【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202406038
源起于发霉甜苜蓿,脱胎于生化实验室,华法林先生起初作为一种强力灭鼠毒药大杀四方。然而,在进入医药领域的道路上,他却因毒药的身份标签和种种流言而饱受质疑和反对。科学家们揭示了华法林抗凝血的机制,并证明了华法林抗凝治疗对患者的益处。从此,华法林先生以及他的衍生物们成为了抗凝治疗和防治鼠害的前线战士。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202306035
皮克林乳液——一种由胶体尺寸固体颗粒稳定水油界面所形成的乳液——是科学研究和生活生产的热点话题。本文对“皮克林乳液”这一概念进行科普,介绍了传统乳液和皮克林乳液的基本概念、形成原理、制备方法、实验室表征结果及在光催化等领域的应用等,让大学生、青少年、幼小学生乃至社会大众通过皮克林乳液体会化学之美和化学之趣。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404005
在自然界中,季节变换带来了树叶色彩的丰富变化,尤其是秋天的树叶变色现象,吸引了无数目光和科学探索。但在这背后,是一系列复杂的化学变化和色素分子结构的巧妙调整。本文将深入探讨秋天树叶变色的化学结构基础。
【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。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20260117
采用简单的一步水热法制备了含有大量低配位Mo原子、不饱和S位点及富氧掺杂的MoS2纳米花催化剂,并将其应用于电催化析氢反应,同时研究了温度、原料配比对MoS2催化剂活性的影响。实验结果表明,在200℃、S与Mo的质量比(mS/mMo)为2.0的条件下制备的MoS2纳米花催化剂在0.5 mol·L-1 H2SO4电解液中展现出优异的析氢反应活性。该催化剂具有高活性比表面积、优异的本征导电性及良好的长期运行稳定性;在10 mA·cm-2的电流密度下,其过电势为258.98 mV,Tafel斜率为68.26 mV·dec-1,表明其具有快速的动力学响应能力。性能提升的根源可归结于两方面的协同效应:一方面,O原子的原位掺杂有效调控了MoS2的电子结构,提升了载流子浓度与迁移率,从而优化了本征电导率;另一方面,富缺陷结构(包括大量低配位Mo原子和不饱和S位点)显著活化了原本惰性的MoS2基面,大幅增加了可接触的催化活性位点密度,实现了对纳米花形貌、缺陷构型与电子态的多方位协同调控。光辅助能够显著加速界面电子传输动力学过程,进一步提升析氢反应性能(10 mA·cm-2处过电势降至228 mV)。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240454
析氢、析氧的动力学过程迟缓,带来电解水制氢能效低、成本高的问题,给绿氢的大规模应用设置了严重障碍。开发具有低成本、高催化性能的催化材料,是突破这一瓶颈问题的关键环节。近年来,高熵材料因其优异的物理和化学性能在各领域受到广泛关注。高的混合熵可以赋予材料大的晶格畸变、显著的迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应,为催化剂的成分设计和性能提升提供了良好平台。高熵材料也因此开始在电解水制氢领域崭露头角,并迅速成为解决绿氢制备低能效问题的一种理想催化剂,是该领域当前的一个研究热点。鉴于此,本文综述了高熵合金和高熵陶瓷在电解水催化方面的研究现状。文章首先基于电解水反应机制,总结了高熵合金、高熵陶瓷催化剂的成分设计和结构调控策略,梳理了用于析氢和析氧催化的不同高熵合金、高熵陶瓷成分体系,介绍了高熵电解水催化剂的合成方法,并对其优缺点进行了评估,最后对该领域面临的挑战和未来发展方向进行了展望,以期为低成本、高性能高熵电解水催化剂的开发提供新思路,促进绿氢相关技术的研究和发展。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230289
采用气固法制备了磷化钼-碳纳米花(MoP-CFs),通过简单的超声自组装将C60修饰在MoP-CFs表面,形成范德瓦耳斯异质结。研究其电催化析氢性能发现,C60的修饰能够有效降低电催化析氢过电位。其中,10% C60-MoP-CFs样品(10%为C60的质量分数)表现出最佳催化活性,在酸性和碱性条件下达到10 mA·cm-2的电流密度时,所需要的过电位分别为158和157 mV,并且具有至少20 h的电催化稳定性。C60与MoP-CFs之间强电子耦合作用促进电子由C60迁移到MoP-CFs表面,有助于减小电荷传输阻力,加快电催化析氢界面反应动力学过程。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250352
基于简单水热法构筑了一种由纳米片自组装形成的三维花状δ-MnO2结构。该三维多孔结构能够捕获大量电解质离子并提高电极表面的Zn2+浓度,从而优化Zn2+传输路径并加速电极反应动力学过程。此外,花状交联结构有效提升了δ-MnO2电极的机械性能,使其在循环过程中发生缓慢的体积膨胀,结构维持稳定。基于δ-MnO2电极组装得到的水系锌离子电池(AZIBs)展现出优异的放电比容量(0.1 A·g-1下为358.2 mAh·g-1)和循环稳定性(1 000次循环后放电比容量仍保持为94.9 mAh·g-1)。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240107
A photothermal agent (ECEI) with high photothermal conversion efficiency (85.78%) was synthesized based on coumarin fluorescent groups. In addition, the experimental results of hot and cold cycling show that ECEI has good photostability. Despite damage to the mitochondrial membrane potential, ECEI can effectively target mitochondria and induce cancer cell death under laser irradiation. This allows ECEI to maximize mitochondrial damage and thus inhibit tumor cell reproduction. Notable, after irradiating mouse tumors once, the mouse tumors gradually disappeared within 10 d. This indicates that ECEI has an excellent tumor inhibition effect.
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240008
A novel Cu-based composite with unique three-dimensional (3D) nanoflower-like morphology and mesoporous structure (abbreviated as Cu-NF) was developed, using zeolitic imidazolate framework-67 (ZIF-67) as precursor via facile Cu ion etching, followed by low-temperature calcination strategy. The mass ratio of Cu2+ to ZIF-67 played a key role in morphology control. Additionally, low-temperature calcination changed the chemical components of the active sites and improved the porosity for mass transportation with the original morphology preserved. Sample Cu-NF-300, calcined at 300 ℃ displayed the best oxygen evolution reaction (OER) performance among all the samples, with a small overpotential of 347 mV in 1.0 mol·L-1 KOH and a low Tafel slope of 93 mV·dec-1 for OER. Significant improvement in the electrochemical activity is attributed to the 3D superstructure and low-temperature calcination activation, which offer a simple synthetic strategy for the fabrication of Cu-based electrocatalysts for OER.
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