蛋白质-配体的结合过程伴随着复杂的结构变化, 在分子模拟可及的时间尺度内难以完全捕获, 这使得准确估计蛋白质-配体的结合自由能十分困难. 一种有效的解决途径是采用几何约束减小需要采样的构象空间, 再通过后处理方式扣除约束的影响. 本文综述了三种几何约束策略——漏斗状约束、球形约束和七自由度约束与自由能计算算法结合准确计算结合自由能的原理和进展, 重点概述理论严谨的七自由度约束的最新进展以及与Alchemistry或重要性采样方法的联用策略, 最后, 讨论了如何针对不同体系选择合适的计算策略以及蛋白质-配体准确结合自由能计算在药物设计等领域中的挑战和前景, 并提出了将上述方法进一步运用于研究更复杂的蛋白质-蛋白质问题的可能性.

硅卡宾（R₂Si：，silylene）是卡宾的相似体，可以作为配体与金属形成配合物.由于硅的原子半径比碳大，硅卡宾可与Lewis碱配位形成三配位甚至四配位的化合物同时保持很强的配位能力.因此，硅卡宾兼具卡宾和膦配体的结构特征，在稳定新颖的金属配合物及均相催化领域或具有更大的调控空间.本工作报道硅卡宾铁氮气配合物[PhC （t-BuN）₂SiCH₂C （t-Bu） NAr]FeN₂（D，Ar＝2，6-（i-Pr）₂C₆H₃）催化的炔烃的选择性硼氢化反应.研究发现，该配合物对炔烃的硼氢化反应具有很好的区域及立体选择性，主要生成E式构型产物并表现出很好的官能团耐受性.该研究表明，硅卡宾对过渡金属催化具有很好的调控作用，具有很好的研究潜力.

温控近红外光谱在混合体系定量分析以及分子间相互作用分析中已得到应用.本工作利用互因子分析方法（MFA）探索了温控近红外光谱技术测定血清样品中低浓度葡萄糖含量的可行性.测量了不同温度下葡萄糖含量分别为1.0～15.0mmol/L和0.0～1.0 mmol/L的两组血清溶液的近红外光谱，并利用MFA进行了定量计算.结果表明，利用该方法可以实现样品中微量葡萄糖的准确定量，MFA提取的标准信号（SS）的相对强度和葡萄糖浓度之间的线性相关系数R分别为0.9923和0.9895，预测均方根误差（RMSEP）分别为0.35和0.07 mmol/L.

本工作通过“碳酸盐共沉淀-沉淀转化-固相反应”方法，实现磷酸锂原位包覆和改性富锂锰基锂离子电池正极材料Li_1.2Mn_0.54Co_0.13Ni_0.13O₂，研究了磷酸锂包覆层的形成过程及其对电化学性能的影响.结果显示，碳酸盐前驱体经沉淀转化反应原位形成磷酸镍包覆层，与锂源混合煅烧，最终转化为厚度小于30 nm的磷酸锂包覆层.该材料组装的半电池在125 mAh·g^-1电流密度下循环175圈后容量达191.1 mAh·g^-1，容量保持率为81.8%，平均每圈电压衰减仅为1.09 mV.磷酸锂包覆层缓解了材料表面与电解液之间的副反应，抑制了不可逆相变和过渡金属溶出，同时磷酸锂作为锂离子导体促进锂离子传输.本工作表明沉淀转化法原位包覆磷酸锂是提升富锂锰基正极材料性能的有效途径.

本工作通过两步后合成方法，使用脱铝Si-beta分子筛和双（环戊二烯基）二氯化钼（Cp₂MoCl₂）制备了一系列Mo负载的Mo/beta分子筛材料.通过一系列谱学技术对Mo/beta进行表征分析，发现以beta分子筛为载体材料，可以将孤立的钼物种以（Si-O）₂Mo（=O）₂的形式稳定限域于BEA分子筛结构中.将所制备的Mo/beta分子筛应用于模拟柴油催化氧化脱硫（ODS）反应中，考察了不同的载体、钼负载量、温度和反应底物随着反应时间的变化，并进行典型动力学分析.源于BEA分子筛结构限域以及结构明确的孤立双氧钼物种，实验所制备的1% Mo/beta催化剂对模拟柴油中二苯并噻吩等模型杂环硫化合物表现出优异的氧化脱除效果，并成功解决了传统Mo/SiO₂催化剂钼物种流失、循环稳定性差的缺点，具有工业应用前景.

手性金属-有机框架具有框架结构多样性和功能可调性等特点，在对映异构体的识别与分离和不对称催化等领域中具有重要的应用.近年来，关于手性金属-有机框架的应用还扩展到其它研究领域，如在圆偏振荧光和手性铁电体等方面的研究中.与非手性金属-有机框架相比，手性金属-有机框架的设计不但要考虑手性的引入途径，还要考虑其结晶与纯化，因此在合成上相对困难.本综述论述了三种构筑手性金属-有机框架的有效策略，包括直接利用手性配体合成、非手性配体的自发拆分或手性模板诱导合成和非手性金属-有机框架的手性化.对近年来手性金属-有机框架在手性分子识别、对映异构体分离、不对称催化、圆偏振荧光以及手性铁电体等方面的研究进展进行了讨论.

N-型亚铁磁体可以在场冷时呈现负磁化行为，但在1 T强场场冷时依然能够保持负磁化行为的化合物却很罕见.本工作以CH₃NH₃⁺为客体阳离子，成功构筑了一例红砷镍矿（4⁹.6⁶）（4¹².6³）结构的混价态甲酸铁化合物[CH₃NH₃]_n[Fe^IIIFe^II（HCO₂）₆]_n（1），在1 T强场下呈现负磁化行为.1中甲酸根采用反，反模式连接Fe^II和Fe^III形成三维阴离子框架，八面体配位构型的Fe^II和Fe^III分别处于（4⁹.6⁶）和（4¹².6³）节点，而CH₃NH₃⁺则填充在框架空隙中平衡电荷.量热、介电和单晶X-射线衍射测试结果表明，1中存在由CH₃NH₃⁺无序-有序转变诱导的结构相变并伴随介电弛豫.磁性研究表明Fe^II和Fe^III之间存在较强的反铁磁耦合，但在冷却过程中Fe^II和Fe^III构成的亚晶格磁有序程度存在较大差异，且具有较小自旋的Fe^II磁矩先于Fe^III磁矩有序且平行于外加磁场，导致温度进一步降低时1呈现出负磁化行为，这表明1是一例罕见的N-型亚铁磁体.此外，1在1 T外加冷却场中依然能保持负磁化行为，表明1中存在较强的磁各向异性.值得注意的是，在100 Oe外场下冷却到17 K后，1呈现出正场调制的磁极翻转行为.进一步研究表明，1的场冷磁滞回线呈现不对称形状，并向冷却场方向发生偏转，其有效矫顽力（H_C^eff=（H⁺-H^-）/2）和交换偏置场（H_EB=（H⁺+H^-）/2）分别为21716 Oe和3322 Oe.总之，本研究表明客体分子尺寸和形状能够有效调控红砷镍矿结构中Fe^II的磁各向异性，从而实现较高的磁极翻转场、矫顽力和交换偏置场.

镧系元素由于其优异的发光特性，如长寿命的激发态、尖锐的线状发射带和较大的Stokes位移等，在发光材料中表现出极大的优势，被越来越多地应用于高级功能发光材料的设计中.而环糊精作为第二代超分子主体分子具有易于功能化修饰以及特异性结合发光客体等优势而被广泛地用于构筑发光材料、荧光传感等超分子体系.作者从基于环糊精的镧系稀土配位化合物超分子组装体的构筑出发，对不同镧系环糊精发光材料的最新研究进展进行综述，为开发构筑新型多功能化镧系发光材料提供参考.最后，提出了稀土发光材料目前所遇到的科学问题，并对基于环糊精稀土发光材料的发展方向进行了展望.

过渡金属催化的偶联反应是构筑C-C键的高效方法，在有机合成中得到了广泛的应用.然而，相对于Heck反应、Negishi偶联与Suzuki偶联等构筑C（sp²）-C（sp²）键的反应，过渡金属催化的构筑C（sp³）-C（sp³）键的偶联反应较难进行，发展较晚.近年来，烷基-烷基C-C键偶联反应受到广泛的重视，一些高效催化剂被开发出来，其中镍催化剂展示出独特的催化活性和选择性.本文将综述镍催化烷基-烷基C-C键偶联反应最新研究进展，主要包括烷基亲电试剂与金属有机试剂交叉偶联反应、导向基参与的C（sp³）-H键活化的偶联反应、镍-光反应催化剂协同催化偶联反应、烷基亲电试剂与亲电试剂的还原偶联反应和镍催化烯烃加成反应等.

报道了铜催化苯甲酰亚胺高烯丙酯底物的分子内胺化全氟烷基化反应. 该反应以全氟碘代烷为全氟烷基化试剂, 醋酸铜为催化剂, 邻菲啰啉为配体, 在醋酸银存在下以中等的收率实现苯甲酰亚胺高烯丙酯底物末端双键的胺化全氟烷基化, 最终生成1,3-噁嗪类分子. 多种官能团取代的苯甲酰亚胺高烯丙酯和具有不同碳链长度的全氟碘代烷烃都能适用于该反应, 为多氟烷基取代的1,3-噁嗪类化合物的合成提供了一种简洁的方法. 多氟烷基取代的1,3-噁嗪类化合物还可在温和条件下高效转化为γ氨基醇衍生物. 初步的机理研究证明该反应经历了全氟烷基自由基对碳碳双键的亲电加成, 之后苯甲酰亚胺基团作为分子内亲核性胺源经历分子内亲核取代途径生成1,3-噁嗪骨架.

酯的均相催化氢化是合成醇的重要方法，在精细化学品生产中有重要用途.用氢气还原酯是绿色、原子经济和可持续的化学转化方法.尽管仍然存在巨大的挑战，酯的均相催化氢化研究在过去十年里取得了令人瞩目的进展，出现了许多过渡金属催化剂，其中包括钌、锇、铱等贵金属催化剂，以及铁、钴和锰等丰产金属催化剂.金属催化剂中的配体也得到了极大的拓展，出现了包括二乙胺和吡啶等为骨架的系列三齿钳形配体，具有联吡啶和吡啶骨架的四齿配体，以及双胺、胺基膦、吡啶胺和胺卡宾等类型的双齿配体.酯均相催化氢化的效率也得到了显著的提高，催化氢化乙酸乙酯和苯甲酸乙酯等标准底物的转化数最高可达到90000.酯的不对称催化氢化合成手性伯醇也取得了突破，酮酸酯、消旋δ-羟基酯和α-芳基/烷基取代内酯的不对称催化氢化为光学活性手性二醇的合成提供了高效新方法.本论文主要从酯氢化中配体和催化剂的发展以及酯的不对称催化氢化两个方面综述酯的均相催化氢化近年来所取得的研究进展.

具有白光发射性质且发光可调的超分子水凝胶在发光材料和荧光检测领域具有广泛的应用前景.采用双（2-氨基丙基醚）聚丙二醇（PPG-NH²）链穿线带有正电荷的6-乙二胺修饰β-环糊精构成准轮烷，进而与锂皂石作用构筑了超分子水凝胶，并通过流变、zeta电势和扫描电镜等手段对凝胶性质进行了表征.当将扭曲分子内电荷转移（TICT）型的有机染料分子硫黄素T（ThT）和碘化4-[4-（二甲基氨基）苯乙烯基]-1-甲基吡啶鎓（DASPI）引入到水凝胶中，这两种有机染料能够在凝胶相中发生荧光共振能量转移（FRET），从而产生包括白光在内的不同颜色的荧光发射.本研究为水基超分子发光软材料提供了一种新的构筑方法.

氢键对于蛋白质等生物分子的结构与功能具有重要影响.基于近红外光谱对含氢基团的高灵敏响应及其温度效应，研究了脂肪胺中氮氢基团的结构及相互作用.采用独立成分分析对不同温度、不同浓度样品的光谱进行分析，得到光谱中的三种独立成分，分别对应于氮氢基团的非氢键键合、线型氢键键合和环状氢键键合三种结构形式.随着温度的升高，两种键合形式的氮氢基团逐步转化为非氢键键合形式.环状键合的氮氢基团先解离为线型键合形式，再解离为非氢键键合形式.随着脂肪伯胺侧链的增长，NH基团的光谱吸收受温度影响减弱，且线型键合形式受温度的影响较环状键合形式小.

钠离子电池因地壳中丰富的钠资源以及金属钠与金属锂之间具有相似的物化性质等特点，成为后锂时代电池的候选者之一，然而较大的钠离子半径影响了其体系的动力学性能及离子迁移速率，因此寻找合适的电极材料成为其发展的关键.二硫化钒作为过渡金属硫属化合物，具有类石墨烯的层状结构，为钠离子的储存提供了足够的空间，同时其出色的导电性能也为其作为高性能钠离子电池的电极材料提供了保证.利用水热法与超声剥离法，可控制备出三种堆叠密度不同的铜钱状二硫化钒（VS₂-Long、VS₂-Middle、VS₂-Short），并将其用于储钠性能研究.结果表明，堆叠程度最低的VS₂-Short因其形貌结构特点而拥有较多的活性位点及较高结构稳定性，在100 mA·g^－1的电流密度下，循环300圈后容量高达410 mAh·g^－1；电流密度为2000 mA·g^－1，可逆容量仍高达333 mAh·g^－1.此外，还研究了二硫化钒作为钠离子电池电极材料的储能机制，通过非原位X射线粉末衍射（XRD）及透射电子显微镜（TEM）观测发现：放电过程中，电压在2.5～1.0 V发生嵌钠反应生成Na_xVS₂，之后逐渐开始转化反应生成Na₂S和V；充电时Na₂S和V转化生成Na_xVS₂，并最终脱钠生成VS₂，即在0.2～2.5 V间VS₂表现为嵌入转化的储钠机制.

设计合成了三种含苯并噻二唑的吩噻嗪类有机染料光敏剂JY50~JY52，在对其光物理和电化学性质进行研究的基础上，使用三种染料对纳米TiO₂电极进行敏化制备太阳能电池器件，并系统研究了其光电转化效率及电荷传输阻抗等光伏特性.研究结果表明，在染料分子中引入共轭基团有助于其摩尔吸光系数的提升，从而提升光电流.两个长烷基链的引入能够有效地抑制染料分子激发态电子在TiO₂光阳极表面的电子复合，从而提升其电子注入效率.其中，在AM 1.5（100 mW·cm^-2）的模拟光强下，基于碘电解质的染料JY51电池器件获得了7.61%的光电转化效率.

三氟甲基自由基源（·CF₃）是发展自由基三氟甲基化反应的基础.采用密度泛函理论（M06-2X），系统研究35个常见三氟甲基源释放CF₃自由基的能力（TR^·DA：trifluoromethyl radical donor ability）及可能的途径.计算结果表明，35个三氟甲基源通过化学键均裂释放三氟甲基自由基所需能量跨度为-21.5至95.2 kcal·mol^-1.单电子转移、卤键和硫键给体（halogen/chalcogen-bond donor）可促进CF₃自由基释放.相关研究结果将有助于理解和设计新自由基三氟甲基化试剂和反应.

过渡金属催化卡宾对O-H键的不对称插入反应是合成手性醇及其衍生物的直接方法.近年来，人们发展了多种手性催化剂实现了重氮酯衍生的金属卡宾对醇、酚、羧酸甚至水的O-H键的高对映选择性插入反应，但是重氮酮作为卡宾前体的不对称O-H键插入反应鲜有成功的例子.以非手性双铑络合物和手性螺环磷酸组成的协同催化体系，首次实现了α-重氮酮对醇的O-H键的不对称插入反应，获得了较高的收率和高达95%ee的对映选择性.反应为手性α-烷氧基酮这类重要手性化合物提供了高效的合成方法.还通过密度泛函理论计算，对反应机理进行了初步研究，发现水很可能参与了手性磷酸促进的烯醇中间体质子转移过程.

废弃电池中活性材料再利用是目前处理废弃的一次电池既节约又节能的方法.基于此，本工作详细地研究了废弃的Li-AgVO₃一次电池作为可充Li-O₂电池的再利用.结果显示放电后的Li-AgVO₃电池可以作为Li-O₂电池被再次激活.在Li-AgVO₃电池放电过程中，原位生长在钒氧化物电极上的银纳米颗粒可以进一步有效地催化Li-O₂电池中氧还原和氧析出反应（ORR/OER）.通过控制Li-AgVO₃一次电池的放电深度，可以得到具有不同尺寸和分布状态的Ag纳米颗粒的银/钒氧化物复合电极.将这些不同放电状态的复合电极作为Li-O₂电池的空气正极并测试了它们的电化学性能.电化学测试结果表明，放电到2.3 V的复合电极电化学性能最优，比容量高达9000 mAh·g_carbon^-1，充放电过电位最低，可稳定循环95周.其优异电化学性能归因于银纳米颗粒合适的尺寸和均匀的分布，明显提高了电极导电能力并为ORR/OER电催化反应提供了丰富的活性位点.

钠离子电池作为一种新型的化学电源，因钠资源储量丰富、成本低廉等优势，在规模储能领域具有应用前景，近年来受到了人们的广泛关注.为了获得比能量高、循环寿命长和快速充放电能力强的先进钠离子电池，人们正致力于开发比容量高、循环性能好和倍率性能佳的储钠电极材料和离子电导率高、电化学窗口宽的功能电解液，并取得了重要进展.目前，有前景的正极材料主要有高容量的层状氧化物、高电位的氟磷酸盐和长寿命的磷酸盐；可用的负极材料主要包括循环稳定性强的钛基层状氧化物和碳材料、比容量大的金属/非金属单质和低成本的金属化合物；有效的功能电解液有酯类电解液和醚类电解液.本综述详细总结了上述几类电极材料和电解液的最新研究进展，重点介绍了它们的电化学性质、科学难题及解决策略.

近红外光谱的温度效应已得到关注,在结构分析和定量分析方面得到了尝试.以直链烷烃为例,对烷烃有机体系近红外光谱的温度效应进行了研究.采集了20~60℃范围内五种直链烷烃(正己烷到正癸烷)及其混合物的近红外光谱并进行了对比分析,仅发现某些谱峰的强度随温度发生微小变化.采用交替三线性分解算法对光谱数据进行了解析,考察了光谱的特征以及随温度和结构的变化.结果表明,链端C₂H₅和链中CH₂基团的光谱受温度的影响不同,但其光谱信号的强度与温度之间都具有良好的线性关系,可根据光谱预测体系的温度;两种基团的光谱信号强度与烷烃分子的碳数或两种基团在分子中相对含量都具有良好的线性关系,可用于直链烷烃混合物组成的估算.

过渡金属催化CO₂参与的不饱和烃还原羧化反应是合成羧酸及丙烯酸类化合物的重要途径, 具有重要的研究价值和工业应用潜力．过渡金属试剂与不饱和烃、CO₂生成稳定的金属杂环内酯或金属羧酸盐．还原剂能够与金属杂环内酯或金属羧酸盐发生转金属作用, 重新生成活泼催化剂, 从而实现催化剂的循环利用．本文总结了还原剂, 包括有机金属试剂、硅烷、硼烷、金属粉末、甲醇和氢气等在不饱和烃与CO₂的还原羧化反应中的应用, 并着重描述其反应特点和反应机理.

以两个形状杂化分子(Shape Hybrid Molecules)为目标分子, 研究了它们在气液界面上形成Langmuir膜的过程和Langmuir-Blodgett (LB)膜的聚集态结构. 杂化分子是由Wells-Dawson型磷钨氧簇(Polyoxometalates, POMs)和T₈型的倍半硅氧烷簇(Polyhedral Oligosilsesquioxane, POSS), 通过对苯二甲酸有机连接链(OL)用共价键构筑的具有杂化性质和哑铃形状的簇-簇杂化分子(POM-OL-POSS). 这两种杂化分子的差别在于POSS段中, 外围有机基团的尺寸不同. 在实验中, 采用Langmuir和LB膜技术, 了解POSS外围的七个取代基变化导致的分子尺寸变化对Langmuir膜形成过程和LB膜结构的影响. 采用Langmuir技术测定了表面压-平均分子面积(π-A)等温曲线和π-A循环等温曲线, 跟踪并研究了这两个杂化分子在水表面上形成Langmuir膜的过程. 实验结果表明, 两个杂化分子都表现出良好的两亲性, 从气相变化到固相的过程中, 杂化分子经历了从分散到集中的过程. 将这些膜转移到基片上, 得到单层的LB膜, 再利用原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)研究了LB膜的表面形貌和聚集态结构. 由于POM段中含有钨和钒金属, 可以直接用TEM观察聚集态结构, 发现了在气-液和液-固相转变过程中, LB膜中杂化分子的聚集态结构都呈现涨落特征, 一种凝聚态物理中由相转变导致结构涨落的重要物理现象. 本研究获得的结果能够帮助我们以及这个领域的研究者们继续优化杂化分子的结构, 进一步构筑具有有序结构的膜和本体材料.

手性有机硼化合物在有机合成、医药、材料等诸多领域中有广泛的应用, 发展该类化合物的高效合成方法一直广受关注. 此前, 我们发展了过渡金属催化卡宾对硼氢键(B—H)的插入反应, 并实现了α-重氮酯对B—H键的不对称插入反应. 本文以手性螺环双噁唑啉配体和铜的络合物作为催化剂, 首次实现了α-重氮酮对膦-硼烷加合物的B—H键不对称插入反应, 获得了较高的收率和高达83% ee的对映选择性. 该研究成果是为数不多的以α-重氮酮作为卡宾前体的不对称杂原子氢键插入反应, 为手性α-硼取代酮化合物这类新的有机硼化合物的合成提供了有效方法.

众所周知, 在有机催化反应中经常用到不同的有机或无机碱, 许多碱本身也可以作为催化剂, 但化学家们对碱在化学转化中的作用并没有系统和明确的认识, 许多反应中碱的选择都是经过大量的条件实验确定的. 针对这些问题, 席振峰课题组对文献中碱的作用进行了系统归纳和总结, 分析了碱的多种因素对反应的影响并提出了一些规律性的结论, 对理解碱效应具有很高的参考价值.

酮醇酸还原异构酶(KARI; EC 1.1.1.86)是植物和微生物(细菌、真菌)体内支链氨基酸生物合成过程中起催化作用的关键酶之一, 可作为设计除草剂或杀菌剂的靶标. 本工作在前期工作基础上, 以1-氰基-1-环丙烷甲酸, 芳基异腈, 醛和胺为反应物, 通过Ugi反应设计合成了一系列含芳氨基甲酰基1-氰基-1-环丙烷甲酰胺类新化合物8a～8p, 经¹H NMR, ¹³C NMR, IR和元素分析或HRMS确证了结构, 并解析了化合物8m的晶体结构. 初步生物活性测试结果表明, 这些环丙烷双酰胺类衍生物是结构新颖的KARI酶抑制剂, 其中8a～8c, 8m, 8n和8j在200 mg/L浓度下对水稻KARI酶具有94%～98%的抑制活性, 8m的K_i为(77.91±30.15) μmol/L. 化合物在50 mg/L浓度下对黄瓜枯萎病菌、花生褐斑病菌、苹果轮纹病菌、番茄早疫病菌和小麦赤霉病菌等5种植物病菌表现出显著抑制活性, 整体来看8e和8p具有相对宽泛的抑菌谱, 可作为新型抑菌剂苗头化合物进行深入研究.

利用商品化的高价碘试剂亚碘酰二内酯(Iodosodilactone)作为最终氧化剂, 配合催化量的氮氧自由基2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)和当量的4-二甲氨基吡啶(DMAP)所组成的反应体系可以将含有不同官能团的伯醇快速高效地氧化为相应的醛且不会发生过度氧化; 将反应体系中的催化剂换为空间位阻较小的氮氧自由基1-甲基-2-金刚烷氮氧自由基(1-Me-AZADO)则可以将仲醇高效地氧化为相应的酮. 值得指出的是, 反应结束后Iodosodilactone的还原态2-碘-间苯二甲酸和DMAP可以通过简单的过滤及酸碱中和处理进行回收, Iodosodilactone的再生可通过用次氯酸钠/盐酸体系氧化2-碘-间苯二甲酸来高效实现.

磺化杯芳烃具有非常强的分子键合能力, 被广泛用于水相超分子自组装研究. 介绍了磺化杯芳烃与客体阳离子形成超分子组装体的主要驱动力和形貌调控因素; 总结了包括主体诱导客体聚集、客体诱导主体聚集及主客体共组装在内的三种主要聚集模式; 并展望了其在刺激响应材料、药物传递载体、多功能超分子平台和超分子催化等领域的重要应用前景.

氧化还原催化剂是燃料电池和金属空气电池中影响其阴极性能的关键因素. 采用溶剂热/水热法，以氧化石墨烯（GO），MnSO₄和KMnO₄为原料可控制备了两种锰氧化物（MnO_x）和还原氧化石墨烯（rGO）复合材料（Mn₃O₄@rGO，MnOOH@rGO）并研究了其氧还原电催化性能. 通过X射线粉末衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、扫描电镜（SEM）、热重（TG）等分析测试手段表征了Mn₃O₄@rGO与MnOOH@rGO的组成结构及形貌. 结果显示，在制备过程中GO被还原为rGO，乙醇和水溶剂中分别形成Mn₃O₄纳米颗粒与MnOOH纳米棒，MnO_x均匀生长在rGO表面. 采用伏安曲线和旋转圆-环盘电极技术测试了所制备复合材料的电化学性能，并与无rGO负载的Mn₃O₄和MnOOH进行对比. 结果表明，由于MnOOH和rGO的协同作用，MnOOH@rGO在碱性体系中表现出较好的催化活性及稳定性，可作为潜在的氧还原催化剂.

过渡金属参与的不对称催化反应是有机合成化学研究的前沿和热点. 寻找和发现新颖配体骨架并开展新型高效的手性配体及催化剂的设计合成是不对称催化反应研究的核心内容. 从20世纪90年代，特别是进入21世纪以来，螺环骨架手性配体受到了广泛的关注，并逐渐发展成为特色鲜明的手性配体类别. 手性螺环配体的骨架已由多手性的螺[4.4]壬烷骨架发展到只具有单一手性的螺二氢茚和螺[4.4]壬二烯等螺环骨架类型，形成了包括手性螺环单磷配体、双膦配体、膦氮配体、双氮配体等丰富的手性配体库. 这些手性螺环配体及其催化剂不仅在不对称催化氢化、不对称碳―碳键形成、不对称碳―杂原子键形成等多种类型的不对称催化反应中均表现出优异的催化活性和对映选择性，且使得许多原先难以控制对映选择性的不对称催化反应变得可能. 而今，手性螺环结构已成为“优势结构”，相应的手性螺环配体及其催化剂已被国内外同行广泛采用. 手性螺环配体的兴起为手性催化剂研究增加了活力，极大地促进了不对称合成化学的发展. 今后，手性螺环配体的研究除了将向新型、高效、高选择性手性配体及催化剂方向发展外，将其应用于新的不对称催化反应的对映选择性控制、以及应用于手性天然产物和药物的高效不对称合成将成为新的研究热点.

介孔金属有机膦酸盐杂化材料由于同时结合了无机和有机组分的性质，可作为一种环境友好的多功能材料而备受关注. 介孔金属有机膦酸盐中的有机和无机组分不是简单的物理混合，而是在分子尺度上的融合. 合成膦酸盐所需有机前驱体主要为有机多聚膦酸及其相应的盐和酯类化合物，种类繁多，使得各种有机官能团被均匀地引入进金属膦酸盐的骨架中，呈现多功能作用，有效地扩展了其应用领域. 本文系统地综述了介孔金属有机膦酸盐的合成及在吸附、分离、催化、生物传感和药物控释等领域应用研究进展，并对介孔金属膦酸盐材料的发展方向和应用前景进行了展望.

通过微波辅助还原氧化石墨烯（GO）的方法，制备了多孔石墨烯材料（MWRGO），并对该材料的结构与性质进行了深入研究. 结果表明，微波辐射使得GO有效还原，还原产物具有多孔、不规则堆积的结构，其比表面积达461.6 m²/g，孔径主要分布在0.67 nm左右. 进一步的研究表明，MWRGO材料具有很好的气体储存性能. 在77 K一个大气压下，MWRGO可储存0.52 wt%的H₂，当压力增加到60 bar时，H₂储存量高达10.7 wt%；在273 K一个大气压下，其对CO₂的吸附量高达7.1 wt%.

以Wells-Dawson型多金属氧簇(POM)与T₈型倍半硅氧烷簇(POSS)为构筑单元，通过点击化学反应制备了一种由共价键连接形成的、新型的纳米簇-簇杂化分子(POM-2POSS)，并采用核磁共振(NMR)、质谱(MS)和红外光谱(IR)对产物化学结构进行了表征. 由于两个POSS簇连接在POM簇的同一侧，分子呈现“V”形. 同时，利用X射线衍射(XRD)及透射电子显微镜(TEM)表征了簇-簇杂化分子在本体中通过自组装过程形成的超分子结构，结果表明该簇-簇杂化分子形成了有序的层状结构，周期仅为5.1 nm. 本研究获得结果对以这类纳米簇为构筑单元构筑新型杂化分子以及通过自组装过程形成的、有序超分子结构的新型杂化材料的设计及制备提供了一个新的思路.

制备了芳基亚胺-脒基稀土二烷基化合物[NNN]Ln(CH₂SiMe₃)₂ {[NNN]=[2-C(H)NDippC₆H₃NHC(Ph)NDipp], Dipp=2,6-i-Pr₂C₆H₃, Ln=Y (2), Sm (3)}, 2和3通过了¹H NMR, ¹³C NMR, IR和元素分析测试, 通过X-ray确定了化合物2的晶体结构. 加入[Ph₃C][B(C₆F₅)₄]和烷基铝, 两个化合物均能高效催化异戊二烯聚合, 具有较好的3,4-选择性(88%), 中等的立体选择性(rr=50%), 较高的分子量(M_n=6.8×10⁴)和较窄的分子量分布(M_w/M_n=1.15). 同时发现, 烷基铝和[Ph₃C][B(C₆F₅)₄]的比例影响催化聚合的区域选择性.

近来尖晶石相LiNi_0.5Mn_1.5O₄被认为是一种有前景的二次锂离子电池正极材料. 但是其相对较差的循环性能和倍率性能限制了LiNi_0.5Mn_1.5O₄的大规模应用. 金属掺杂被认为是一种提高其电化学性能的有效方法. 然而, 还急需深层次地理解掺杂对材料结构和电化学性质的影响. 采用第一性原理方法, 系统地研究了金属掺杂的LiM_0.125Ni_0.375Mn_1.5O₄ (M为Cr, Fe和Co)电极体系的结构与电子性质. 计算结果显示, 少量的过渡金属M取代LiNi_0.5Mn_1.5O₄晶格中的Ni, 能够有效抑制材料在电化学脱嵌锂过程中的体积变化(从锂化相到脱锂相, 体积变化率约为4%, 而未掺杂的情况为4.7%), 提高材料循环性能. 体系态密度表明金属掺杂能够减小体系的带隙, 进而提高材料的电子传导. 另外, 通过Li离子的扩散计算, 我们发现与未掺杂的LiNi_0.5Mn_1.5O₄相比, Co掺杂使得Li在材料中两条不同扩散路径的扩散能垒分别降低了约90 meV和140 meV, 表明Co掺杂有利于Li在材料中的快速扩散.

分子磁体的设计与合成一直是当今物理和化学的热门研究课题. 受分子磁体启发, 通过引入叠氮磁耦合基团以及长链棒状配体4,4'-二咪唑联苯(L), 我们构筑了三个磁性化合物[Co₂(N₃)₄(L)_2.5]_∞(1), [Ni₂(N₃)₃(NO₃)(L)_2.5]_∞(2)和[Mn₂(N₃)₄(L)_2.5]_∞(3). 结构分析显示, 这是三个同构化合物, 展现了一种基于线性叠氮四核单元的二维层网络. 有意义的是, 这种线性叠氮四核单元还未曾被人报道. 磁性研究表明, 三个化合物都是铁磁耦合, 这是由于EO-叠氮所导致的. 通过拟合实验数据, 我们得到了三个化合物的磁耦合常数, 进一步验证了上面磁构相关性的讨论.

化学计量学算法为重叠GC-MS信号解析提供了有效手段. 免疫算法(IAs)可根据标准样品的信号(色谱或质谱)对重叠GC-MS信号进行解析并得到重叠信号中各组分的信息. 但是标样信号与实际测量信号之间的差别会造成解析结果出现偏差. 针对标样信号与测量信号不一致的问题, 作者提出了一种交替迭代算法用于重叠GC-MS测量信号的直接解析. 该方法在不提供标样信号的情况下可以解析出组分的质谱和色谱信息. 计算过程中, 采用随机产生的质谱作为初始输入, 利用最小二乘和IA算法交替计算质谱和色谱, 直到满足终止条件. 采用所建立的方法对40种组分的农药混合物进行了分析, 使用快速升温程序在10 min保留时间内得到了全部组分的色谱和质谱信息.

可充锂空气电池是当前化学电源研究热点和重点, 近年来取得了重要进展. 简要介绍了该领域在空气电极多孔纳米催化材料的设计与应用方面的最新研究成果, 讨论了碳、贵金属、氧化物三类催化材料的特征及性能, 展望了新型高效氧还原/氧析出双功能阴极纳米催化剂的发展方向.

对近35年来数值模拟方法, 特别是经典分子动力学方法和相关的优先采样技术在生物体系研究中的应用作了回顾. 由于生物体系研究对象的特点是体系空间尺度大且细胞机制时间跨度长, 因此所涉及的结构生物学和生物物理学方面的研究构成了分子动力学模拟的最大挑战. 从生物学的角度对分子动力学的基本理论、算法发展以及在生物体系中的应用进行综述, 重点阐释在生理活动相关的时间尺度上生物体系的模拟是如何逐步发展的. 另一方面, 回顾了生物模拟体系在空间和时间尺度上得益于计算机硬件和算法的飞速发展而急速扩张的历程. 最后, 基于最近生物体系分子动力学模拟领域的尖端研究成果, 对该领域未来发展的趋势进行了思考和展望.

由于近红外光谱的独特优势, 在实际复杂样品分析中发挥了重要作用. 但由于近红外光谱的信号相对较弱, 无机离子在近红外光谱中一般没有响应, 因此难以用于微量成分特别是无机微量组分的测定. 总结了近红外光谱技术在环境、土壤、植物及生物样品分析中的应用, 说明了近红外光谱用于无机微量成分分析的原理. 由于近红外光谱技术一般通过多元校正方法进行定性定量分析, 利用组分间的相互作用或组分含量之间的相关性可以实现微量组分或无光谱响应组分的定量分析. 还总结了富集技术在近红外光谱分析中的应用, 利用富集技术可实现稀溶液中金属离子含量的快速测定, 并可以改善分析的灵敏度和检测限.