光电化学（PEC）分解水制氢将太阳能转化成化学能，被认为有望替代化石能源而成为人类获取能源的最主要方式之一，受到人们的普遍关注。通过各种方法寻找和研究有应用潜力的半导体材料是该领域目前的重要研究方向。本文系统地评述了国内外最受关注的一些半导体材料在光电化学分解水制氢方面的研究进展，主要包括TiO₂，α-Fe₂O₃，BiVO₄，WO₃和TaON；总结了改善光阳极半导体光电化学性能的策略，包括元素掺杂、形貌控制、表面修饰（包覆钝化层与担载共催化剂）和构建异质结。

Cr（Ⅵ）是水体和土壤中普遍存在的重金属污染物，其处理方法有物理法﹑化学法和生物法等。光催化还原法是一种较理想的处理含Cr（Ⅵ）废水的高级化学方法。本文根据国内外含Cr（Ⅵ）废水处理时常用光催化剂的类别，对光催化技术处理废水中Cr（Ⅵ）的研究进行综述，分析了各类光催化剂的特点、优点、局限性，光催化还原Cr（Ⅵ）的机理，以及光催化过程中的协同效应。通过讨论认为，寻找高催化活性的新型光催化剂、拓展光催化剂的光响应范围、有效设计Cr（Ⅵ）与其他污染物同时光催化除去的混合体系、将光催化还原法与其他方法偶合等是未来光催化还原Cr（Ⅵ）及其实际应用的发展趋势。

碳氢化合物广泛存在于贫燃发动机尾气中，且原料易得无污染，以碳氢化合物为还原剂选择性催化还原NO_x在富氧汽车尾气处理上具有一定的现实意义和应用前景。金属负载分子筛脱除NO_x具有活性高及对环境友好等优点。本文综述了Fe、Co、In、Mn、Pd等非Cu基金属负载分子筛上碳氢化合物选择性催化还原NO_x反应机理和催化剂性能等方面的研究进展，并在归纳和总结已有研究成果的基础上展望了非Cu基负载分子筛的研究发展趋势。依据负载金属、分子筛和还原剂不同，碳氢化合物选择性催化还原氮氧化物的活性位和反应中间体也各不相同，以丙烷为还原剂时Fe-ZSM-5分子筛是通过孤立的Fe²⁺与Fe³⁺之间的价态变化来脱除氮氧化物，而以甲烷为还原剂时Fe-AlPO-5分子筛则是以孤立的Fe³⁺和低聚态的Fe_xO_y物种为活性位。甲烷广泛存在于贫燃发动机尾气中，是脱除氮氧化物的较佳还原剂，而乙烯和丙烷等烃类由于其还原温度低于甲烷也得到较多研究。对其反应机理的研究有助于寻找影响反应的关键因素从而改善催化剂性能。根据所负载金属、分子筛和还原剂的特点，可优化出高效且环境友好的脱硝催化剂体系。

以太阳能为直接驱动力的光催化技术能将低密度的太阳能有效地转化为高密度的化学能，对于解决当前严峻的能源短缺和环境污染问题，起着越来越重要的作用。然而，传统的TiO₂光催化材料由于其较宽的禁带宽度，仅能吸收紫外光，不能有效利用太阳能，因此，可见光响应催化剂的研制是实现太阳能高效利用的关键。除了阴离子掺杂，阳离子掺杂，共掺杂，晶面控制，构建异质结构和表面非晶化等方法，将表面等离子体共振与光催化相结合的表面等离子体光催化材料，作为一种新颖的增强可见光光催化性能的材料，自2008年被提出以来受到了研究者的广泛关注。对于表面等离子体光催化材料，一般均是将贵金属纳米颗粒负载在半导体载体表面，因此，理解不同金属纳米颗粒和载体对金属与载体间界面及相应的光催化活性的影响至关重要。本文从表面等离子体光催化材料负载的贵金属和载体的角度，综述了近年来该领域取得的一些重要进展，注重于探讨表面等离子体光催化材料的催化机理，并对今后的研究工作进行了展望。

分子筛研究的热点问题之一是如何减小微孔扩散阻力对传质带来的不利影响，以提高催化剂的利用效率。通过引入介孔，实现多级孔分子筛材料的设计是解决上述问题的一种有效方法。本文介绍了多级孔分子筛材料提高反应扩散效率的理论依据以及国内外多级孔分子筛材料制备方面的研究进展。主要包含“破坏性”方法（destructive methods）和“建设性”方法（constructive methods）的原理，从水热稳定性、酸性、操作性以及可放大性分析了各种合成方法的优势和不足。本文还介绍了多级孔分子筛在催化反应中的若干应用实例，重点介绍了多级孔材料在催化裂化和加氢反应中的应用进展，表明多级孔分子筛可以提高选择性以及转化率。开发适宜酸性以及水热稳定性的微孔-介孔分子筛，同时兼顾低成本、低污染以及易操作性的合成技术是将来研究的重点，同时应建立多级孔分子筛催化性能与结构的关系，加深对多级孔分子筛的认识。

载金或银等贵金属纳米粒子（NMNPs）智能杂化微凝胶是一类结合了NMNPs和智能微凝胶两者独特性能的先进功能材料，其最大特点是可通过外界刺激来调节NMNPs的多种性能，或通过测定其性能变化来感知外界刺激。本文从形态结构的角度将已报道的载金或银纳米粒子智能杂化微凝胶分为四类：无规充填型、核壳结构型、表面覆盖型和夹层结构型，分别介绍了它们各自的特点和主要的合成方法。综述了这类智能杂化微凝胶的结构与组成的主要表征方法，以及它们的刺激响应性、可调的局域表面等离子体共振光学性能、表面电场增强效应与荧光性能等。评述了载金或银纳米粒子智能杂化微凝胶在智能微反应器、微传感器、表面增强拉曼光谱基底、药物输送载体和生物成像等方面的应用研究进展。最后，对该类微凝胶的研究方向和发展前景作了展望。

具有复杂形貌的磁性复合材料显示出独特的物理和化学性质，在药物载体、体外生物检测、体内成像和磁转染、磁热疗等生物医学领域具有良好的应用前景。本文就几种典型的除简单核-壳结构外的磁性复合材料的形貌和结构分类、制备方法和应用研究进展进行了全面的综述，主要包括Janus、Yolk-Shell和介孔结构复合微球的相关研究，并对复杂形貌的磁性复合微球制备技术的改进及应用上的拓展作出展望。

白光LED被称作新一代照明光源，有着广阔的应用前景。紫外-近紫外光激发的白光LED用单一基质白光荧光粉因具有独特的优势，成为当前白光LED用光转换材料的研究热点。本文全面综述了国内外这一领域的最新研究进展，阐述了单一离子激活，Eu²⁺/Mn²⁺、Eu²⁺/Ce³⁺、Ce³⁺/Mn²⁺、Tm³⁺/Dy³⁺、Eu³⁺/Dy³⁺共激活和三离子共激活的单一基质白光荧光粉的研究结果和最新进展，对相应的硅酸盐、卤硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、铝酸盐等体系的光致发光及其调控机理进行了简要说明。另外，对该类材料目前存在的问题及未来发展方向进行了分析。

本文系统概括了介孔TiO₂纳米材料的制备方法、形貌、掺杂及其应用。介孔TiO₂纳米材料的制备方法一般包括水热法、溶剂热法、模板法、溶胶-凝胶法以及自组装法等。不同的合成方法可以得到不同形貌的介孔TiO₂纳米材料，其中最常见的形貌有介孔球、纳米管、纳米线、纳米片以及由二维结构组装而成的三维介孔微球等结构。同时本文还系统阐明了不同形貌的介孔TiO₂纳米材料在实际生产中的应用。空心的TiO₂介孔球可广泛应用于微反应器；具有有序结构的TiO₂纳米管材料能有效的缩短光程，被广泛应用于太阳能电池；具有较高的结晶性和大比表面积的介孔TiO₂材料在光降解有机染料方面有很好的应用。本文基于介孔TiO₂的合成方法对其生长形貌与结构性能的影响，综述了介孔TiO₂纳米材料的最新制备方法与应用研究进展，并展望了其应用前景。

磷酸酯类聚合物具有生物可降解及生物相容性的优点。分子中的磷以五价状态存在，其化学结构具有多样性和可设计性，容易进行化学修饰和功能化，因此该类聚合物的物理化学性质容易调节。由于磷酸酯类聚合物在药物控制释放、基因载体及组织工程等众多领域具有广阔的应用前景，因此近年来引起越来越多科研工作者的关注。其中，应用最广泛的是磷酸乙二酯类聚合物。本文围绕磷酸乙二酯类聚合物的结构特征，简单介绍了一系列磷酸乙二酯单体及其聚合物的合成方法。此外，根据近年来国内外的研究新成果，以几种具有代表性拓扑结构的磷酸乙二酯类聚合物为例，阐述了它们在药物装载、基因工程和组织工程等生物医学领域的应用。最后本文结合磷酸乙二酯类聚合物的优异性能，展望了其在生命科学领域的发展前景。

磺化的芳香类聚合物由于具有良好的耐热性能、化学稳定性、机械性能、加工性能以及较低的燃料渗透性而受到燃料电池质子交换膜领域广泛的关注。然而，与已经应用的Nafion膜相比，大部分磺化的无规离聚物的质子传导率仍然比较低。通过设计聚合物的结构可以提高质子交换膜在高温及低相对湿度（RH）下的质子传导性能。本文分别从磺化嵌段共聚物、侧链型磺化聚合物、局部磺酸基稠密的聚合物三方面综述了磺化芳香类聚合物膜的设计、合成及相关质子传导率之间的关系。同时，为进一步提高膜的质子传导率及其他性能，对制备掺杂无机质子导体或酸化的无机颗粒的复合质子交换膜进行了概述。

二乙炔类时间温度指示剂自身具有特殊的炔键结构，在受到外界温度、光线辐射等能量刺激后会发生分子间炔键聚合反应，引起指示剂颜色变化。这种颜色变化具有时间温度累积效应，因此将该指示剂用于产品外包装时，可通过观察其颜色来判断产品经历的热历程以及产品质量是否合格。本文简单介绍了二乙炔类时间温度指示剂的指示原理，并详细分析了二乙炔的分子结构，探讨了不同取代基对其性质的影响，对该类指示剂的变色影响因素进行了讨论，最后对其应用作了简单回顾。

脱氧核酶（DNAzyme）是通过体外筛选技术（systematic evolution of ligands by exponential enrichment，SELEX技术）得到的具有酶活性的单链DNA片段。与天然酶相比，脱氧核酶具有性质稳定、合成和修饰简单以及易于储存等优势。某些脱氧核酶对金属离子显示了高度的识别特异性，且酶活性与特定金属离子的浓度密切相关。这些特点使其在金属离子检测中的应用备受关注。本文对脱氧核酶在重金属离子传感器设计中的应用进行了总结和评述，重点讨论了荧光传感器和比色传感器的设计。

由于具有很强的毒性，氰根离子的识别与检测在生命科学、环境科学等领域具有重要的意义。在众多的氰根离子检测方法中，基于主客体作用的氰根离子比色、荧光传感器由于其方法简单和灵敏度高、操作简便、成本较低等优点，逐渐成为人们关注的焦点。本文综述了2006年以来的氰根离子比色、荧光传感器的研究进展。根据传感器分子与氰根离子作用方式的不同，本文将氰根离子传感器分为6类：（1）氢键作用型氰根离子传感器。此类传感器分子通过氢键作用结合氰根离子从而实现对氰根离子的识别。（2）脱质子型氰根离子传感器。此类传感器分子通过氰根离子夺取传感器分子中的活泼氢，导致传感器分子发生分子内电子转移，从而实现对氰根离子的识别。（3）加成反应型氰根离子传感器。此类传感器分子通过与氰根离子发生特定的反应而实现对氰根离子的识别，根据具体反应类型的不同，又将其分成了5小类进行总结和阐述。（4）配位作用型氰根离子传感器。此类传感器分子为金属配合物，氰根离子与传感器分子上的金属离子通过配位作用结合或者氰根离子竞争夺取传感器分子中的金属离子，从而实现对氰根离子的识别。（5）基于纳米技术的氰根离子传感器。（6）基于其他机理的氰根离子传感器。本文对这些类型的氰根离子传感器从设计原理、识别性能和机理等方面进行了介绍，并展望了该领域的研究方向。

重金属污染是目前最为严峻的环境污染问题之一。利用新颖、高效、易分离再生的功能化磁性纳米材料去除水中的重金属，已越来越受到研究者的关注。本文综述了国内外功能化纳米Fe₃O₄磁性材料的制备方法及其对水中重金属离子去除的研究进展，重点阐述了针对不同重金属离子去除的纳米Fe₃O₄磁性材料氨基化（—NH₂）、巯基化（—SH）、羧基化（—COOH）及其他功能化的表面修饰材料、修饰方法及其应用，并比较了目前应用于水中重金属离子去除的功能化纳米Fe₃O₄磁性材料制备方法的优缺点，简要讨论了功能化纳米Fe₃O₄磁性材料对重金属离子去除的影响因素以及机理。最后，对功能化纳米Fe₃O₄磁性材料去除水中重金属离子研究的未来发展方向进行了展望。

卤代有机污染物（halogenated organic contaminants，HOCs）具有持久性强、难生物降解的特点，排放到环境后对生态安全及人类健康造成了巨大危害，在环境领域备受关注。负载型催化剂降解HOCs的反应条件温和易行，产物低毒易于降解或可重新作为原材料使用，成为环境污染化学降解技术研究的热点。本文综述了负载型催化剂降解HOCs的种类、反应机理和各种因素的影响机制，介绍了相关研究进展并讨论分析了该技术存在的问题，并提出了该技术的发展前景及今后重点研究方向。

汞具有持久性、生物积累性及长距离传输特性，是一类重要的全球污染物。在陆地、湖泊、海洋等环境中，天然有机质是汞的重要络合配体，对汞的生物地球化学循环有重要作用，可显著影响汞的迁移、分布、生物累积与毒性。此外，天然有机质在硫化汞的分散及汞的分子转化如还原、氧化、甲基化、甲基汞的去甲基化中起着至关重要的作用。本文对天然有机质与汞的结合与分子转化的研究进展进行了总结，并提出了后续研究的重点。

MFI型分子筛膜在分离、催化等领域具有广阔的应用前景，受到了国内外学者的普遍关注。全硅的MFI型分子筛膜具有很强的疏水性，表现出优良的乙醇/水混合物分离性能。本文综述了用于该体系渗透汽化分离的MFI型分子筛膜的研究进展，详细阐述了合成方法（原位水热合成法和晶种法）、不同类型的载体、合成液的原料及配方、合成条件（温度及时间）和焙烧条件对所制备的MFI型分子筛膜的分离性能的影响，归纳了实验研究和理论模拟对该体系分离机理的探讨，并介绍了其对膜制备的指导作用。在深入分析不同合成条件优缺点的基础上，对用于乙醇/水分离体系的MFI型分子筛膜制备的发展趋势进行了展望。