探秘家族
张来英, 朱亚先
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202409015
银在人类的生活和生产中有着重要的作用。本文借用拟人化的手法,介绍了银及其化合物的基本性质和应用,让读者以生动活泼的方式了解银及其化合物。
关键词: , 性质, 应用
师范院校化学专业研究型实验教学体验课——以从含废液中回收硝酸项目为例
莫启进, 卓梅芳, 钟志怡, 甘春芳, 张丽霞
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310099
研究型实验教学是当前高校实验教学的研究热点。硝酸银是一种价格比较昂贵的试剂,从含银废液中回收硝酸银,不仅能解决环境污染问题,也能节约实验成本。该实验所需仪器设备简单,涉及的操作及过程中出现的问题等,学生也能够利用所学知识和技能有效解决。本文以含银废液为原料回收硝酸银为实验项目,让学生自己设计实验方案,并通过方案的实施,体验研究型实验教学的过程,达到培养学生科学研究意识的目的。
关键词: 含银废液, 氯化银, 硝酸银, 研究型实验教学
六氯锡酸铵促进钙钛矿太阳能电池界面电子转移及其秒瞬态吸收光谱研究
刘纪舟, 艾陈斌, 胡晨睿, 程蓓, 张建军
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202402006
有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其优异的光伏性能(PCE)和简单的制备工艺而受到广泛关注。然而,界面处的电荷复合是制约PSCs光电转换效率进一步提高的关键因素。本文基于旋涂镀膜法利用室温合成的六氯锡酸铵(AH)晶体对钙钛矿薄膜(PSK)和电子传输层之间的界面进行修饰。AH是一种无机锡基钙钛矿材料,可以钝化PSK中的缺陷,建立更好的晶格匹配,从而提高PSK的质量和结晶度。开尔文探针力显微镜结果证实,AH促进了光生电子的定向迁移。飞秒瞬态吸收光谱结果说明AH有效缩短了电子抽取寿命,促进了界面电子转移。基于AH改性的优点,AH修饰的PSCs具有更高的PCE和更小的迟滞效应。
关键词: 界面修饰, 晶格匹配, 飞秒瞬态吸收光谱, 电子转移动力学, 电子动力学
TiO2/CdS S型异质结促进光催化CO2甲烷化及其秒瞬态吸收光谱机理研究
霍怡廷, 周欣, 赵非凡, 艾陈斌, 吴珍, 常志东, 朱必成
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100148
通过光催化将CO2转化为高附加值碳氢化合物在可持续能源领域具有巨大潜力,但实现高活性和选择性仍然具有挑战性。本文中,一种新型的TiO2/CdS异质结光催化剂在光催化CO2还原中表现出优异的性能。优化后的催化剂的CH4产率比纯TiO2提高了4.2倍,且对CH4的选择性高达65.4% (CO为34.6%)。其增强的活性源于独特的形貌,促进了CO2的吸附和传质,以及CdS与TiO2之间形成紧密的S型异质结,这提高了电荷分离效率,同时保持了强氧化还原电位。并且,飞秒瞬态吸收光谱(fs-TAS)与原位漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)相结合,为光催化二氧化碳还原路径提供了直接证据,并确定了CdS上的硫位点是稳定*CH3O、*CHO和*CO中间体的关键,从而促进选择性生成CH4。此外,基于密度泛函理论(DFT)的理论计算进一步补充了实验结果。计算证实了S型异质结的电子结构特征,揭示了原子尺度上的能级和电荷转移机制。这不仅加深了我们对光催化过程的理解,还为进一步优化光催化剂设计提供了理论基础。总体而言,我们的工作展示了TiO2/CdS异质结光催化剂在光催化CO2还原中的优异性能。
关键词: 光催化CO2还原, 甲烷选择性, fs-TAS, S型异质结
利用秒瞬态吸收光谱研究pH值对质子化COF光催化H2O2生成的影响
周欣, 霍怡廷, 杨松瑀, 何博文, 王晓晶, 吴珍, 张建军
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100160
共价有机框架材料(COFs)因其结构可精确调控且具有高比表面积,被认为是极具前景的过氧化氢(H2O2)光催化合成材料。然而,pH值对COFs在光催化合成H2O2过程中稳定性的关键影响尚不明确。本研究通过简单质子化策略显著提升了亚胺连接型COF的光催化H2O2合成性能。值得注意的是,质子化COF在弱酸性条件(pH ≥ 3)下表现出优异的稳定性,但在强酸性条件(pH < 3)下会发生不可逆水解。质子化过程发生在亚胺单元的氮原子上,具有双重功能:抑制超快电荷复合(由飞秒瞬态吸收光谱证实)以及直接为H2O2生成提供质子源。此外,在光催化体系中引入氟离子(F)可进一步提高H2O2产率,F的强电负性促进了电子从COF向F转移,从而实现光生载流子的空间分离。机理研究证实H2O2通过双电子氧还原反应路径生成。这些发现阐明了质子化COFs的pH依赖性稳定性与活性,为载流子转移动力学提供了思路,并为开发高效稳定的COF基光催化剂用于太阳能驱动H2O2合成确立了设计原则。
关键词: 共价有机框架, 结构稳定性, 质子化, 氟离子表面修饰, 飞秒瞬态吸收光谱
sod基纳米分子筛的合成及抗菌性能
孙瑜颢, 董庆喆, 赵蕾, 姜晓丹, 郭海玲, 孟祥龙, 郭永梅
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230169
采用两步法合成了sod基系列分子筛(EMT、FAU、SOD),并通过离子交换法引入Ag+得到载银分子筛,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)证明离子交换前后分子筛骨架结构和晶粒尺寸没有发生明显变化;通过红外光谱(IR)、热重(TG)证明制得的载银分子筛具有良好的稳定性;对获得的载银分子筛进行了Ag+释放实验与抗菌能力测试,考察了分子筛种类和晶粒尺寸对抗菌性能的影响。结果表明具有笼状结构的FAU与EMT分子筛因可储存更多的Ag+而具有更好的抗菌性能,而具有超笼结构的FAU分子筛抗菌性能最优。通过对比不同晶粒尺寸载银FAU分子筛抗菌数据发现,晶粒尺寸为100 nm的载银FAU分子筛因外表面丰富的抗菌活性位点以及其内部可以储存并不断释放Ag+而具有最优的抗菌性能和抗菌寿命。而晶粒尺寸为10 nm的载银FAU分子筛由于晶粒尺寸较小、外比表面积大、扩散路径短,Ag+的释放速率最快,抗菌效率最高。
关键词: 纳米分子筛, 抗菌性, 银离子, 晶粒尺寸
电解催化甲醇氧化制甲醛实验的课程思政设计
刘永梅, 孙立森, 黄镇, 涂涛
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308020
将具有工业生产特色的“电解银催化甲醇选择性氧化”转化为一个综合的物理化学实验,通过实验学生可以掌握气固相反应装置运行的规范操作及反应条件的控制对催化性能的调控,推动了工科和理科融合渗透。同时引导学生理解催化技术对提高工业生产经济效益和可持续绿色发展的重要意义,该实验的开展可以强化学生学以致用的意识,增强对化工生产问题的综合性和复杂性的认识,还可以培养学生团队意识和合作能力,培养科技创新促进化工生产的意识和抓住事物本质从根本上解决问题的意识,强化学生的学科素养和社会责任感。
关键词: 电解银, 催化氧化, 甲醇氧化
纳米粒子制备与表征实验的绿色化改进及教学设计
郭永明, 李杰, 刘朝勇
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309057
绿色改进了银纳米粒子制备和表征的实验。以茶叶水为还原剂和稳定剂,考查了茶叶水的含量、溶液的pH值和反应温度对银纳米粒子制备的影响,让学生理解实验条件对银纳米粒子制备产生的影响。利用分光光度计表征了银纳米粒子的光学性质,验证了银纳米粒子溶液吸光度与浓度的关系及丁达尔现象,并利用激光粒度分析仪测定了其粒径。本实验贴近生活、内容丰富、紧跟前沿且符合绿色化学理念,有利于激发学生学习兴趣和培养实践技能、思辨能力和创新意识。
关键词: 银纳米粒子, 制备, 改进, 绿色, 教学设计
催化的开环Minisci反应——开发适合本科生的教学实验
鲁缘怡, 赵俊, 李洪爽
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401088
Minisci反应是利用亲核性的碳自由基中间体对芳杂环进行的取代反应。本研究以1-甲基环丙醇和苯并[d]噻唑为原料在银催化、水相反应条件下发生自由基烷基化,高效合成了4-(苯并[d]噻唑-2-基)-2-丁酮,具有操作步骤简单、反应条件温和及原子经济性的优势。本反应已经本科生进行验证,将有效补充自由基化学相关知识,适合开发成为教学实验。
关键词: Minisci反应, 1-甲基环丙醇, 苯并[d]噻唑, 自由基烷基化反应, 教学实验
Effective detection of malachite green by folic acid stabilized silver nanoclusters
Zhifeng CAI, Ying WU, Yanan LI, Guiyu MENG, Tianyu MIAO, Yihao ZHANG
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240394
Herein, a one-pot chemical reduction method was reported to prepare folic acid (FA)-stabilized silver nanoclusters (FA@Ag NCs), in which FA, hydrazine hydrate, and silver nitrate were used as capping agent, reducing agent, and precursor, respectively. Several technologies were employed to investigate the structures and optical properties of FA@Ag NCs, including transmission electron microscopy (TEM), X ray photoelectron spectrometer (XPS), Fourier transform infrared spectrometer (FTIR), X-ray diffractometer (XRD), fluorescence spectrometer, and ultraviolet visible absorption spectrometer. FA@Ag NCs were suggested to be highly dispersed and spherical with a size of around 2.8 nm. Moreover, the maximum excitation and emission wavelengths of FA@Ag NCs were 370 and 447 nm, respectively. Under the optimal detection conditions, FA@Ag NCs could be used to effectively detect malachite green with the linear detection range of 0.5-200 μmol·L-1. The detection limit was 0.084 μmol·L-1. The fluorescence-quenching mechanism was ascribed to the static quenching. The detection system based on FA@Ag NCs was successfully used for the detection of malachite green in actual samples with good accuracy and reproducibility.
关键词: fluorescence probe, silver nanoclusters, folic acid, malachite green, static quenching

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