以硝酸镧、氯化亚锡和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为原料，采用电喷法结合后续高温煅烧技术制备了La³⁺掺杂SnO₂中空微纳米球。通过热重分析仪、Fourier变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和矢量网络分析仪等手段对目标产物进行了表征，研究了SnO₂微纳米球中空结构的形成机制及La³⁺掺杂对其物相、微观形貌和吸波性能的影响。研究表明：La³⁺掺杂SnCl₂/PVP前驱体聚合物呈完整球形，表面光滑，球径分布在0.5~2.2 μm之间。经600 ℃煅烧后，均生成了单一金红石型SnO₂，且La³⁺的加入未改变SnO₂的晶体结构；煅烧后产物均为中空球状，球面由许多小颗粒堆积而成，表面粗糙不平。当匹配厚度为2 mm时，La³⁺掺杂比例为0.6%（摩尔分数）的产物的吸波效果最佳：最低反射率为-29 dB，对应的吸收频率为11.1 GHz，低于-10 dB的吸收频带为10.0~13.0 GHz；该掺杂比例的产物随匹配厚度增加，最低反射率向低频移动，在8 GHz以下的最佳匹配厚度为4 mm，在此厚度下吸波性能优良：最低反射率为-27 dB，对应的吸收频率为4.9 GHz，低于-10 dB的吸收频带为4.5~5.8 GHz。

通过一种简单、低成本的方法，以竹炭为碳源，在惰性气氛条件下碳热还原二氧化硅，成功制备了念珠状碳化硅（SiC）/二氧化硅（SiO₂）纳米线。采用扫描电子显微镜、X射线衍射与X射线光电子能谱对念珠状SiC/SiO₂纳米线的微观形貌、物相组成和化学组成进行了表征。结果表明：SiC纳米线表面光滑，直径约为150~200 nm；1~2 μm的珠状突起主要成分为SiO₂，并均匀分布在SiC纳米线上。室温条件下，在X波段（8.2~12.4 GHz）测试了试样的复介电常数，并以传输线理论计算出样品在不同厚度的反射损耗。结果表明：当厚度为1.80 mm时，试样的有效吸收带宽（R_L<-10 dB）为2.32 GHz，最小R_L值达到-43.58 dB。

采用有限元软件COMSOL Mutilphysics模拟仿真，从极化电场加载的角度分析了电极结构对压电纤维复合材料（MFC）中压电纤维极化电场分布的影响，发现电极间距增大和宽度减小，有利于增大纤维中均匀活性区域，提高有效电场的加载，从而获得高压电性，同时电极间距的调控效果更为明显。实验制备MFC并进行了铁电响应和压电性能表征，结果表明：适当增大叉指电极间距和减小叉指电极宽度，能有效提高MFC的极化响应程度进而改善了其压电性能，实验结果与模拟仿真一致。

采用简单的一步法制备了水溶性Cu-In-Zn-S（CIZS）四元量子点，利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和荧光光谱仪等测试手段研究了反应温度、阳离子浓度和前驱体溶液pH值对样品的物相组成、显微形貌以及荧光性能的影响规律。结果表明：随着反应温度的升高，量子点的结晶度逐渐提高，荧光强度显著增强，当反应温度为95 ℃时，荧光强度达到了最高值；随着阳离子浓度的逐渐增大，量子点的粒径逐渐减小，导致其发光峰位由634 nm蓝移至617 nm，当阳离子浓度为1.5 mmol/L时，量子点的荧光强度最高。此外，当溶液pH值=5.0时，配体对量子点的表面钝化效果最佳，荧光强度达到最高值。红外光谱表明，量子点表面存在多种功能基团，赋予了量子点优异的水溶性，因此在生物成像领域具有广阔的应用前景。

采用常规固相反应合成了无水钾镁矾基荧光粉材料钐（+3）激活磷酸锆铋钾，并用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、密度泛函理论计算（DFT）和光致发光谱等方法进行了研究。DFT计算表明，磷酸锆铋钾是一种具有间接带隙的绝缘体，带宽为4.26 eV，适合作为荧光主体材料。该荧光粉可被340~425 nm范围内近紫外光有效地激发，发射出一系列钐（+3）的特征发射峰。主要包括562、600、647 nm附近3个发射带，分别对应于钐（+3）离子⁴G_5/2→⁶H_J（J = 5/2，7/2，9/2）的能级跃迁。通过改变x值制备了不同钐（+3）浓度的样品，并比较了其发射强度，得出钐（+3）的最佳掺杂浓度为10%（摩尔分数）。因此，钐（+3）激活磷酸锆铋钾材料可作为橙红色荧光粉在照明和显示领域具有一定的应用价值。

采用溶剂热法合成了NaBiF₄：Yb³⁺/Er³⁺上转换发光纳米材料，讨论了在溶剂热阶段反应温度、反应时间对NaBiF₄：Yb³⁺/Er³⁺物相组成、形貌及发光性能的影响。结果表明：在反应阶段，适当增加反应温度、延长反应时间，可以增强NaBiF₄：Yb³⁺/Er³⁺的结晶度，进而提高上转换发光效率，但溶剂热阶段反应温度高于220 ℃时，容易生成金属铋。此外，通过Rb⁺离子掺杂可进一步增强NaBiF₄：Yb³⁺/Er³⁺的上转换发光强度。Rb⁺掺杂量为5%（摩尔分数）时，绿光和红光分别增加至原来的1.73和1.5倍。最后基于荧光强度比（I_FIR）技术，研究了样品在300~500 K温度范围的I_FIR变化曲线，结果表明：NaBiF₄：Yb³⁺/Er³⁺样品在温度传感领域有潜在应用价值。

以三聚氰胺为原料，采用热缩聚合成法，结合酸、热刻蚀协同改性工艺，制备了二维纳米片层状类石墨氮化碳（g-C₃N₄）。通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、红外光谱、X射线光电子能谱、Raman光谱对试样进行了物相组成、显微形貌与分子结构表征。采用BET法分析了试样的比表面积，采用紫外-可见漫反射光谱、Mott-Schottky曲线分析了试样的可见光吸收性能与能带结构。通过可见光降解罗丹明B染料与盐酸四环素溶液，评估了试样的可见光催化性能。结果表明：采用热刻蚀改性剥离时，当三聚氰胺与NH₄Cl的摩尔比为5∶4时，所制备的纳米片层状g-C₃N₄厚度为47 nm，比表面积为22 m²/g，可见光催化降解性能提高显著，相比未经过改性处理的g-C₃N₄，其降解效率提高了3.4倍；4 h内对盐酸四环素溶液的降解率达到83.2%。

以八水氧氯化锆为锆源，聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（P123）为分散剂，采用P123辅助溶胶-凝胶法制备纳米氧化锆粉体。在制备过程中，P123经碳化生成的纳米碳颗粒起到了将氧化锆颗粒隔离分散的作用，因此在该方法中无需水洗/醇洗过程去除杂质离子即可获得纳米氧化锆粉体。结果表明：当P123与理论合成氧化锆的质量比为80%，煅烧温度为1100 ℃时，能够得到分散性好，粒径分布较窄，中位粒径（D50）仅为158 nm的纳米氧化锆粉体。该方法为环保、高效制备纳米粉体提供了一种新的思路。

通过溶胶-凝胶法合成Tm,Ho：Gd₃Ga₅O₁₂（Tm,Ho：GGG）纳米粉体，以Ga（NO₃）₃和Gd（NO₃）₃为原料，并用一定量的Tm和Ho取代Gd，合成了Tm,Ho：GGG超细粉体。借助X射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜、热重分析及荧光光谱技术分析了Tm,Ho：GGG超细粉的相结构，热稳定性，粒径和形貌。结果表明：Tm,Ho：GGG在900 ℃煅烧后获得粒径均匀，分散性和流动性好的GGG纯相纳米粉末，尺寸在70~90 nm之间。荧光发射的最强峰位于1950 nm，是由Ho³⁺的⁵I₇→⁵I₈转变产生。

以正己烷、三乙醇胺、正硅酸乙酯和十六烷基三甲基溴化铵等为主要原料，采用改进的油水两相反应体系制备树枝状介孔氧化硅（DMS）颗粒；再以硝酸亚铈为铈源、六亚甲基四胺为缓释沉淀剂，在DMS表面均匀包覆CeO₂纳米粒子，得到核壳结构DMS/CeO₂复合颗粒。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、小角度X射线衍射仪、选区电子衍射和氮气吸附-脱附等手段对样品进行结构表征。借助原子力显微镜力曲线技术，评价单个颗粒与探针之间的弹性接触，结合DMT模型拟合计算被测样品的压缩弹性模量。结果表明：DMS颗粒（约92 nm）内部存在中心三维树枝状介孔孔道，平均孔径约6.9 nm；复合颗粒的平均粒径约106 nm，CeO₂纳米粒子（5~8 nm）在内核表面均匀包覆形成薄层。DMS颗粒的弹性模量为（3.7±1.2）GPa，对比发现增大孔径有助于介孔氧化硅弹性响应的提高。复合颗粒的模量（6.6±1.9）GPa显著低于CeO₂块体材料，更接近于DMS内核，表明其弹性行为由内核所提供，壳层粒子可提高颗粒的整体表面硬度。

锰溶解是造成锰基正极材料性能恶化的重要因素之一，它不仅直接引起电极活性材料的损失，还会随着锰的迁移而在负极表面进行沉积，进而引发一系列的副反应，造成电池容量的不可逆损失。总结了锰系锂离子电池正极材料的锰溶解及沉积机理，分析了其对电池性能的影响，提出了抑制锰溶解及沉积的方法，并对锰基正极材料的发展进行了展望。

在量子点敏化太阳能电池（QDSCs）中，多孔二氧化钛（TiO₂）光阳极薄膜在烧结过程中会产生很多微小裂纹，影响电子传输，导致太阳能电池性能下降。利用多壁碳纳米管（MWCNTs）独特的管状结构和良好的导电性能来优化TiO₂光阳极薄膜内部的微裂纹，探究了不同质量分数（0%、0.01%、0.05%、0.10%、0.50%）的MWCNTs对量子点敏化太阳能电池MWCNTs/TiO₂复合光阳极性能的影响。对光阳极进行物相及微观形貌分析表明：加入适量的MWCNTs可以与TiO₂纳米颗粒均匀混合，并且MWCNTs贯穿了光阳极薄膜表面的微裂纹。但是过多的MWCNTs会聚集成团，引入大量缺陷。采用连续离子层沉积法在以上的光阳极表面沉积硫化镉（CdS）量子点和硫化锌（ZnS）量子点阻隔层，以硫化铜（CuS）为对电极，多硫电解液为电解质组装电池试样，测量其伏安特性（J-V）曲线。结果表明：添加0.05% MWCNTs的TiO₂光阳极电池的光电性能最优，其开路电压和短路电流密度分别可达0.65 V和11.51 mA/cm²，与未添加MWCNTs的光阳极电池相比，分别提高了16.1%和58.3%，其光电转化效率可达3.14%，提高了72.2%。

由于可溶性P₂O₅、F^-等杂质的影响，半水磷石膏（HPG）胶凝活性较差，凝结速率慢。与水泥熟料相比，生石灰改性后的HPG强度性能显著提高，可以作为半水磷石膏充填胶凝材料（HCM）应用于采空区充填。室内试验表明，随着生石灰添加量的增加，HCM凝结时间和泌水率呈先快速下降后缓慢上升规律，抗压强度变化则相反，同时浸出液中总磷和氟化物浓度逐渐降至Ⅰ类固体废弃物标准允许值以下。综合考虑充填性能和环保性，HCM最佳生石灰添加量为2.0%（质量分数）。生石灰使可溶性P₂O₅、F^-转化为Ca₃（PO₄）₂和CaF₂等难溶性沉淀，加速HPG水化，增加二水石膏晶体接触点数目，提高HCM充填性能。HCM浸出液pH实验值均低于理论值，说明HPG水化过程中共晶P₂O₅会溶为可溶性P₂O₅，降低充填体碱度。

通过添加剂调控制备形貌各异、结晶良好的半水石膏晶体备受关注。简述了有机添加剂、无机添加剂及复合添加剂调控半水石膏晶体生长成纤维状石膏晶须或短柱状高强α石膏的研究现状；总结并评述了有机、无机两类添加剂对半水石膏晶体成核和生长过程的调控机制；分析了该领域亟待深入研究的问题，为半水石膏晶体及同类晶体材料的结晶生长控制提供了参考。

选取新疆塔县石英岩玉为研究对象，采用偏光显微镜、电子探针、激光Raman光谱仪和紫外-可见-近红外吸收光谱仪就其矿物组成、化学成分、显微结构及谱学特征进行测试分析，并对颜色成因予以探讨。结果表明：塔县石英岩玉的主要矿物组成为α-石英，具粒状变晶结构，并含有不等量绿帘石、白云石、斜绿泥石、榍石、钾长石及黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿、针铁矿等次要矿物。塔县石英岩玉的绿色主要由致色矿物绿帘石晶体结构中Fe³⁺的d-d电子跃迁和Fe²⁺—Fe³⁺电荷转移引起；黄色和褐红色主要归因于石英颗粒间隙或裂隙中的纳-微米级针铁矿和赤铁矿，其紫外-可见-近红外吸收光谱的一阶导数光谱分别具有433~434 nm、512~538 nm和591 nm特征峰。

为提高蛭石矿产资源利用效率和膨胀蛭石产品附加值，以新疆尉犁工业蛭石为原料，采用化学处理-焙烧加热法制备高膨胀倍数膨胀蛭石（HEV），研究HEV结构与形貌、最佳制备工艺与膨胀机理。结果表明：HEV样品膨胀倍数（约70倍）远超常规方法制备的膨胀蛭石样品。HEV的制备机理与工业蛭石内部金云母、水金云母及蛭石的镶嵌结构有关。该结构可导致工业蛭石片层形成大量空腔，有效阻碍内部气体的逸出，使工业蛭石获得更好的热膨胀性能。该制备方法可提高工业蛭石资源应用效率，降低生产成本。HEV可作为蛭石纳米材料的低成本前驱体。

利用湿法工艺改性碱式碳酸镁，研究了改性剂种类及用量、料浆浓度、改性温度和时间对接触角和活化指数的影响。借助接触角测量仪、X射线衍射仪、红外光谱、热重分析和扫描电子显微镜表征改性前后碱式碳酸镁的性能。结果表明：适宜的改性剂为硬脂酸钠，最佳改性工艺为料浆浓度50 g/L，改性剂用量4%（占碱式碳酸镁粉末的质量），改性温度75 ℃，改性时间50 min。在最佳条件下，改性粉体的接触角为130.9°，活化指数为99.97%。表面改性过程对碱式碳酸镁的物相组成、化学结构、热分解和形貌没有明显影响。硬脂酸钠改性碱式碳酸镁的实质主要是硬脂酸钠中亲固基与碱式碳酸镁表面发生物理吸附，其疏水基朝外，从而使得碱式碳酸镁表面由亲水性变为疏水性。

为了分析易解理的脆性氧化镓晶体的精密加工过程中材料去除机理，采用金刚石压头、G200型纳米压痕仪，分别对氧化镓晶体的（100）和（010） 2个主要晶面的纳米力学性能进行了试验研究。纳米压痕试验发现：2个晶面都有“pop-in”现象，首次出现pop-in的载荷分别为：4.31 mN和5.42 mN。通过变载荷纳米划痕试验和VK-X110激光显微系统观测，发现2个晶面都有“pile-up”现象，刻划过程中期均出现了塑性域加工特征，（100）和（010）晶面的塑性域加工切削深度范围分别是96.5~576.8 nm和84.6~421.6 nm。

为了更好的研究高各向异性小平面枝晶生长。提出了一种综合考虑动力学各向异性和界面能各向异性的小平面枝晶生长的格子Boltzmann方法-元胞自动机（LBM-CA）耦合模型，对硅小平面枝晶的生长过程及生长形状进行模拟；验证所采用的新动力学各向异性方程的正确性；研究了界面能各向异性、动力学各向异性和过冷度对小平面枝晶生长的影响。结果表明：小平面枝晶较非小平面枝晶表现出更强的各向异性；界面能各向异性系数的增大，小平面枝晶生长的各向异性显著增大，生长速率变化、部分取向缺失；过冷度的增大，硅晶体由小平面晶粒生长变为小平面枝晶，其各向异性也显著增强，取向缺失增加，棱角更加明显，二次枝晶臂生长速率加快；动力学各向异性增大，二次枝晶臂生长速率、长度和数量均有增加。