【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250383
In the context of the global energy transition, lithium-ion batteries have emerged as the predominant energy storage technology. However, their fast-charging capabilities continue to be limited by challenges such as lithium dendrite formation, electrode volume expansion, and interfacial instability. Metal-organic frameworks (MOFs) offer promising opportunities to improve battery performance owing to their high specific surface area, tunable pore architectures, and abundant redox-active sites. Their ordered porous structure not only promotes efficient ion transport and electrolyte penetration but also enables the incorporation of numerous active sites through precise structural design. This review systematically outlines recent progress in the use of MOFs and their derivatives for fast-charging lithium-ion batteries, with a focus on their applications in electrode materials and critical battery components, as well as the associated enhancement mechanisms. It aims to provide guidance for the design and development of high-performance MOF-based materials for fast-charging batteries.
【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.DXHX202506073
以高等农林院校化学类卓越人才培养为研究对象,针对涉农高校化学学科“厚基础、强实践、重创新”的育人目标,构建了“育人铸魂、固本拓新、多元融合”三位一体的创新培养模式。首先,以“立德树人”为根本,通过“教师思政-课程思政-专业思政”一体化设计,将家国情怀与创新能力培养深度融合,打造课程、科研、实践、产学研联动的思政育人体系;其次,重构“宽口径、厚基础、强特色”的课程体系,以合成化学、阻燃化学、植物化学等模块为核心,突出学科前沿与农林产业需求衔接,形成“固本拓新”的多元教学体系;最后,以“研究型-应用型-国际化”分层培养为抓手,通过“科教-产教-赛教”三维融合路径,强化学生创新思维与实践能力。实践表明,该模式解决了农林院校化学类人才培养中思政引领不足、产教协同薄弱、学科特色不显著等问题,有效提升了学生服务新农科建设的专业素养与创新能力,为培育新质生产力、支撑教育强国战略提供了可推广的范式。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308063
本案例以解决传统Fe(OH)3胶体电泳实验中存在的胶体废液浪费、缺乏探究性以及思政育人难融入等局限为出发点,通过发展胶溶法、引入表面带不同电荷AgI胶体制备及其带电性质自主判断环节,守正创新,赋予该实验项目以资源节约、绿色环保、富有探究性等特色。尤其重要的是,本案例通过综合采用任务驱动自主学习、翻转课堂、研讨启发等多种教学模式,将经典基础物理化学实验与提高我国数量巨大但来之不易的钢铁资源的循环利用率和改变学生对胶体带电性质的固有认识有机结合起来,在潜移默化中弘扬/培育了学生“绿色”化学理念、可持续发展责任担当、科学辩证思维素养以及创新精神等。本案例已初步推广应用于本校的胶体电泳实验教学中,教学反响热烈,达到了专业知识、技能传授与课程思政育人相济相长的教学效果;为提升传统实验的专业育人和思政育人效果提供有益借鉴。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309003
本实验设计了一种利用可再生能源提供的电能驱动的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料电催化升级再造策略,将废弃PET塑料成功转化为对苯二甲酸、二甲酸钾等高附加值化学品,同时联产氢气(H2)。具体实验过程包括:首先通过水热法将PET塑料进行降解得到对苯二甲酸和乙二醇单体,随后利用自制的水滑石(LDH)催化剂将乙二醇选择性电催化氧化为甲酸盐同时阴极联产H2,最后将反应液经酸化、减压过滤、旋蒸、真空干燥等分离提纯步骤得到二甲酸钾和对苯二甲酸产品。本实验是将科研成果引入教学的典型案例,不仅为废弃PET塑料资源的绿色升级再造提供了新思路,而且有利于培养学生的科学思维能力,激发科学研究的兴趣。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311062
聚焦“新医科”人才培养目标,针对医学院校传统大学化学实验课程教学普遍存在的问题,从教育理念、教学内容、教学模式和评价体系四个方面对实验课程进行改革实践,创建学生主动学习、合作学习和探究学习的新模式,强调课堂内外的深度融合,探索建立中国特色的大学化学基础课程支持医学人才培养的新模式。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312060
新农科建设背景下,将公共基础课与农业元素交融创新,优化教学方法,是推进农科特色基础课程改革的重要途径。课程组在融合农业特色教学内容,融入“农味”思政元素,构建“以学为中心”的自主、合作、探究型教学模式等方面进行了探索和实践。通过教学改革与实践,实现了化学知识与农科专业知识的有机融合,有利于提高学生解决农业领域问题的能力,为新时代农林卓越人才培养提供支撑。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401005
“新医科”是一种从治疗为主到兼具预防、治疗、康养的生命健康全周期的医学新理念。本文依据“新医科”理念,针对《医学基础化学实验》教材中的“氧化还原反应和电极电位”部分实验进行了“医学-化学-生物”等学科的交叉、融合与创新,具体有:(1) 电池电动势的测量实验中用乙二胺四乙酸钠(Na4Y)代替浓氨水,实现样品体系中Cu2+/Zn2+浓度的变化;(2) 氧化还原反应与电极电位的关系实验中用维生素C (Vc)的C6H6O6 (氧化型)/C6H8O6 (还原型)电对替代Br2/Br−电对,实现不同电对氧化还原性质的对比研究;(3) 增设谷胱甘肽还原Fe3+的实验,实现医学热点—细胞铁死亡过程的跨界思考。通过系列改进使实验变得绿色环保和医教结合,对诠释基础化学中的“新医科”理念具有重要意义。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202406102
在高分子化学的本科教学中,几乎都使用缩聚作为逐步聚合的教学案例,虽然这基于缩聚与逐步聚合二者之间密切的联系,但容易让学生混淆这两个聚合概念,不利于二者的区分。为此本文提出了一个可以作为逐步聚合教学的新案例——巴比耶聚合。有别于本科教学中基于缩合反应的逐步聚合,巴比耶聚合是一种基于加成反应的聚合方法,具有逐步特征。通过引入巴比耶聚合作为逐步聚合的教学新案例,可以加深学生对逐步聚合的理解,避免将逐步聚合等同于缩聚,有助于学生更好地对缩聚和逐步聚合概念进行区分。
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