糖中的明星——赤藓糖醇访谈录
吴依玲, 金珮瑶, 田申悦, 张骥
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404034
代糖是用于替代食品中糖类物质的甜味剂,包含人工代糖和天然代糖。近年来,赤藓糖醇成为了应用最为广泛的代糖之一。虽然赤藓糖醇作为代糖具有诸多优点,但也有研究表明赤藓糖醇具有一定的潜在风险。本文采用访谈稿的形式介绍了赤藓糖醇与代糖以及现有科学研究中赤藓糖醇存在的风险。
关键词: 代糖, 赤藓糖醇, 科普
赏秋叶——浅析“霜叶红于二月”的成因
童展宏, 解笑瑜, 陈方方
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404005
在自然界中,季节变换带来了树叶色彩的丰富变化,尤其是秋天的树叶变色现象,吸引了无数目光和科学探索。但在这背后,是一系列复杂的化学变化和色素分子结构的巧妙调整。本文将深入探讨秋天树叶变色的化学结构基础。
关键词: 叶绿素, 类胡萝卜素, 花青素, 植物色素
调控金纳米表面凸起的策略及其表面增强拉曼散射活性
冯瑞沁, 樊晔, 方云, 夏咏梅
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202304020
以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与十二烷基硫酸钠(SDS)通过阳离子架桥形成的拟聚阴离子为软模板,通过改变PVP、SDS和纳米材料前驱体氯金酸(HAuCl4)浓度以及反应时间等因素,调控还原产物金纳米花形貌及粒径。表面张力、电导率、毛细管电泳及Zeta电位等实验结果表明PVP-SDS-HAuCl4形成新的拟聚阴离子,透射电子显微镜和X射线衍射结果表明SDS、PVP和HAuCl4的较低浓度组合更易获得表面凸起丰富的金纳米花。PVP-SDS拟聚阴离子发挥了二级软模板作用,在PVP (50 g·L−1)-SDS (2 mmol·L−1)-HAuCl4 (0.25 mmol·L−1)溶液中调控合成的金纳米花为{111}晶面为主的面心立方结构,其平均等效粒径为108 nm,且表面上密集分布约16.5 nm的凸起。该金纳米花有较强的表面增强拉曼散射(SERS)活性,探针分子罗丹明6G的SERS信号强度依赖于金纳米花的表面凸起形貌。该研究中金纳米花的SERS增强因子最高达6.71 × 107,优于同类金纳米花的文献报道水平(106);尽管低于石墨负载的金纳米粒子(1 × 108)或阳离子软模板合成的金纳米棒(5 × 109),但成功避免了基质干扰或阳离子强吸附使应用受限。
关键词: 金纳米花, 表面增强拉曼散射, 纳米凸起, 拟聚阴离子, 软模板
自组装协同催化高选择性合成卤芳烃
史时辉, 李皓瑜, 韩少杰, 姚一凡, 刘思齐
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312002
卤代芳烃是非常重要的合成砌块,广泛应用于农用化学品、材料和药物等的合成。芳烃的亲电取代卤化反应是制备芳基卤化物最简单的方法,但是富电子芳烃的卤化反应存在区域选择性差的挑战。本实验采用自组装协同催化策略,以环己基苯溴化反应为模型反应,高选择性合成溴代芳烃,进而应用于卤代芳烃的高选择性合成。在加深学生芳烃亲电取代卤化反应的同时,也向学生传授自组装、协同催化和路易斯酸碱催化等重要知识,加深学生对亲电取代反应机理和离子型中间体的了解。实验主要由卤代芳烃的合成、机理探究及实验普适性三部分组成,包含多种有机实验基本操作,涉及反应监测、分离纯化、产物表征等多个重要环节,实验整体时长7小时,安全性高,可操作性强,适合本科实验教学开设。本实验秉持科研反哺教学的理念,将新的科研成果转化为人才培养内容,有助于提高学生的科研创新与实践能力。
关键词: 卤代芳烃, 区域选择性, 亲电取代卤化反应, 协同催化
Enhanced selectivity of catalytic hydrogenation of halogenated nitroaromatics by interfacial effects
Rui HUANG, Shengjie LIU, Qingyuan WU, Nanfeng ZHENG
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240356
The highly selective catalytic hydrogenation of halogenated nitroaromatics was achieved by employing Pd-based catalysts that were co-modified with organic and inorganic ligands. It was demonstrated that the catalysts contained Pd species in mixed valence states, with high valence Pd at the metal-support interface and zero valence Pd at the metal surface. While the strong coordination of triphenylphosphine (PPh3) to Pd0 on the Pd surface prevents the adsorption of halogenated nitroaromatics and thus dehalogenation, the coordination of sodium metavanadate (NaVO3) to high-valence Pd sites at the interface helps to activate H2 in a heterolytic pathway for the selective hydrogenation of nitro-groups. The excellent catalytic performance of the interfacial active sites enables the selective hydrogenation of a wide range of halogenated nitroaromatics.
关键词: halogenated nitroaromatic, heterogeneous catalysis, hydrogenation, selectivity control, interfacial effect
计算化学方法再探“碘催化氯苯的氯反应”
闫虹廷, 冯爱利, 朱荣秀, 刘磊, 张冬菊
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202403010
本文研究课题“碘催化氯苯的氯代反应”来源于2021年全国统考高考化学试卷(浙江卷)的考题,其试题背后隐含了一系列化学基本概念和基本理论。前期文献对该题目进行了研究,所得结果与高考题目中的描述不一致。本文用密度泛函理论(DFT)方法重新对该反应进行了系统研究,确立了反应的催化活性组分及其形成机理,计算了氯苯氯代反应的分子机制、反应的热力学和动力学性质,比较了邻位、间位及对位取代的反应性能,分析了电子效应和空间效应对反应性能的影响。本文计算结果与高考题目中的描述一致,表明了该题目的严谨性和科学性。本文研究结果有助于学生加深对芳香化合物亲电取代反应的认识和理解。
关键词: 氯苯, 氯代, , 反应机理, 计算化学
对硫硫酸分解产物单质硫沉淀过程的探究——意外的“失败”?
胡浩哲, 张浩宇, 芦昌盛
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202412034
在“硫代硫酸钠标准液的配制和标定”实验的操作过程中,大一新生因使用了未经稀释的硫代硫酸钠溶液意外在滴定环节产生大量淡黄色沉淀;学生们经过自主探究,重现了实验现象,调控体系pH ≈ 5时制备出较为稳定的硫胶体体系。通过课外文献调研、估算和分析,学生们推断沉淀成分并推测了硫单质的均相成核沉淀过程,提出可以使用硫胶体替代传统Fe(OH)3胶体用于实验教学与课堂演示。
关键词: 硫代硫酸钠, 单质硫沉淀, 硫胶体
C60-MoP-C纳米范德瓦耳斯异质结及其电催化析氢性能
李文江, 关平丽, 余锐, 程源晟, 魏先文
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230289
采用气固法制备了磷化钼-碳纳米花(MoP-CFs),通过简单的超声自组装将C60修饰在MoP-CFs表面,形成范德瓦耳斯异质结。研究其电催化析氢性能发现,C60的修饰能够有效降低电催化析氢过电位。其中,10% C60-MoP-CFs样品(10%为C60的质量分数)表现出最佳催化活性,在酸性和碱性条件下达到10 mA·cm-2的电流密度时,所需要的过电位分别为158和157 mV,并且具有至少20 h的电催化稳定性。C60与MoP-CFs之间强电子耦合作用促进电子由C60迁移到MoP-CFs表面,有助于减小电荷传输阻力,加快电催化析氢界面反应动力学过程。
关键词: 富勒烯, 能量转换, 多相催化, 电化学制氢, 绿色化学
三维δ-MnO2阴极材料的制备及其水系锌离子电池性能
郑晓英, 樊姗, 戴勤进, 董伟, 王梦雪, 任义晨, 张永
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250352
基于简单水热法构筑了一种由纳米片自组装形成的三维花状δ-MnO2结构。该三维多孔结构能够捕获大量电解质离子并提高电极表面的Zn2+浓度,从而优化Zn2+传输路径并加速电极反应动力学过程。此外,花状交联结构有效提升了δ-MnO2电极的机械性能,使其在循环过程中发生缓慢的体积膨胀,结构维持稳定。基于δ-MnO2电极组装得到的水系锌离子电池(AZIBs)展现出优异的放电比容量(0.1 A·g-1下为358.2 mAh·g-1)和循环稳定性(1 000次循环后放电比容量仍保持为94.9 mAh·g-1)。
关键词: 锌离子电池, δ-MnO2, 纳米花, 反应动力学
过渡金属催化卤芳烃合成苯胺类化合物的研究进展
宋戈洋, 薛东, 李刚
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308030
苯胺类化合物是一种重要的有机中间体和基本化工原料,广泛应用于医药、农药、染料和功能材料等研究领域。发展高效、绿色的合成苯胺类化合物一直是备受关注的研究热点之一。过去数十年,过渡金属催化卤代芳烃合成苯胺类化合物的研究由于具有底物适用广泛、官能团兼容性好及高的反应选择性等优点,引起了化学家的研究兴趣与关注。本文综述了过渡金属催化卤代芳烃合成苯胺类化合物的研究进展,主要内容包括:(1) 钯催化卤代芳烃合成苯胺类化合物;(2) 铜催化卤代芳烃合成苯胺类化合物;(3) 镍催化卤代芳烃合成苯胺类化合物。
关键词: 过渡金属催化, 苯胺类化合物, 卤代芳烃, 胺化反应

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