【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312023
胶体金作为商业化的即时检验POCT (point-of-care test)免疫层析技术中最广泛的标记物之一,具有显著的颜色特征,后期无需可视化改造,且形态稳定、环境友好。本文试纸条制作过程简单,不需要大型贵重仪器。采用柠檬酸三钠还原氯金酸制备胶体金,将胶体金标记在新冠病毒的核衣壳N蛋白抗体上,通过在免疫层析试纸条可视区形成类似三明治结构的抗体-抗原-抗体夹心复合物,并以此复合物的红色检测线作为新冠病毒的定性分析依据。该检测方法裸眼可测、操作简单、且快速(10 min)、灵敏(检测限为0.5 ng·mL-1)、低成本(每条不超过5元)。实验过程可以引导学生体验生命体系中抗原抗体相互作用引发的特异性生命化学反应,激发学生对化学、生物、生命科学和纳米材料等学科相互融合的可视化快检技术的浓厚研究兴趣。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404083
以一位考古学教授在四川自贡恐龙遗址考察引发的遐想为载体,介绍了U-Pb定年法的基本原理,以及样品采集、样品处理后的分析方法和检测结果处理,全面地科普了U-Pb定年法的相关知识。同时,本文介绍了自贡地区的恐龙文化及产业,向读者展现恐龙之都的魔力。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250370
以杨絮(PC)为原料,采用乙醇溶剂热法对其进行预处理,再进行碳化,制备了高比表面积的杨絮衍生多孔碳(DPCC),并研究了其对染料的吸附性能及动力学性能。通过单因素实验优化工艺参数,确定最佳预处理条件(液固比为17 mL·g-1、200 ℃处理2 h),在此条件下制备的DPCC-10比表面积达到518 m2·g-1。结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、扫描电镜(SEM)和N2吸附-脱附测试等表征手段,证实预处理过程能够有效去除木质素和半纤维素等,形成丰富的多级孔道结构。吸附实验表明,DPCC-10对亚甲蓝(MB)的最大吸附量达到385.71 mg·g-1,优于多数报道的生物质衍生吸附剂。DPCC-10对染料的吸附过程满足准二级动力学方程,表明该吸附以化学吸附为主。经过4次吸附-脱附循环后,DPCC-10对MB的吸附容量仍保持初始值的92.01%,表明材料具有优异的可再生性能。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202509131
金属有机化学知识体系庞大,在拔尖计划有机化学教学的有限课时中面临如何取舍、避免信息过载的难题。本文建议本着“少即是多”的理念,以“基础性、衔接性和代表性”为原则进行科学取舍,主要讲授配合物结构特征、基元反应以及5个经典过渡金属催化的反应,以期帮助学生建立基本认知并掌握举一反三的能力,为后续进一步学习和科研训练奠定基础。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311085
配位作用,是化学中一个重要的概念,是一种分子、原子、离子之间的相互作用,基于这种作用力形成的化合物称为配合物,从千年前的古法染布技艺到当今化学工业与生活中,配位化学都起着重要的作用,而大众对于配位化学的认知程度有限。本科普实验借鉴我国传统媒染工艺,选用植物色素(茜素、苏木素等)对植物纤维染色,展现“媒染”背后的配位化学。通过该色素与媒染剂中的金属离子络合呈现配合物的丰富颜色;通过对比实验展示有、无配位作用的染色、固色效果,体现配位化学的重要作用;并基于我国非物质文化遗产手工艺——扎染,呈现出自创扎染作品,让人们感受化学之美的同时也切身感受匠人智慧和中国手工艺的魅力。同时,结合生活实际,设计居家实验方案(以洋葱皮煮水制作染料),便于大众居家实验,体现出实验的可推广性。设计适合幼儿及小学生、初高中生、大学生及公众的科普活动。本科普实验将化学、艺术与文化紧密结合,呈现效果具有可观赏性,且过程绿色安全、无毒无害。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202308024
由于电催化剂中的非晶区和结晶区具有不同的物理化学性质,因此非晶化/结晶化工程成为提高电解水催化动力学的重要策略。然而,在微观环境中有效地调控催化剂的结晶度仍然是一个严峻的挑战。本文介绍了一种可调节结晶度的新型CrS/CoS2异质结构,该异质结对氢气析出反应(HER)和氧气析出反应(OER)都具有高效的催化活性。Cr―S―Co键的重新分配引起的d带中心移动有助于调节中间体H*和OOH*在催化剂表面的吸附能力,从而优化HER和OER的决速步骤。在最佳条件下,非晶态CrS和高度结晶的CoS2异质结(A-CrS/HC-CoS2)在HER和OER均表现出优异的催化活性,分别为90.6 mV (10 mA∙cm−2,HER)和370.5 mV (50 mA∙cm−2,OER)。非晶/高晶结构有利于A-CrS/HC-CoS2在水电解过程中的结构和成分演变,因此具有出色的稳定性。作为甲醇辅助节能制氢装置中的双功能催化剂,A-CrS/HC-CoS2仅需1.51 Ⅴ的低槽电压即可达到10 mA∙cm−2的电流密度,证明其是理想的金属基催化剂的候选材料。本研究为双功能过渡金属化合物电催化剂在非晶态/晶态异质结构中通过结晶度调控来提高催化活性和稳定性提供了重要启示。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309063
高分子的构象、形态及尺寸的模拟与计算,是分子水平上的虚拟仿真实验项目,结合诺贝尔奖获得者de Gennes和P. J. Flory的理论工作、由项目组自身教研成果转化、师生合作研发而成。与小分子化合物相比,高分子的研究方法有很大的不同,特别是需要采用统计方法来描述高分子链的构象、形态,计算高分子链的平均尺寸,这是经典的物理化学方法所不能完成的。本项目从研发到教学实践、再经改进,教学内容的更新优化中,自然融入了诺贝尔奖成果、哲学思想、科学思维、学科发展史、教研成果等多个维度的思政元素。
