发现生活的——给结晶加点“料”
肖琰, 黎书伶, 李一凡, 樊佳宁, 史琳琳
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312025
以探究不同杂质对化学物质结晶的影响为出发点,从生活中取材,研究晶体生长过程中的影响因素,得到不同形貌的晶体,并在此基础上设计出结晶山水景观实验。本实验从宏观与微观角度研究了不同杂质对晶体生长的影响,将化学科学与艺术相结合,可应用于化学科普。本实验操作简单、成本经济、安全性高,适合不同年龄段的人群参与。本实验有利于激发人们对化学的兴趣,提高人们对化学研究的积极性,拉近普通人群与化学科学之间的距离。
关键词: 结晶, 杂质, 化学科普
沉淀草木之——媒染背后的配位化学
李明, 李昭胤, 刘梦竹, 罗邵响
【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。
关键词: 媒染, 配位化学, 扎染, 梯度科普
能材料家族族长选拔记
徐运鑫, 张文博, 颜静, 耿旺昌, 闫毅
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202307008
含能材料自出现以来就在民生、国防领域发挥巨大作用。本文作为一篇科普文章,通过拟人的手法,简单介绍了含能材料的基本种类、基本性质,并着重介绍一些重要含能材料的性质和应用。希望能增强读者对含能材料的兴趣,引发读者对含能材料的思考,从而打破对含能材料认知的固有印象。
关键词: 含能材料, 炸药, 火药, 复合含能材料
Green synthesis of MIL-101/Au composite particles and their sensitivity to Raman detection of thiram
Huihui LIU, Baichuan ZHAO, Chuanhui WANG, Zhi WANG, Congyun ZHANG
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240059
Metal-organic framework (MOF) MIL-101 and surface plasmon polariton (SPP) supported gold nanoparticles (Au NPs) hybrid systems were developed as a highly sensitive and reproducible surface-enhanced Raman scattering (SERS) detection platform, in which a green electrostatic self-assembly technology was adopted to construct the substrate. In an aqueous solution, the electronegativity of the particles can be used to prepare the composite substrate without any surface modifier. Due to the enrichment capacity of MIL-101 and the electromagnetic enhancement from Au NPs, the well-designed MIL-101/Au composites possessed ultrahigh sensitivity with the detection limit of Rhodamine 6G (R6G) as low as 10-10 mol·L-1. Meanwhile, the substrate exhibits high stability, excellent reproducibility, and recyclability. Additionally, the novel substrate can be explored for direct capture, and sensitively detect pesticide residues such as thiram.
关键词: MIL-101, Au nanoparticle, surface-enhanced Raman scattering, thiram
磷废水的处理及排放评价
王静, 李平平, 王玥辉, 修一凡, 张秉乾, 王书文, 高洪涛
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309097
对分析化学实验“分光光度法测定水和废水中总磷”进行改进:以绿色无毒的麦饭石为载体,制备ZnFe-LDHs (层状双金属氢氧化物)改性麦饭石吸附材料,运用FTIR、XRD、SEM、EDS-mapping等手段进行表征,探索出ZnFe-LDHs改性麦饭石对磷的最优吸附处理条件,去除率大于98.4%。含磷废水经改性麦饭石吸附处理后,磷的浓度小于0.08 mg∙L−1,符合磷一级排放标准。该改进实验内容丰富,综合性强,学生在践行“绿色化学”理念中,综合研究能力和团队协作能力得到培养提升,适合推广至本科生高年级教学。
关键词: 改性麦饭石, 吸附, 磷含量测定, 环境友好, 创新设计与改进
氮环烷烃选择性构建功能化芳烃研究进展
张云皓, 王一诺, 王思然, 徐大振
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401083
含氮杂环类化合物广泛存在于自然界,具有多种生物活性。近几年,使用含氮环烷烃作为原料合成含氮芳烃成为目前的一个研究热点,该方法无需导向基团,可选择性地一步实现C—C、C—N、C—S和C—Se键的构建和芳构化。本文整理了近年来有关该方法构建功能化喹啉和吲哚的文献报道,进行了系统的梳理和综述,并对该领域未来的发展作出展望。
关键词: 吲哚, 喹啉, 去氢化, 芳构化
Structure variation of cadmium naphthalene-diphosphonates with the changing rigidity of N-donor auxiliary ligands
Yan XU, Suzhi LI, Yan LI, Lushun FENG, Wentao SUN, Xinxing LI
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240226
Five cadmium naphthalene-diphosphonates, formulated as [Cd1.5(1,4-ndpaH2)2(4,4′-bpyH)(4,4′-bpy)0.5(H2O)2]2 (1), [Cd(1,4-ndpaH2)(1,4-bib)0.5(H2O)] (2), [Cd(1,4-ndpaH3)2(1,2-dpe)(H2O)]·(1,2-dpe)·7H2O (3), (1,2-bixH)[Cd3(1,4-ndpaH)(1,4-ndpaH2)2(H2O)2] (4), and [Cd(1,4-ndpaH2)(H2O)]·H2O (5), have been synthesized from the self-assembly reactions of 1,4-naphthalenediphosphonic acid (1,4-ndpaH4) with Cd(NO3)2·4H2O by introducing auxiliary ligands with variation of rigidity, such as 4,4′-bipyridine (4,4′-bpy), 1,4-bis(1-imidazolyl)benzene (1,4-bib), 1,2-di(4-pyridyl)ethylene (1,2-dpe), 1,3-di(4-pyridyl)propane (1,3-dpp), and bis(imidazol-1-ylmethyl)benzene (1,2-bix), respectively. Structure resolution by single-crystal X-ray diffraction reveals that compound 1 possesses a layered framework, in which the {Cd3(PO2)2} trimers made up of corner-sharing two {CdO4N2} and one {CdO6} octahedra are connected by phosphonate groups, forming a ribbon, which are cross-linked by 4,4′-bipy ligands, forming a 2D layer. Compound 2 shows a 3D open-framework structure, where chains of corner-sharing {CdO4N} trigonal bipyramids and {PO3C} tetrahedra are cross-linked by 1,4-bib and/or phosphonate groups. A 1D ladder-like chain structure is found in compound 3, where the ladder-like chains made up of corner-sharing {CdO5N} octahedra and {PO3C} tetrahedra are connected by 1,4-ndpaH22-. Both compounds 4 and 5 obtained by the introduction of flexible ligands during the synthesis show a 2D layered structure, which is formed by ligand crosslinking double metal chains. Interestingly, In 4, flexible 1,2-bix was singly protonated, as guest molecules, filled between layer and layer, while flexible ligand 1,3-dpp is absent in 5. Photophysical measurements indicate that compounds 1-5 show ligand-centered emissions.
关键词: naphthalene diphosphate, N-donor auxiliary ligands, crystal structure, rigidity, flexibility
电化学降解污水中氮废弃物的升值策略
孙明磊, 袁忠勇
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100108
由于工业和生活废水的大量排放,地表水水体中的氮污染已成为全球性的环境问题。新兴的电化学降解技术为高效降解含氮废物,如亲电污染物(硝酸盐和亚硝酸盐)和亲核污染物(尿素、氨氮和肼)提供了有前途的解决方案,同时能在电降解过程中实现增值产出。本文对污水中典型的含氮废弃物电降解过程中的升值策略进行了深入研究,重点阐释了提高价值输出效率的方法:(1) 通过构建锌-亲电性污染物电池实现能量与化学品产出;(2) 通过亲核污染物驱动的混合直接燃料电池实现能量输出;(3) 通过亲核性污染物辅助的电解水装置实现节能纯净氢能的生产;(4) 利用锌-亲核性污染物电池进行储能和制氢;(5) 通过C―N耦合反应产生有价值的化学产品。最后,我们对当前面临的挑战和未来前景进行了深入分析,以加深对先进电化学电池的理解,弥合实验试验与实际应用之间的差距。
关键词: 水净化, 电化学降解, 锌基电池, 电解水, 直接燃料电池, C―N耦合
氟钙钛矿及其衍生物的合成研究进展
张立兴, 王耀文, 韩旭, 周俊宏, 王静慧, 李莉萍, 李广社
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250007
含氟钙钛矿及其衍生物因其优异的物理和化学性质在新能源、光电器件、催化及磁性材料等领域获得了广泛关注。这类材料的合成方法是该研究领域的核心之一。合成路径的选择和优化直接影响材料的结构、性能、形貌以及在实际应用中的表现。目前, 含氟钙钛矿及其衍生物的合成方法主要包括传统的固相合成法、沉淀法、水热/溶剂热法、以及新兴的软化学合成法、沉积法等, 然而这些合成方法还没有系统的概述。因此, 本文综述了该系列化合物的合成方法, 总结了目前面临的挑战并对未来发展方向进行了展望, 期望以此推动该领域更深入、广泛的研究。
关键词: 钙钛矿, 氟化物, 过渡金属, 合成
[FeFe]-hydrogenase-containing compound and its photocatalytic H2-production performance
Lixing LU, Shaoxian LIU, Jian XU, Ziqi JIN, Jiongjia CHENG, Jiyang ZHAO, Fubo WANG, Haiying WANG
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250200
A compound containing [FeFe]-hydrogenase, [Fe2((SCH2)2R)(CO)6] (1) (R=4-{(1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-anilino), was prepared and thoroughly characterized by infrared spectroscopy, single-crystal X-ray diffraction, and density functional theory calculations. Its performance as a photocatalyst for hydrogen production via water splitting was evaluated under simulated sunlight. Within 3 h, the amount of H2 produced was 386.5 μmol, achieving a catalytic efficiency of 25.26 μmol·mg-1·h-1 and a turnover number (TON) of 0.45.
关键词: [FeFe]-hydrogenase, photocatalysis, water splitting, hydrogen production

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