【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100189
铁酸锂(Li5FeO4)是一种极具前景的锂离子电池正极预锂化添加剂,但其易与空气中的二氧化碳和水分发生副反应而导致失效。针对这一问题,本研究提出了一种基于PF5热诱导改性的高效路易斯酸再生策略。该策略可有效去除Li5FeO4表面惰性杂质,并原位构建Li3PO4与LiF的复合包覆层。再生后的Li5FeO4表现出优异的分散性、空气稳定性和电解液界面相容性,能有效抑制浆料凝胶化和界面副反应。当添加1.5% (wt)再生Li5FeO4时,LiFePO4正极在200次循环后仍保持135.0 mAh g−1的容量和95.3%的保持率;而对照组(未添加Li5FeO4)仅保留113.7 mAh g−1容量(保持率92.2%)。该研究为Li5FeO4的实际应用提供了新思路,将在长循环锂离子电池领域获得广泛应用。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100310
缺陷调控是开发新型吸收材料的关键。如何精确控制缺陷的浓度和数量以优化材料的损耗机制仍然是一项重大挑战。传统吸收材料的吸收频率与谐振频率不匹配,限制了其吸收性能。为解决这些问题,本文通过磷掺杂和硫空位缺陷的协同作用,成功调控了CoMn纳米片的偶极子和载流子浓度,显著提高了材料的电磁波吸收性能。实验结果表明,优化后的复合材料在厚度分别为2.0 mm和2.2 mm时,实现了−52.19 dB的最小反射损耗(RLmin)和5.52 GHz的最大有效吸收带宽(EABmax)。磷掺杂和硫空位缺陷的引入不仅增加了活性位点,而且通过异质界面和晶格畸变丰富了损耗机制。本研究不仅提供了一种制备新型电磁波吸收材料的简便方法,而且为过渡金属二硫化物缺陷调控提供了一种新策略。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250303
柠檬酸三丁酯(tributyl citrate,TBC)是一种低毒、相容性好、可降解的绿色环保增塑剂。与传统生产TBC所用的浓硫酸催化剂相比,杂多酸(heteropolyacid,HPA)作为固体超强酸具有不挥发、不腐蚀设备的优点,但其价格昂贵且难以回收。为实现HPA的循环利用,采用不同载体负载HPA制备的负载型催化剂具有比表面积大、易于分离的特点,在TBC绿色合成中展现出广阔的应用前景。本文综述了以金属氧化物、碳材料、分子筛、离子液体等为载体,通过表面负载、内部封装及离子键合等方式负载HPA的催化剂在催化合成TBC方面的研究进展及其在TBC生产工艺中的应用。如何增强HPA与载体之间的相互作用力是突破该类材料工业化应用瓶颈的关键问题。以金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)为载体负载HPA所构建的新型多金属氧酸盐金属有机框架(POMOFs)和多金属氧酸盐共价有机框架(POMCOFs),可通过内部封装有效减少HPA催化剂的流失。本文系统总结了不同载体在催化活性、构效关系及与新型工艺适配性方面的特点与局限,旨在为开发高效、稳定、环境友好的合成TBC催化剂提供参考。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240003
合成了2个丁二酮肟有机锡化合物:双(三(2-甲基-2-苯基丙基)锡)丁二酮肟配合物(C6H5C(CH3)2CH2)3Sn(ON=C(CH3)C(CH3)=NO)Sn(CH2C(CH3)2C6H5)3 (1)和二苄基锡氧氯丁二酮肟多核配合物[μ3-O-((C6H5CH2)2Sn)2(ON=C(CH3)C(CH3)=NOH)(O)Cl]2(2)。通过元素分析、红外光谱、核磁共振(1H、13C、119Sn)、差热分析和单晶X射线衍射对配合物进行了结构表征,对其结构进行量子化学从头计算,并进行了体外抗癌活性研究。结果显示:配合物1为通过配体丁二酮肟桥联的双锡核中心对称分子,锡原子均为四配位的畸变四面体构型;配合物2为通过氧原子和丁二酮肟配体桥联的四锡核中心对称多环聚合结构,锡原子分别为五配位的畸变三角双锥构型和六配位的畸变八面体构型。配合物对人肝癌细胞(HUH7)、人肺癌细胞(A549)、人表皮癌细胞(A431)、人结肠癌细胞(HCT-116)和人乳腺癌细胞(MDA-MB-231)均有较强的抑制活性。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202402057
科研创新训练是理工科专业本科生的一门必修课,是对所学专业知识在科学研究中的综合运用,因而在培养学生理论联系实际、科研课题的设计、独立进行分析问题和解决问题的能力方面具有重要作用。本文将水合物熔盐中柠檬酸三丁酯的合成研究应用于科研创新训练教学中,引导学生从研究背景、课题的提出、课题的设计、分析方法的建立、实验过程研究、结果分析等方面进行了课题的整体设计研究。通过本课题的研究工作,学生综合运用能力、分析问题解决问题的能力以及独立进行科研的能力显著提高,达到了预期目标,获得了水合物熔盐中柠檬酸三丁酯的最佳工艺条件和促进作用机理,为工业化生产奠定了理论基础,是教学和科研相互融合相互促进、值得推广的一种科研创新训练教学方式。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202305016
固态锂电池(SSLBs)因采用金属锂负极和固体电解质,具有提高能量密度和安全性的潜质。固体电解质作为固态锂电池的关键材料,对电池性能有重要影响。其中,聚合物-石榴石型复合固态电解质因结合了聚合物电解质的易加工性以及石榴石电解质的热稳定性和高离子电导率的优点,在固态电池规模化制造中具有良好的应用前景。然而,由于纳米固体电解质粉体的表面能高、与有机物的界面兼容性差,导致纳米锂镧锆氧颗粒在聚合物基体中容易发生团聚,进而导致复合电解质的离子电导率降低。本工作引入硅烷偶联剂3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)对Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 (LLZTO)的表面进行改性,旨在改善LLZTO颗粒在溶剂和聚合物基体中的分散性。LLZTO纳米颗粒表面的羟基与GPTMS分子反应形成共价键,在颗粒表面形成一层厚度约5 nm的GPTMS修饰层。GPTMS中具有亲脂性的环氧基团,使改性后的LLZTO纳米颗粒(LLZTO@GPTMS)在有机溶剂中均匀分散。粒度分布实验表明,LLZTO纳米颗粒的分散性与溶剂的极性呈正相关。采用均匀分散的LLZTO悬浮液,制备的PEO: LLZTO复合电解质的室温离子电导率可以达到2.31 × 10−4 S∙cm−1。使用优化后的PEO: LLZTO@GPTMS电解质组装的锂对称电池以及以LiFePO4 (LFP)为正极、金属锂为负极的SSLBs均表现出更长的循环寿命。此外,GPTMS的修饰有助于LLZTO纳米颗粒在聚乙烯(Polyethylene,PE)隔膜上的均匀涂覆。采用LLZTO@GPTMS涂覆PE隔膜的LFP|Li电池比采用未修饰LLZTO涂覆PE隔膜的电池展现出更优异的循环稳定性。结果表明,GPTMS能够有效提高LLZTO纳米颗粒在有机溶剂和聚合物基质中的分散性,对其他有机-无机复合材料体系具有指导意义。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404061
酸菜,又称泡菜、渍菜,是一种传统的发酵食品,因具有独特的风味和丰富的营养价值受到广大消费者的喜爱。本文将以第一人称的方式讲述酸菜的成分、口感、制备工艺以及其中蕴含的化学原理,文中还谈及食用酸菜对人体的影响以及食用建议,旨在宣传中国传统美食文化和发酵这一传统工艺,提升人们的食品安全意识和健康饮食观念,培养学生的科学素养和实践能力,让更多的人了解化学、热爱化学。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202507006
磁粒子成像(MPI)作为一项新兴的分子影像技术,凭借独特的成像原理,高空间灵敏度,无电离辐射安全性,以及高时间分辨成像等特点,在临床前医学应用尤其在干细胞追踪和免疫治疗上展现出巨大的发展潜力。本文以第一人称的视角,向读者介绍MPI的发展历程、技术原理、临床前应用进展以及面临的挑战与未来展望,旨在向读者全面呈现这一科技新起之秀在医学领域的重要价值和发展前景。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309071
围绕以学生发展为中心的创新人才培养目标,我们在多年持续教改和探索基础上,提出了“综合+探究”式、模块化分析化学实验教学。要求学生在完成既定的综合实验基础上,针对实验过程中发现的问题,自主设计探究方案,进行个性化实验探究;同时,将研究生组会研讨模式融入到本科生实验教学中,增设方案答辩环节,实现“一生一方案”的教学。该教学方法实施以来,成效显著,不仅激发了学生学习兴趣和实验潜能,锻炼了实验思维和知识运用能力等综合实践能力,而且开启了对求异思辨、创新能力的培养,教学模式得到普遍欢迎和首肯。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309095
肉桂酸是一种重要的有机合成中间体以及精细化工原料,广泛应用于多个领域。肉桂酸制备是本科生有机化学实验教学中的重要内容之一,常按照经典的以苯甲醛和乙酸酐为原料、醋酸钾/碳酸钾为催化剂的Perkin反应来进行。本文提出了一种新的方法——Aldol缩合-水解法,用于制备反式肉桂酸。该法以苯甲醛、乙酸乙酯和叔丁醇钾为原料进行反应,再以“一锅”的方式依次进行蒸馏、加碱水解、蒸馏和酸化即得反式肉桂酸纯品,具有原料/试剂廉价易得、用量少、实验装置简单、能耗小、操作便捷、产率高、耗时较短和环境污染小等优点,非常值得推荐用于本科生实验教学,更有利于对学生在掌握多方面基础理论知识和实验技能的同时,拓展便捷高效合成有机物的创新思维和提高节能环保意识等综合素质的培养。
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