高校化学药品安全设施配置的探讨
刘海峰, 肖勇, 袁腾, 林碧敏, 王义珍, 曾晖
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401036
初步介绍了国内危险化学药品存放相关标准的发展过程,探讨了药品库的安全设施改造。从水电照明设施、监控系统、通风系统三方面出发提出药品库安全设施配置思路;然后根据化学品性质分成常规药品库,易制毒药品库,易制爆药品库,剧毒药品库四种类型,对四个不同类型的药品库提出了安全设施的配置方案,为加强国内高校药品库安全设施建设工作提供借鉴。
关键词: 安全设施, 常规化学药品库, 易制毒药品库, 易制爆药品库, 剧毒药品库
电容去离子海水铀的机遇与挑战
严国泽, 左彬, 刘少卿, 王桃, 王若愚, 包锦洋, 赵忠舟, 储菲菲, 李政通, YusukeYamauchi, SaadMelhi, 徐兴涛
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202404006
铀是核工业不可或缺的资源,而陆基铀矿资源含量有限且分布不均。因此,海水提铀(UES)对可持续能源生产具有巨大潜力。电容去离子(CDI)技术以其低能耗、工艺简单、对环境友好和高吸附效率而闻名,对UES具有重要潜力。本文回顾了CDI技术的发展历史、原理、分类和应用。在发展历史部分,我们简要介绍了CDI技术的早期发展,并强调了其在UES中的关键里程碑以及近期优化工作。在原理和分类部分,我们将CDI技术置于UES应用的背景下,进行了全面介绍。另外,在应用部分,我们重点介绍了CDI技术在UES中的当前应用。此外,本文详细阐述了CDI技术在UES中的当前研究现状及其在吸附性、选择性和经济效益方面的优势。在吸附性方面,CDI技术通过精心优化电极结构和材料选择,展现了其吸附铀离子的效率。在选择性方面,CDI技术通过灵活调控电极材料和操作参数,有选择性地提取铀,同时减轻了来自竞争离子的干扰,从而提高了提取效率。在经济性方面,CDI技术因其低能耗和经济性脱颖而出,促进了高效的铀提取,且在UES领域具有与替代方法相比的实质经济优势。最后,我们讨论了该技术在铀提取过程中的挑战因素(竞争离子、盐度、pH值和生物污损),旨在探讨使用CDI技术进行UES的可行性和经济效益,并为进一步优化和推广CDI技术在UES中的应用提供理论支持。此外,我们还致力于通过引入材料信息学来解决CDI在提铀过程中存在的一些当前挑战,并展望该问题的未来发展。本文为CDI技术在UES中的发展和工业进展提供了实用的见解,旨在为后续CDI海水提铀研究提供宝贵的参考,以促进海水资源的可持续利用。
关键词: 电容去离子, 海水提铀, 经济效益, 挑战因素, 材料信息学
电容去离子锂技术中电极材料的研究进展
陈泽秋, 蔡黎淼, 关杰, 李瞻洋, 王昊, 郭耀广, 徐兴涛, 潘丽坤
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100089
随着新能源领域对锂资源需求的持续增长,开发高效的锂提取技术变得及其重要。然而,由于其高能耗和可能引发的二次污染问题,传统的锂提取和回收技术具有实际应用和发展的局限性。电容去离子(CDI)技术作为一种新兴的锂提取技术,在效率、成本效益和能源消耗方面展现出巨大的潜力。本综述从文献计量入手,剖析了CDI提锂的关键研究主题,进而全面总结了在CDI提锂技术中电极材料的最新进展,并探讨了使用这些材料构建的各种CDI系统类型。本研究详细阐明了CDI系统中用于锂资源回收的主要电极材料——水系锂离子电极材料(包括LiFePO4、LiMn2O4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等)及其修饰材料(包括碳纳米管、石墨烯、MOF等)。此外,本文讨论了通过不同的电容去离子(CDI)系统提高锂提取效率,并评估了各种先进电极材料在这些系统中的性能。文末强调了机器学习在CDI提锂领域的应用潜力,并期望本研究将为未来开发基于CDI的高效锂提取系统提供坚实的理论基础和实践指导。
关键词: 电容去离子, 锂离子提取, 电化学, 电极材料
电化学锂中的法拉第材料:进展、挑战与性能强化方法
王雷, 张盼盼, 郭志远, 汪婧, 马杰, 纪志永
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100127
电动汽车行业的快速增长导致锂产品需求激增,推动了先进锂提取技术的发展。其中,电化学提锂技术因其优异锂选择性(相较于竞争性阳离子,如Na+和Mg2+)、高能效和环境可持续性被认为具有发展前景。关于法拉第材料、操作模式/参数和装置构型的研究已大量发表。尽管已有一些关于电化学提锂技术的综述发表,但仍缺乏系统性总结电化学提锂中法拉第材料研究进展、分析其固有性质如何影响提锂性能并阐明性能增强策略与关键提锂性能指标之间联系的全面综述。在此,我们系统地介绍了电化学提锂技术的原理并汇总了文献中涉及的所有性能指标,包括锂离子嵌入容量、锂离子提取速率、容量保持率、选择性系数(或纯度)、能耗和电流效率。我们全面分析了用于电化学提锂的法拉第材料,其中包括LiFePO4、LiMn2O4、层状镍钴锰氧化物、Li3V2(PO4)3和Li1.6Mn1.6O4,构建了其性质与性能间的内在关系,并比较了每种材料的优缺点。此外,我们对不同的性能增强策略进行了分类和评估,包括材料设计方法(如3D结构制造、晶体调控、元素掺杂和表面包覆),以及涉及进水流向、充放电模式和操作参数等方面的条件优化方法,并进一步阐明了每种方法如何影响电化学提锂的某一/某些性能及其内在影响机制。我们同时综述了基于每种法拉第材料的电化学提锂技术的工业化进展及材料成本。本综述旨在通过建立材料设计、操作条件优化和性能结果间的联系,为从事新型电化学提锂法拉第材料研究的学者和工程师提供有价值的见解,并启发法拉第材料开发和工艺优化的创新方法,为实现更可持续和更具成本效益的卤水锂资源开发提供参考。
关键词: 法拉第材料, 提锂, 性能强化, 电化学方法
仪器分析实验课程建设:表面增强曼光谱快速分析食用色素
张卓旻, 黄韩冰, 林亮秋, 刘景松, 李攻科
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308034
表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)由于具有检测速度快、仪器便携性好、灵敏度高及谱图指纹特征丰富等特点,近年来作为一种重要的仪器分析方法已逐步应用于食品安全分析。因此,我们结合前期科研基础,科教融合,设计了“表面增强拉曼光谱快速分析食用色素”实验。学生通过增强基底制备、SERS检测条件的优化、SERS快速分析方法的建立及应用等内容的训练,可充分学习SERS快速分析方法的实验技能,并收获相关的前沿知识,培养实验创新能力。
关键词: 仪器分析实验, 表面增强拉曼光谱, 快速分析, 食用色素
曼光谱分析实验课“课程思政”的融合实践
陈静怡, 刘芙, 朱铁军, 程逵
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310111
以“拉曼光谱分析实验”课程为载体,围绕立德树人根本任务,通过深入挖掘课程相关的思政元素,灵活运用多种教学方式,调动学生的课堂参与感,最终使价值塑造、科学素养与实验理论知识和操作技能自然融合,增强实验课程的思政影响力。
关键词: 课程思政, 拉曼光谱实验, “三全”育人
曼散射光谱法实验教学设计与实践
彭微, 温宝英, 李华敏, 王翊如, 李剑锋
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312062
拉曼光谱是一种无损的分析技术,能够提供物质的结构和成分信息,已被广泛应用于化学、生物学和材料科学等领域的分析和研究中。经过三年的教学,拉曼散射光谱法实验的教学设计已获得诸多实践经验。该实验项目分别设计了定性分析、定量分析和痕量分析三部分内容,从生活中常见的真假翡翠的辨别入手,激发与培养学生自主学习拉曼光谱相关知识的兴趣和热情。通过对便携式拉曼光谱仪的使用让学生理解仪器的结构和功能,掌握拉曼光谱法和表面增强拉曼光谱法的基本原理。经过本实验项目的学习,学生能够正确使用拉曼光谱仪测试固体样品、液体样品和痕量物质,为掌握相关的光谱学知识奠定良好的基础。
关键词: 拉曼散射光谱法, 表面增强拉曼光谱法, 定性分析, 定量分析, 拉曼光谱仪
曼光谱实验多层次教学设计与实践探索
吕昭月, 陈哲昊, 倪一, 罗锻斌, 洪显峰
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202402047
对拉曼光谱实验的教学内容、要求及考核评价等几个方面进行改革,探索多层次实验教学以期满足社会发展对应用型、创新型人才的要求。具体教学实践中把拉曼光谱实验分为基础实验教学和进阶项目化实验教学:基础实验部分采用“线上虚拟、线下实验、光谱模拟计算”三段式教学,构建虚实结合、实验和模拟计算协同的特色教学模式;项目化探究实验则通过拉曼光谱技术深入解析物质结构,形成“学以致用、用以致学”的深度学习模式。多层次教学革新了传统实验教学,提升了教学效果,丰富了课程的“高阶性、创新性和挑战度”。
关键词: 虚实结合, 实验-模拟协同, 项目式教学, 量子化学计算
电催化有机反应机理的原位曼光谱研究进展
李佳杰, 马骁聪, 郑菊芳, 万强, 周小顺, 王亚浩
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202406117
近年来电催化有机合成愈发受到人们的关注,其低污染、高原子效率等优点使其较传统有机合成方法具有巨大优势,符合绿色化学的社会要求。从分子水平去检测电极界面上的反应过程和关键中间体,对理解反应机理和设计更高效催化剂有着重要的指导意义。拉曼光谱是一种无损、不受水干扰的振动光谱,特别是表面增强拉曼光谱具有超高表界面灵敏度,它可以提供关于催化剂表面结构、吸附物种以及反应过程中表面中间体等关键信息,为探索反应机制提供可靠平台。本文综述了近年来利用原位拉曼光谱探究电催化有机反应过程和机理的研究进展,具体阐述了电催化加氢、C―O键活化、C―X (X = F, Cl, Br, I)键活化、C―H键活化、C―C键活化等几类有机化学反应中,拉曼光谱揭示的重要中间体、活性物质及其反应途径。通过分析具体案例,旨在帮助学生了解有机电合成的研究前沿,激发探究2023年度IUPAC“化学领域十大新兴技术”之一的合成电化学兴趣。
关键词: 拉曼光谱, 有机电化学合成, 电催化, 反应机理
调控金纳米花表面凸起的策略及其表面增强曼散射活性
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

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