自由基物种的电子富裕或缺少程度以及极性效应是支配其反应性和选择性的关键因素。一般来说，自由基可以根据电负性、反应性能或得失电子后物种的稳定性等划分为亲核自由基和亲电自由基。本文着重介绍一系列常见碳原子中心自由基和杂原子中心自由基的亲核性或亲电性的分类原则和方法，同时提供若干合成化学中的具体应用实例。

双酮化合物与等物质的量的碳化钾(KC₈)和二(五氟苯基)氯硼烷一锅法直接合成了一系列含硼中性自由基二聚体1~3。利用核磁共振和单晶X射线衍射表征了该系列化合物的结构。晶体结构解析表明，3种化合物均为三斜晶系P1空间群。1的晶胞参数为a=0.914 93(3) nm，b=1.292 24(4) nm，c=1.526 46(6) nm，α=108.715(2)°，β=103.002(2)°，γ=102.557(2)°；2的晶胞参数为a=1.197 14(5) nm，b=1.352 20(6) nm，c=1.352 20(6) nm，α=96.108 0(10)°，β=105.189(2)°，γ=102.557(2)°；3的晶胞参数为a= 1.190 50(15) nm，b=1.362 4(2) nm，c=1.848 3(3) nm，α=77.376(6)°，β=79.817(5)°，γ=102.557(2)°。3种化合物均形成了四配位的硼中心，且其分子骨架分别以“头碰头”和“肩并肩”的形式发生σ二聚。结合密度泛函理论计算研究了其二聚键长的变化规律和可能的反应机理，晶体数据和理论计算数据显示，分子的二聚键长受骨架的共轭程度和二聚碳取代基的空间位阻效应协同影响。测试了3种分子的紫外可见吸收光谱和荧光发光性质，结果发现三者均在414 nm附近出现明显的吸收峰。荧光测试显示，二聚体2在480 nm处有发光峰，且荧光发射峰随溶液浓度增加发生轻微红移。

A novel one-dimensional (1D) polycarbonyl coordination polymer [Cu(BGPD)(DMA)(H₂O)]·DMA (named Cu-BD, H₂BGPD=N, N′-bis(glycinyl)pyromellitic diimide; DMA=dimethylacetamide) was synthesized, and evaluated as a cathode material for lithium - ion batteries (LIBs) for the first time. The electrochemical performance study revealed that the Cu-BD cathode exhibited better cycling stability and a specific capacity of 50 mAh·g^-1 after 100 cycles at a current density of 50 mA·g^-1. The study of the reaction mechanism for the Cu-BD electrode discloses that both BGPD^2- ligands and Cu(Ⅱ) ions may take part in the electron-transfer process during charging and discharging.

采用两步法合成了sod基系列分子筛(EMT、FAU、SOD)，并通过离子交换法引入Ag⁺得到载银分子筛，通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)证明离子交换前后分子筛骨架结构和晶粒尺寸没有发生明显变化；通过红外光谱(IR)、热重(TG)证明制得的载银分子筛具有良好的稳定性；对获得的载银分子筛进行了Ag⁺释放实验与抗菌能力测试，考察了分子筛种类和晶粒尺寸对抗菌性能的影响。结果表明具有笼状结构的FAU与EMT分子筛因可储存更多的Ag⁺而具有更好的抗菌性能，而具有超笼结构的FAU分子筛抗菌性能最优。通过对比不同晶粒尺寸载银FAU分子筛抗菌数据发现，晶粒尺寸为100 nm的载银FAU分子筛因外表面丰富的抗菌活性位点以及其内部可以储存并不断释放Ag⁺而具有最优的抗菌性能和抗菌寿命。而晶粒尺寸为10 nm的载银FAU分子筛由于晶粒尺寸较小、外比表面积大、扩散路径短，Ag⁺的释放速率最快，抗菌效率最高。

锌离子电池（ZIBs）由于其安全性、可持续性、成本效益和高能量密度而越来越受欢迎，有望成为锂离子电池（LIBs）的替代品。目前对锌离子电池已经进行了广泛的研究。然而，锰基正极材料在锌离子电池中的应用带来了挑战，特别是金属溶解和材料不稳定性等问题。这些挑战导致电池循环稳定性较差，阻碍了锌离子电池发展的进程。本文概述了锌离子存储机制，阐明了锰基正极材料面临的挑战，并提出了改善其性能的优化策略。最后，讨论了锰基正极材料的潜力。

作为一种清洁的太阳能转换技术，半导体光催化为应对世界能源危机和环境污染治理提供了重要技术途径。而在不同类型的光催化剂中，铋基材料凭借其特有的晶体结构、可调的能带宽度、多样的化学组成，以及在光催化领域所具有的广泛前景而备受关注。尽管如此，当前关于铋基光催化剂的开发还不够完善，仍需要大量研究和讨论。为了提高铋基材料的催化性能，并克服目前低光利用效率、选择性差和成本高的挑战，对其结构、合成和结构调控方法的全面理解必不可少。因此本文系统论述了在太阳能应用领域，铋基光催化剂的合理设计与最新进展。这篇文章首先概述了多种铋基光催化剂的近期科研动态，包括层状铋化合物、铋元素、BiVO₄、Bi₂S₂和Bi₂O₃等材料。其次，归纳了铋基光催化剂的主要合成方案，并介绍了提高催化活性的结构调控方法。接着，强调了铋基材料在CO₂还原、光解水、N₂固定、NO_X去除、H₂O₂生产以及选择性有机反应等多种领域潜力巨大。此外，文章还深入探讨了用于铋基光催化剂的先进原位分析手段。最后，本综述明确了现存的发展障碍，并预测了铋基光催化剂的未来发展前景。本综述有望为深入理解和合理设计高性能铋基材料提供全面指导，推动环境与能源领域的创新应用，助力实现双碳目标和可持续发展。

导电水凝胶兼具生物医用材料和导电材料特征，可应用于医疗康复、运动监测和人机交互等领域。为提高柔性电子学专业本科生的创新意识与实验技能，本实验设计了一种纳米凝胶材料交联的导电水凝胶，通过探索加聚型水凝胶聚合过程中引发剂浓度和交联机制，阐明材料结构组分对水凝胶基柔性电子器件使用耐久性能及传感性能的影响。通过创新实验设计，柔性电子学专业本科生可以学习到高分子乳液聚合、水凝胶制备以及应力应变传感性能表征等知识点，深入理解交联剂结构设计对材料功能性的影响。此外，本实验还设计了基于水凝胶柔性电子传感器的可穿戴传感系统，通过集成可控制小车移动的智能手套，以及用于控制电脑游戏的水凝胶控制器，将前沿科研与本科实验教学任务紧密结合，有利于激发柔性电子、材料、电子信息等专业本科生对于科研的兴趣和创新探索的科研精神。

将本科生国家级大学生创新训练计划项目(电催化苄位硫氰基化反应研究)的研究成果转化为本科新创有机化学实验。有机电合成具有绿色、可控、反应易放大等优势，近年来成为有机合成研究的热点领域，然而电化学促进的有机反应尚未在本科有机化学实验教学中予以推广。本实验使用易得的异硫氰酸三甲基硅酯，在室温下实现了电化学促进对溴乙苯的直接硫氰基化。通过将“国创项目”科研成果引入本科有机化学实验教学，引导学生树立创新意识和“绿色合成”理念。

设计了不同晶粒尺寸的Ni纳米粒子催化剂及其制备生物燃料的综合化学实验。通过常规浸渍法制备了Ni/CeO₂、Ni/CeO₂-SiO₂和Ni/SiO₂三种纳米催化材料，借助X射线粉末衍射(XRD)，X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)等对其进行了物理化学性质表征。通过参与催化剂合成、结构表征及其性能评价的全链条科研基本训练过程，不仅能够培养学生的综合实验技能，还能提升其科研素养，启发学生发现物质结构与性能之间内在规律，激发学生对探索未知科学领域的兴趣。该实验以“能源危机”为话题开展课程思政，加强学生对我国能源与环境危机现状的认识，引导学生从自我做起爱护环境。

钠离子电池由于资源储量丰富、原料成本低廉、低温和快充性能优异等特点，在电网储能和低速交通领域可与锂离子电池形成互补，具有十分可观的应用前景。正极材料是影响电池整体性能的核心，它既是钠离子电池比能量提高的瓶颈，也是决定电池成本的最重要因素。低成本铁基聚阴离子正极材料由于结构稳定性好、安全性高、随充放电体积应变小等优势，从基础研究到成果产业化方面均受到广泛关注。本文综述了钠离子电池铁基聚阴离子正极材料的最新进展，包括铁基磷酸盐、铁基氟磷酸盐、铁基焦磷酸盐、铁基硫酸盐、铁基混合聚阴离子化合物等。系统分析讨论了各类铁基聚阴离子材料的晶体结构、制备方法、储钠机理和改性策略等，揭示铁基聚阴离子材料化学组成、结构调控与性能提升的构效关系。展望了铁基聚阴离子正极材料从实验室基础研究走向大规模产业应用过程中面临的挑战和对策建议。为新型低成本、高比能正极材料的探索开发和钠离子电池的产业化推进提供理论和技术指导。