直接乙醇燃料电池(DEFC)具有燃料易得、绿色高效的优点, 得到了广泛的研究, 但是DEFC催化剂存在催化效率低、稳定性差的问题, 制约了其快速发展。本研究采用液相水热合成法, 以聚乙烯吡咯烷酮(PVP k-25)为分散剂和还原剂、甘氨酸为表面控制剂和共还原剂, 通过调控Pt-Co金属前驱体的摩尔比, 一步制备了XC-72R炭黑负载的Pt₁Co_x/C高指数晶面纳米催化剂, 实现了催化剂晶粒在碳载体上的原位生长。Pt₁Co_1/3/C纳米催化剂暴露的高指数晶面主要包括(410)、(510)和(610)晶面。在晶体生长过程中, Pt₁Co_1/3/C纳米催化剂晶粒由“类球体”转变立方块, 最终得到具有高指数晶面取向的内凹形貌。Pt₁Co_1/3/C高指数晶面纳米催化剂的电催化活性最高, 其电化学活性表面积为18.46 m²/g, 对乙醇氧化峰电流密度为48.70 mA/cm², 稳态电流密度为8.29 mA/cm², CO氧化峰的电位为0.610 V。这说明具有高指数晶面的催化剂表面存在的台阶、扭结等缺陷原子, 可增加活性位点, 进而显示出优异的电催化性能。本研究可为高指数晶面催化剂材料的开发及工业化应用提供理论依据。

为了实现在无外加电源情况下对紫外光的长时间探测，基于WO₃纳米片制备了具有自供能特性的紫外探测器。采用水热法在FTO玻璃衬底上成功制备了WO₃纳米片阵列，并通过SEM、XRD等手段对样品进行分析，研究结果显示，长度约为2 μm、厚度约为200 nm的单斜相WO₃纳米片均匀致密地生长并覆盖在整个衬底表面。制备的WO₃纳米片的光吸收范围集中在紫外波段，对330~440 nm的光具有强的吸收能力。以WO₃纳米片为工作电极制备了紫外探测器，测试结果表明，WO₃纳米片紫外探测器能够在无外加偏压的情况下有效探测紫外光，且具有自供能特性。探测器的光电性能表现出高光响应电流（约为171 μA）和快速响应特性（上升时间约为25.7 ms，下降时间约为38.7 ms），并在多次紫外光开/关下保持良好的稳定性与重复性。

二硫化钼量子点（MoS₂ QDs）因具有尺寸可控、量子限域效应强等优异的物化特性，故在传感、荧光检测和光催化等领域中具有潜在的应用价值。以钼酸铵为钼源，以谷胱甘肽为硫源，采用一步水热法合成水溶性好、尺寸均一的MoS₂ QDs（MoS₂ QDs-1）。为探究不同硫源对MoS₂ QDs尺寸和光学性能的影响，又以钼酸铵和L-半胱氨酸分别为钼源和硫源，通过相同方法制备MoS₂ QDs（MoS₂ QDs-2）。研究了MoS₂ QDs-1和MoS₂ QDs-2样品的结构和光致发光性能。结果表明，与MoS₂ QDs-2样品相比，MoS₂ QDs-1样品的平均晶粒尺寸更小（3.88 nm）、平均晶粒高度更低（4.75 nm）、光学带隙更小（3.65 eV）和荧光量子产率更高（10.8%）。

蓝宝石作为五大名贵宝石之一, 经济价值极高, 其中“皇家蓝”、 “矢车菊蓝”最为昂贵。 而水热法可合成出颜色与“皇家蓝”色极为相似的蓝宝石, 且合成出的晶体较大, 可通过切磨加工获得内部纯净的样品, 仅凭外观及常规方法难以鉴别。 选取了7颗水热法合成蓝色蓝宝石为实验对象, 采用LA-ICP-MS、 拉曼光谱仪、 红外光谱仪、 紫外-可见分光光度计和三维荧光光谱仪, 对其化学成分、 谱学特征进行研究, 并与外观极为相似的天然蓝宝石、 焰熔法合成蓝宝石进行对比分析。 分析表明, 水热法合成蓝宝石总体成分较为单一, 而天然蓝宝石则含有丰富的微量元素。 三种样品拉曼光谱均呈现典型的刚玉振动模式, 显示A_1g和E_g振动模的拉曼峰。 在红外光谱的指纹区, 三种样品的吸收峰均无明显差别, 与拉曼光谱的结果耦合。 但在官能团区3 000~4 000 cm^-1波数范围, 水热法合成蓝宝石存在由含水矿物包裹体产生的羟基振动峰, 而天然蓝宝石和焰熔法合成蓝宝石未显示此特征。 紫外-可见光谱表明三种样品均为Fe²⁺-Ti⁴⁺对致色, 但水热法与焰熔法合成蓝宝石未出现天然蓝宝石中450 nm吸收峰。 三维荧光光谱表明, 两种合成蓝宝石在240 nm光源激发下均出现与Ti⁴⁺相关的电荷转移导致的蓝色荧光, 而天然蓝宝石样品未出现此荧光。 化学成分、 红外光谱、 紫外-可见吸收光谱、 三维荧光光谱可为水热法合成蓝宝石的鉴别提供重要信息。