二维单层BiOI纳米片的晶格热导率与声输运机制
谢欢欢, 宋英楠, 李磊
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240281
针对二维单层BiOI纳米片的晶格热导率及其声子输运性质进行了深入探究。通过结合第一性原理计算和玻尔兹曼输运理论,系统地分析了单层BiOI纳米片在不同温度下的声子群速度、格林艾森参数、三声子散射率和散射相空间等关键物理量。计算结果显示,单层BiOI纳米片在室温下的本征晶格热导率约为4.71 W·m-1·K-1,当温度升高至800 K时,其热导率显著降低至1.74 W·m-1·K-1。面外声学支(ZA)、横向声学支(TA)和纵向声学支(LA)声子模式在所研究的温度范围内对晶格热导率的贡献几乎相等。低晶格热导率的物理根源归结于低声子群速度、强烈的声子-声子散射过程以及较低的德拜温度。此外,还探讨了单层BiOI纳米片的电子结构,确认了其具有半导体特性,并且间接带隙约为2.16 eV。
关键词: 单层BiOI纳米片, 晶格热导率, 声子输运, 第一性原理计算
无患:“皂”不完的精彩,“油”无尽的未来
张岚晖, 徐睿远, 翁盈盈, 李万梅
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202412032
介绍了一场以推广环保理念为核心的产品发布会,重点展示了四款基于无患子的环保产品:无患子天然洗手液、无患子天然洗发水、无患子皂苷杀虫剂和无患子生物柴油。这些产品不仅利用了无患子的天然特性,而且在减少化学污染、保护环境方面发挥了重要作用。文章强调了每款产品如何体现无患子的环保价值,并概述了发布会的目标:激发公众环保意识,弘扬可持续发展理念,倡导“无患无忧”生活方式。通过这些创新产品,发布会旨在展示无患子在现代生活中的重要性,并鼓励人们采取行动,共同为环境保护工作做出贡献。
关键词: 无患子, 无患子皂苷, 环保, 可持续发展
如何求同核双原子分子的平衡核间距——以H2分子为例
舒勇, 陈星, 段赛, 廖荣臻
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310102
平衡核间距在研究双原子分子性质中有着非常重要的地位,通过光谱实验和量子化学计算都可以得到其平衡核间距。H2是最简单的双原子分子,本文将以它为例介绍求同核双原子分子平衡核间距的光谱实验方法,包括拉曼光谱、电场诱导偶极矩跃迁光谱和四极矩跃迁光谱,并介绍其薛定谔方程的求解历史,尤其是平衡核间距和键解离能。
关键词: 平衡核间距, 键解离能, 光谱方法, 量子化学计
分子手性晶体工程学
童金, 于澍燕
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308113
晶体工程学是在超分子自组装基础上发展起来的,跨越晶体学、材料科学、合成化学的交叉学科。超分子手性晶体工程属于晶体工程学的一大分支,运用晶体工程学原理和方法设计手性超分子合成子,构筑出手性超分子晶体材料,并进一步探讨对映体选择性识别分离和催化方面的应用前景。
关键词: 晶体工程学, 超分子手性, 手性超分子晶体材料, 手性构筑基块, 自组装
基于分子组装的纳米递药系统的构建与表征——分子化学实验的教学实践
段智然, 曲海晶, 薛向东
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202505021
在深化新医科建设,培养交叉学科高素质人才的战略背景的指引下,本文构建了一种面向药物递送前沿的综合教学实验,将超分子化学的理论知识与纳米医学实践深度融合。研究以二氢卟酚e6和替莫唑胺为模型药物,通过超声辅助超分子组装技术制备纳米递药体系,系统探究不同药物比例对纳米递药体系性能的影响。本实验利用聚集诱导荧光淬灭现象确定了超分子组装的成功进行,使用动态光散射表征了纳米递药系统的流体动力学粒径与Zeta电位,并通过紫外分光光度法测定药物包封率。本实验立足于解决当前常见纳米递药系统载药量低、辅料使用过多带来的潜在风险,采用无需辅料的超分子组装技术制备纯药物纳米颗粒。该实验操作简单,原理明确深入,且具有良好的可拓展性,有助于使学生掌握纳米递药系统研发核心技能,同时加深学生对纳米递药系统的理解,为培养“懂原理、擅创新、重实践”的新医科复合型人才提供了可推广范式。
关键词: 超分子组装, 纳米颗粒, 药物递送, 实验教学
纳米薄层MCM-22分筛合成及其三甲苯异构化催化性能
高玉芳, 侯楠, 梁亚凝, 李宁, 张燕挺, 李泽龙, 李晓峰
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240036
采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和六亚甲基亚胺(HMI)组成双模板体系,以气相二氧化硅为硅源,在150 ℃下动态原位合成了薄层的MWW型MCM-22分子筛纳米片,并考察了CTAB添加量对分子筛产物的影响。采用粉末X射线衍射(PXRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、高倍透射电子显微镜(HRTEM)、吡啶红外(Py-IR)和2,6-二叔丁基吡啶红外(DTBPy-IR)测试方法对合成的分子筛样品进行表征。结果表明:采用双模板体系可以制备出5~10 nm的薄层MWW型纳米片。同时,通过偏三甲苯异构化反应对样品的催化性能进行了表征,催化结果显示样品d-MWW-4%CTAB具有较好的催化性能,其中偏三甲苯的质量转化率、均三甲苯质量收率及均三甲苯选择性分别为34.97%、22.42%和64.09%,这主要归因于薄层纳米片MCM-22具有的较大外表面积和片层间形成的晶间介孔结构。
关键词: 双模板, MWW型纳米片, 原位合成, 异构化
ZSM-5分筛中铝分布与孔结构协同催化生物乙醇制丙烯
茹薏, 孟涛, 薛招腾, 毛东森
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250255
采用水热法成功将镁(Mg)引入ZSM-5分子筛骨架结构中,系统考察了Mg含量对分子筛孔的结构、酸性质、骨架铝(framework aluminum,AlF)分布及催化生物乙醇制丙烯(bioethanol to propylene,ETP)反应性能的影响。结果表明,随着Mg含量的增加,分子筛介孔体积显著增大,结晶度略有下降。氨气程序升温脱附(NH3-TPD)和吡啶红外(Py-IR)分析结果显示,Mg的引入有效降低了分子筛总酸量和强酸强度,同时提高了Brønsted酸的比例。固体核磁共振(27Al MAS NMR)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)表明,Mg的引入促使AlF从通道交叉处向正弦或直通道迁移,并减少了铝对(aluminum pair,Alpair)的形成。催化反应评价结果显示,适量Mg改性的分子筛(2-MgHZ5)表现出最优的ETP性能,丙烯选择性从改性前的ZSM-5(HZ5)的26.8%提高至29.5%,丙烯选择性维持在不低于10%的时间更是从HZ5的15 h显著延长至30 h,这归因于其适中的酸强度、丰富的介孔结构以及Al分布的优化有效抑制了芳烃循环和积碳生成,促进了烯烃-环戊二烯循环路径。
关键词: ZSM-5分子筛, 杂原子镁, 酸性质, 铝分布, 生物乙醇制丙烯
随心而变——多响应疏水智能致动材料
苏玺元, 胡震临, 樊烨, 刘先渊, 鹿现永
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311059
智能致动器具有将外界刺激转化为机械运动的能力,在软体机器人、人造肌肉、传感器、智能皮肤等领域具有广阔的应用前景。本新创实验通过在聚酰亚胺高分子膜表面涂覆聚二甲基硅氧烷预聚体,并喷涂石墨烯乙醇分散液,制备出一种可以利用高分子材料的热膨胀系数差异对光、电、热等刺激产生响应的超疏水智能材料。从中国传统剪纸艺术和仿生结构获得灵感,将所得超疏水材料加工成爪形构造和可变形集水装置,利用材料的超疏水性质实现其在强酸,强碱等复杂应用环境下的稳定运行。此外,通过调整刺激电流大小实现了材料致动能力的智能化编程,进一步提升了新创实验的可控性和应用性。本新创实验融汇无机化学、高分子化学、仪器分析和材料化学等多个化学学科,实现理论与应用的巧妙衔接。所选用的实验原料无毒且易得,符合绿色化学的要求,体现了实验的可持续性。通过开发新型材料的制备技术,有效提升了材料的致动性能,极大地拓展了材料的应用场景。该新创实验现象明显,操作过程趣味性强,有助于激发学生的科研兴趣,提高学生的知识应用水平,培养学生的创新意识,同时提升学生的综合素质。该实验对学生的学习和成长具有积极的促进作用。
关键词: 智能材料, 高分子膜, 超疏水, 多响应
电化学技术在分子化学研究中的应用
周岑, 洪碧琼, 陈毅挺
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202406086
超分子化学领域的多种常用模块均具有氧化还原活性,它们参与的非共价相互作用对于电子得失较为敏感。电化学技术一方面可以通过电子转移产生活性物种,从而调节非共价相互作用,另一方面也可以提供其他表征手段无法获得的能量和动力学信息,因此成为超分子化学研究领域的主要工具之一。本文通过对典型案例的分析,简要总结了电化学技术在超分子化学研究工作中发挥的具体作用。
关键词: 超分子化学, 电化学, 非共价相互作用, 氧化还原调控, 循环伏安法
P-Bi2Te3/MXene结构钾离子电池负极制备及其性能
杨帆, 刘争, 汪达, 许冠南, 张业龙, 彭章泉
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202303006
Bi2Te3钾离子电池负极存在结构不稳定性和电化学反应动力学缓慢问题。本研究在手风琴状MXene基底上生长棒状Bi2Te3,随后利用P掺杂制备了高性能P-Bi2Te3/MXene超结构。这种新型负极具有丰富的Te空位和良好的自适应特性,展现出优异的循环稳定性(在0.2 A·g−1电流密度下200次循环后可逆容量为323.1 mAh·g−1)和出色的倍率能力(20 A·g−1时可逆容量为67.1 mAh·g−1)。动力学分析和非原位表征表明,该超结构具有优异的赝电容特性、出色的K+离子扩散能力以及可逆的嵌入反应和转化反应机理。
关键词: 钾离子电池, 负极, Bi2Te3, MXene, P掺杂

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