耦合甘油高选择性转化为甲酸盐与制氢的酸碱双电解液流动电解器
冯辛, 郭可鑫, 贾春光, 刘博文, 次素琴, 陈俊, 温珍海
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202303050
氢气因其高能量密度、可持续性和燃烧后无污染等优点,被认为是取代传统化石燃料的最具前途的新兴能源载体之一。其中,电解水制氢技术因为其高效和绿色的特性而备受关注。然而电解水制氢过程通常受到阳极析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)的限制,因此这种方法的大规模应用面临重大挑战。克服这一难题的一个有前途的解决方法是在阳极上使用电催化甘油氧化反应(Glycerol Oxidation Reaction,GOR)代替OER,这种替代反应可以实现节能降耗的同时提高电解水制氢的效率,进一步推动氢气作为清洁能源的发展。然而,这一目标的实现需要高效、低成本且高选择性的GOR电催化剂。在这篇文章中,我们报告了一种新型的酸碱双电解质流电解器(AADEF-electrolyzer),用于在碱性阳极GOR耦合酸性阴极析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)。我们通过一种简单的水热煅烧方法制备了一种在镍泡沫(NF)上原位生长的自支撑的NiCo2O4纳米针电极材料(NiCo2O4/NF)。该电极在GOR中表现出优异的电催化性能,在低电位下实现了高的电解电流密度,对甲酸盐的生产表现出优异的选择性,法拉第效率超过85%。密度泛函理论计算表明,NiCo2O4对GOR具有较低的反应能垒,Ni的存在有利于降低Co的电子态密度,从而实现NiCo2O4与中间体的高效解离,促进甲酸的生成。基于NiCo2O4/NF出色的GOR性能和电化学中和能(ENE)理论,我们构建了一个新型的AADEF-electrolyzer,利用NiCo2O4/NF作为GOR的阳极,配合酸性阴极进行析氢反应(HER)。实验结果表明,AADEF-electrolyzer对GOR具有低过电位和高选择性产甲酸的优异性能,仅需0.36 V的电压即可实现10 mA∙cm−2的电流密度,平均产甲酸的法拉第效率为85%。同时该电解槽表现出良好的长期稳定性和辅助产氢性能,阴极产氢的法拉第效率接近100%。这种低成本、易于制备的自支撑电极材料和新型酸碱双电解质流动电解器为促进化学品的增值转化和开发新型混合电解系统或其他相关电化学反应的混合电解装置提供了创新策略。
关键词: 制氢, 甘油氧化, 电催化, 电解器
AI核磁帮:基于DP5的核磁谱图智能解析
杨智科, 许锦帆, 陈俊, 杨政, 丁飞, 苏乃强
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202506013
当前核磁共振波谱的仪器分析实验常常忽视核磁谱图解析的教学和训练。本文自主开发了基于DP5软件包的核磁谱图智能解析系统“AI核磁帮”,应用于本科生核磁解谱训练的结果判断,并开创性提出“AI+核磁仪器分析实验”的教学模式。AI核磁帮集核磁谱图识别标峰、用户解谱练习、AI验证结果和结果可视化反馈四大功能于一体,建成本科生解谱训练的一站式平台。学生通过仪器分析实验或文献获得核磁谱图后,在系统上进行解谱并给出化合物结构,DP5经分析计算后,反馈结构上各个碳原子的误差大小。学生通过不断试错和调整思路,解出正确结构,以此深入理解核磁谱图知识。开创的“谱库选谱-解谱实践-个性方案”教学模式,在锻炼学生解谱能力的同时,使用AI提高教学评价的效率,进一步开发后可应用于其他仪器分析实验。
关键词: 核磁共振, 仪器分析实验, DP5, 人工智能
大一基础化学实验双语教学助力拔尖人才培养
李婉, 方思敏, 查浩哲, Amirabbas Mosallanezhad, 陈俊
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202505055
本文系统总结了在“普通化学实验”和“无机化学实验”两门大一基础实验课程中开展双语教学的实践经验。General Chemistry Laboratory与Inorganic Chemistry Laboratory课程汲取国外优秀的教学理念、教学内容和方法,注重实验内容的基础性与前沿性融合,探索“实验技能+英语思维+创新素养”的新型教学模式,为大一学生科研素质提升及拔尖创新人才培养提供新途径。
关键词: 双语教学, 普通化学实验, 无机化学实验, 拔尖人才培养

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