光诱导电子转移可逆加成-断裂链转移聚合（Photoinduced Electron Transfer-Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization，PET-RAFT聚合，凭借能耗低、反应条件温和、时空可控、反应正交性和耐氧性等特性在聚合领域得到广泛关注与应用，在表面改性方面，PET-RAFT聚合被用于改善材料的表面特性，如生物相容性和抗黏附性。在生物医药领域，PET-RAFT聚合技术用于药物递送系统，如球形胶束和囊泡。此外，PET-RAFT聚合在3D打印和激光写入中的应用展示了其在精确控制材料结构和功能化方面的巨大潜力。PET-RAFT聚合的关键在于寻找合适的光催化剂，目前催化剂包括均相和非均相催化剂体系，均相催化体系如过渡金属络合物、卟啉及酞菁类催化剂、有机染料和半导体材料等，非均相催化剂体系如宏观材料负载型、纳米材料负载型、金属有机框架型、共价有机框架型和共轭微孔聚合物等，其中非均相催化剂可以通过离心和过滤分离对光催化剂进行有效回收利用。未来研究者将开发新型低成本、高效率、易回收、无毒的光催化剂以提高低能光子的使用效率和改善光聚合与环境的相容性。

在面对难降解且高毒性的卤代有机物、抗生素等新污染物时，微电解填料可以借助直接的电子还原和电化学氧化等手段，有效地瓦解这些污染物分子的化学结构，达成深度矿化的效果。然而，传统的微电解填料仍存在诸多棘手问题，比如填料的稳定性欠佳、使用寿命较短、容易出现板结与钝化现象，致使反应器堵塞，进而需要频繁地更换填料。通常研究人员采用造粒来强化铁粉与活性炭粉之间的界面键合强度来解决这些问题，但以往的研究往往侧重于填料的组成成分或制备手段对填料性能的影响，黏结剂的作用隐微难见。研究发现，黏结剂在微电解填料性能强化进程中实则扮演着“幕后功臣”的角色，其官能团和化学结构对填料的性能有着深远的影响，不但能够优化填料的机械强度，提升填料的稳定性与抗钝化能力，改善传质过程，避免填料板结，延长填料的使用周期，还可以提高电子的利用率，催化反应的发生，从而进一步强化对新污染物的降解活性。鉴于此，本文系统总结了在不同造粒方法中常用黏结剂的界面键合机理，剖析了黏结剂强化微电解填料性能的深层作用机制，探讨了黏结剂种类与含量对填料性能的影响规律，并对开发新型高性能黏结剂材料，优化黏结剂在填料制备过程中的工艺参数，深入探索黏结剂填料活性成分之间的作用机制等方面进行了展望，以期促进微电解填料在环境治理领域的发展。

甜味蛋白凭借其低热量、高甜度属性，在食品工业中展现出巨大潜力，不仅能够满足消费者对于健康、安全甜味剂的需求，还有望替代传统高热量甜味剂，推动食品工业创新。然而，其商业化进程仍面临原料产地限制、产量低、提取成本高、稳定性差等挑战。本文综述了甜味蛋白的基本特性，探讨了其呈味机制以及结构与甜味活性之间的关系；并提出通过合成生物学和人工智能等手段对甜味蛋白及宿主进行精准设计与改造，从而提高其甜度、稳定性和产量；同时，通过优化宿主、表达与分泌策略以及发酵过程精准控制，进一步提升甜味蛋白的产量和活性。这为解决甜味蛋白商业化应用中存在的问题提供了理论依据和技术参考，对于推动甜味蛋白在食品工业中的广泛应用具有积极意义。

氢能是未来能源的理想载体，传统的化石燃料重整制氢方式不能从根本上解决碳排放问题，海水直接电解制氢是未来极具发展前景的新型制氢方式。相比于传统基于纯水的电解制氢技术，天然海水在成分上更复杂，电解过程中发生的副反应更多，对电极材料、电解槽结构设计等提出了更高要求。阳极析氯反应（CER）及阴极钙镁离子沉淀反应是海水直接电解技术面临的两大挑战。近年来已有大量文献报道CER的发生机理及抑制方法。相比之下，针对阴极钙镁离子沉积问题的机制及抑制策略讨论较少。在实际电解制氢过程中，阴极表面因钙镁离子沉积导致的电极传质阻力增大、电解效率降低等问题需重点关注。为此，本文从电极表面钙镁离子沉淀的形成机制出发，介绍了直接电解海水制氢的基本原理、面临的挑战，并对近年来针对阴极无机沉淀的抑制策略的研究进行了总结。最后，本文对未来海水直接电解制氢的研究方向进行了展望。

化学链技术在二氧化碳原位捕集、氢能制备、氧化脱氢和甲烷部分氧化等领域具有广泛应用，载氧体开发是制约其发展的关键环节。探索载氧体晶格氧储释氧机理对高性能载氧体设计、化学链反应机制阐释和产物选择性与产率调控至关重要。本文系统回顾了载氧体储释氧机理的研究方法和研究进展，呈现了关键表征技术在探索晶格氧迁移机制方面所发挥的重要作用，概述了不同类型载氧体的反应机理和活性组分的时空演变特征，为载氧体结构设计与改性提供理论支撑。本文还重点论述了化学链载氧体储释氧机理研究的难点与争论点，展望了该领域尚未解决的问题和未来发展方向。

MOFs因其独特的结构和理化性质，在气体存储、催化、传感等领域展现了广阔的应用前景。然而，仅靠传统实验方法难以快速高效地设计具有所需性质的MOFs。近年来，以传统机器学习和深度学习为代表的人工智能方法在材料科学中得到了广泛应用，并取得了诸多显著性成果。其中，如何有效提取MOFs结构特征，并将其转化为计算机可识别的输入形式，是传统机器学习和深度学习建模的前提和关键步骤。为此，本文系统综述了基于分子描述符的人工特征提取和基于端到端深度学习的自动特征提取，总结了两种方法的基本概念和原理，着重强调了两者在MOFs设计中的具体应用和最新进展，最后讨论了提高结构特征提取的全面性、可解释性和可重复性等方面所面临的挑战和未来发展方向，以期为人工智能驱动的MOFs设计提供参考和理论指导。

意外事故或疾病导致的骨缺损是骨科手术中非常常见且棘手的问题，寻找理想的骨修复材料已成为目前骨组织工程的热点之一。聚氨酯（PU）材料是一类软硬段交替排列，具有微相分离结构的多嵌段共聚物，可通过软段结构、硬段比例、结晶度等实现应用性能的调控（机械性能、生物相容性及生物降解性等），在骨缺损修复领域展现出广阔的应用前景。本文综述了近年来PU在骨组织工程领域的设计、合成、改性和生物学性能等方面的研究，并重点介绍了PU在骨再生中的应用进展，包括植入支架、可注射材料和药物载体等，以期为未来PU材料的设计及临床应用提供更多思路。

磷化铁钴以其低成本、较高催化活性被认为是阳极解离水的重要候选材料，但其仍然面临本征导电性较差、活性位点有限等问题。本文从以析氧反应为代表的阳极水电氧化过程出发，系统综述了磷化铁钴基材料通过本征活性调控、杂原子掺杂、缺陷设计、异质结构筑等策略调整电子结构、优化水氧化中间体吸附能、提高稳定性等方面的研究进展，最后对进一步发展磷化铁钴基电极材料提出展望。

二维材料因其高比表面积和可调电子结构，在提高催化效率、选择性和稳定性方面展现出显著优势，其催化甲烷转化为高附加值化学品对能源可持续利用和环境保护具有重要意义。本文综述了二维材料在甲烷低温选择性氧化中的应用进展，对甲烷氧化时C—H键断裂的两种机制进行概述，列举了几类典型的二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物、MXenes、MOFs、金属氧化物等）及其合成方法，重点探讨了这些材料掺杂金属活性位点催化剂在不同氧化剂（如H₂O₂、H₂+O₂、O₂和CO+O₂）下进行甲烷选择性氧化的催化性能，强调了二维材料在活性位点调控、反应路径优化等方面的作用。最后，对二维材料在解决甲烷活化难题、推动能源技术进步方面的潜力、挑战及未来发展方向进行了展望。