能生成内容(AIGC)——由AI系统无需人工干预自主生成的内容——已显著提升多个领域的效率。然而，材料科学中的AIGC技术面临双重挑战：既要高效发现超越现有数据库范围的新型材料，又需确保晶体结构的对称性与稳定性。为应对该挑战，我们开发了T2MAT(文本到材料)，这是一种端到端智能体，能够通过全面探索化学空间并结合全自动第一性原理验证，将用户输入的文本转化为超越现有数据库范围、具有目标性能的新型材料结构的逆向设计。此外，我们提出CGTNet (晶体图变换器网络)，这是一种专门用于捕捉长程相互作用的图神经网络，可显著提高性质预测的准确性和数据效率，从而增强逆向设计的可靠性。通过这些创新，T2MAT降低了对人类专业知识的依赖，加速了高性能功能材料的发现，为真正全自动的材料设计铺平了道路。

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。

铬黑T是一种常见的金属离子指示剂，其颜色随溶液pH值不同而变化，且与其金属离子络合物颜色有明显差异，可有效指示反应终点，在分析化学领域有广泛应用。本文用计算化学方法研究了铬黑T及其典型金属离子(Mg²⁺、Ca²⁺)络合物的分子结构，计算了它们的紫外可见光谱，分析了其分子结构与电子光谱之间的内在关联，并使用紫外-可见吸收光谱法测定了不同pH值的铬黑T溶液及其钙、镁络合物的吸收光谱。理论与实验研究相结合阐释了铬黑T指示剂的显色和变色原理，研究结果有助于加深对铬黑T结构-性能关系的理解。

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。

与助催化剂形成异质结，通过调整活性位点的电子结构和电荷输运来提高Ni₂P的电催化活性是一种可行的方法。本文成功构建了一种高效的Cu₃P/Ni₂P异质结催化剂，其中Cu₃P本身仅作为助催化剂，通过调节Ni₂P的电子转移和表面重构来提高电催化活性。结果表明，在10 mA∙cm⁻²的电流密度下，Cu₃P/Ni₂P具有优异的析氧反应(OER)活性，过电位为213 mV。结合实验结果和理论计算可知，Cu₃P助催化剂可以有效调整Ni中心的电子结构，实现电荷重分布，降低反应能垒，从而显著提高OER催化活性。此外，Cu₃P助催化剂诱导的丰富的晶界和晶格畸变促进了表面重构，形成Ni₅O(OH)₉，为OER提供了有效的活性位点。本工作通过引入助催化剂构建了一种新型异质结电催化剂，为优化过渡金属磷化物的电催化性能提供了一条有效途径。

Bi₂Te₃钾离子电池负极存在结构不稳定性和电化学反应动力学缓慢问题。本研究在手风琴状MXene基底上生长棒状Bi₂Te₃，随后利用P掺杂制备了高性能P-Bi₂Te₃/MXene超结构。这种新型负极具有丰富的Te空位和良好的自适应特性，展现出优异的循环稳定性(在0.2 A·g⁻¹电流密度下200次循环后可逆容量为323.1 mAh·g⁻¹)和出色的倍率能力(20 A·g⁻¹时可逆容量为67.1 mAh·g⁻¹)。动力学分析和非原位表征表明，该超结构具有优异的赝电容特性、出色的K⁺离子扩散能力以及可逆的嵌入反应和转化反应机理。

钠离子电池在启动电源、储能调频等功率型应用中潜力显著，其发展亟需兼具高倍率性能和长循环稳定性的正极材料。传统P2-Na_0.67Ni_0.33Mn_0.67O₂材料虽具有高能量密度优势，但在高电压下会出现结构退化，影响其作为功率型电源的长期可靠性。在此，本研究采用多元素掺杂的策略，设计了P2-Na_0.67Zn_0.05Ni_0.23Fe_0.1Mn_0.57Ti_0.05O₂正极材料。该材料通过抑制高电压相变，提升了结构稳定性，在3C高倍率下循环300次后仍具有85%以上的容量保持率，展现出优异的倍率和循环性能，为功率型钠离子电池正极的设计提供了思路。

尿素电解对于发展可持续、清洁的能源转化技术，以应对全球能源短缺和环境问题的挑战具有重要意义。因此，设计有效的尿素氧化电催化剂，深入了解中心金属离子的电子环境，对实现高性能的尿素基能量转换技术具有重要意义。在本文中，我们成功合成了分层结构的Ni₂P纳米片@纳米棒，简称P-Ni₂P HNNs，作为能够提高尿素氧化反应效率的高效电催化剂。这一催化剂的设计采用了水解共沉淀-氧化工艺和磷取代法。X射线吸收精细结构谱分析表明，P-Ni₂P HNNs具有较高的尿素氧化电化学活性，其中Niⁿ⁺金属的电子结构能够增强Ni―O―O键的耦合，从而提高了尿素氧化反应的动力学性能。由于Niⁿ⁺金属活性中心以及结构的巧妙设计，P-Ni₂P HNNs表现出卓越的尿素氧化反应活性和稳定性。在10 mA∙cm⁻²时，其过电位低至132 mV，Tafel斜率为33.7 mV∙dec⁻¹，同时在10 mA∙cm⁻²时的稳定性可达6 h。此外，采用P-Ni₂P HNNs-2/NF作为阳极组装成尿素电解电池。该装置在10 mA∙cm⁻²时获得1.411 V的低电位，在1.595 V时可达100 mA∙cm⁻²的高电流密度。本研究提供了一种有效可行的方法，用于设计高效的镍基磷化催化剂，有望推动磷化物在各种能源相关应用方面的进一步研究。

针对当前物理化学教学中存在的诸多问题，本文以物理化学中“电解质溶液的电导”这一教学内容为例，提出了一种基于教学目标导向、以学生为中心的教学改革策略。通过拓展传统的“课前预习、课堂讲授、课后作业”模式，结合课程思政理念，引入双线P-BOPPPS-E教学模式，并采用过程性考核评价方案对教学效果进行系统性量化评估。该教学体系旨在激发学生的学习主动性，全面提升学生的“知识-能力-素质”三位一体的综合能力，为物理化学教学改革提供有效的理论支持和实践指导。

This paper delves into the theoretical mechanisms of the electronic structure and optical properties of aluminum-based semiconductors (AlX, X=N, P, As, Sb) and indium-based semiconductors (InX, X=N, P, As, Sb) as potential materials for optical devices. Band structure calculations reveal that, except for InSb, all other compounds are direct bandgap semiconductors, with AlN exhibiting a bandgap of 3.245 eV. The valence band maximum of these eight compounds primarily stems from the p-orbitals of Al/In and X. In contrast, the conduction band minimum is influenced by all orbitals, with a predominant contribution from the p-orbitals. The static dielectric constant increased with the expansion of the unit cell volume. Compared to AlX and InX with larger X atoms, AlN and InN showed broader absorption spectra in the near-ultraviolet region and higher photoelectric conductance. Regarding mechanical properties, AlN and InN displayed greater shear and bulk modulus than the other compounds. Moreover, among these eight crystal types, a higher modulus was associated with a lower light loss function value, indicating that AlN and InN have superior transmission efficiency and a wider spectral range in optoelectronic material applications.