【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401072
全面推进高校课程思政建设要求将思想政治教育贯穿到人才培养的全过程。本文围绕立德树人根本任务,从纳米孔道单分子分析技术发展历史中选取素材构建教学案例,凝练出脚踏实地、勇于探索、自主创新等思政元素,将纳米孔道电化学知识传授与思政育人有机融合,通过情景式教学培养学生的思辨精神、科学素养和责任意识,使专业教育与思政教育协同培养德才兼备高水平人才的目标落到实处。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202312067
化学史与方法论作为化学专业的选修课程,承担着重要的育人使命。为探索新时代背景下化学史与方法论课程思政协同育人功能,本文在探讨化学史与方法论课程重要定位及融入思政教育重要意义的基础上,深入挖掘课程所蕴含的思政元素,并以安徽师范大学化学史与方法论特色专题“化学家评传”之“中国化学工业先驱”为例,以科学家精神为基点进行课程思政教学案例开发与实践,问卷和访谈两种调查形式均表明本次课程取得良好教学效果。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202403108
病毒一直是人类生存和发展的重大威胁,近年来新冠肺炎疫情更是直观地凸显了病毒的危害性。小分子药物在人类抗击疾病的历史中扮演着重要的角色。在对抗病毒的过程中,人类发展出一系列防治手段,其中小分子抗病毒药物占据着重要地位。本文借鉴中国古代经典军事策略“三十六计”的智慧,简要回顾了小分子抗病毒药物的发展历程,并着重介绍了碘苷、沙奎那韦、奥司他韦等代表性药物的设计思路与作用原理。此外,本文还展望了小分子抗病毒药物及抗病毒手段未来的发展方向。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240326
通过较为简单的水热法制备了V掺杂MnO2(VMO),并研究了其作为水系锌离子电池(ZIB)正极材料的电化学性能。材料表征和电化学性能结果表明V被均匀地掺杂到MnO2中。V掺杂不仅扩大了MnO2的层间距,增加了比表面积,还提高了其内部离子电导率。组装成的ZIB在电流密度为0.1 A·g-1的条件下,初始放电容量可达362 mAh·g-1。V的掺杂使MnO2的晶格结构更加稳定,Jahn-Teller畸变效应减弱,电极材料的结构稳定性提高。当电流密度为1 A·g-1时,经过300圈的充放电循环后,其放电容量仍然能够达到初始容量的87%。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202306050
近年来,基于非富勒烯受体(NFAs)的有机太阳能电池(OSCs)取得了迅猛的发展。单异质结OSCs的光电转换效率(PCE)已突破19%,这进一步推动了有机光伏技术的商业化进程。光电转换效率的快速提升源于活性层材料的创新开发、器件工程的优化以及对器件物理的更深刻理解。然而,稳定性问题已成为制约其商业化的一个主要因素。目前,关于活性层材料和电池器件稳定性的研究仍相对有限。在本综述中,我们对NFA-OSCs不稳定性的机理进行了简要介绍,包括NFAs的光氧化降解、不稳定的共混薄膜形貌以及界面层诱导的NFAs不稳定性。同时,我们总结了近年来国内外关于提高NFA-OSCs稳定性的研究策略。期望本综述能为实现高效、稳定的NFA-OSCs提供有益的指导。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230414
为设计高稳定性且高灵敏度的纯金属有机骨架(MOF)电化学传感器以检测多巴胺(DA),我们选用铟基MOF [In(2-NH3-BDC)(2-NH2-BDC)]·1.5H2O(RSMOF-1,RSMOF=resistance switchable metal-organic framework,2-NH2-H2BDC=2-氨基对苯二甲酸)修饰玻碳电极(RSMOF-1/GCE)。制备的电极RSMOF-1/GCE的DPV测试结果显示其线性范围为0.990~663 μmol·L-1、检出限为0.770 μmol·L-1。在多种干扰物质如尿酸、尿素、葡萄糖和对乙酰氨基酚存在的条件下,RSMOF-1/GCE对DA仍具有高的选择性。理论模拟结果显示,在RSMOF-1孔道内壁的—NH2可通过氢键增强与DA分子的相互作用,使RSMOF-1/GCE具有灵敏的电化学传感DA的性能。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240339
通过一步水热法成功制备了一种水系锌离子电池正极材料——富1T相的MoS2(1T′-MoS2)。表征结果与密度泛函理论(DFT)模拟计算表明,1T′-MoS2的电导率明显高于2H-MoS2,并且含有丰富的硫缺陷。这有助于大幅提升离子扩散速率和电荷转移速率,优化材料的电化学和动力学性能。因此,采用1T′-MoS2组装的电池在0.1 A·g-1的电流密度下,首次放电容量高达202 mAh·g-1。此外,在大电流密度下(1 A·g-1),其经过500次恒电流充放电循环后,电池的容量保持率为92%,显示出较高的容量和长循环稳定性。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100085
得益于过渡金属和晶格氧共同参与氧化还原反应,富锂层状氧化物(LLOs)具有大于250 mAh·g−1的比容量,因而成为下一代商用锂离子电池的潜在候选正极材料。为进一步提高理论比容量并减少对环境和健康有害的钴、镍元素依赖,开发高锰富锂层状氧化物(HM-LLOs)成为一种可行的策略。通过引入更多的Li–O–Li构型,可以促进更多晶格氧参与氧化还原反应,从而提升理论比容量。然而,锰含量的增加也带来了如活化困难和不可逆氧释放等挑战,显著限制了HM-LLOs理论比容量的实际利用。基于此,本文首先探讨了HM-LLOs高理论比容量的来源,随后深入分析了高锰特性引发的结构变化及其对实际比容量利用的限制,最后系统总结了从合成到活性材料改性的多种优化策略,并展望了可能提升HM-LLOs实际比容量的未来方向。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202306054
废水中存在的肼和尿素会对环境造成严重污染。利用电化学氧化技术处理含肼和尿素的废水,既可以有效处理废水,实现氮循环,又能将肼和尿素作为新型燃料,有助于新能源的发展。然而,目前实现肼氧化(HzOR)和尿素氧化(UOR)的电化学技术仍存在挑战。因此,开发低成本、高效且稳定性好的电催化剂是实现这一技术的先决条件。在本文中,我们采用水热-碱刻蚀-磷化的三步方法,制备了一种富含阳离子缺陷的双金属磷化物Ni2P/CoP3催化剂(简称Ni2P/CoP3-Znvac),并将其应用于肼氧化和尿素氧化。该催化剂由贫磷的Ni2P和富磷的CoP3两种不同性质的磷化物组成。CoP3中富集的磷含有大量的负电荷,有利于吸附带正电荷的中间物种;而Ni2P中磷含量较少,金属含量高,具有良好的导电性,可以确保快速的反应动力学。通过物理表征和电化学测试,证实了Ni2P/CoP3的成功合成和其独特的电子结构。电子顺磁测试(EPR)证明了阳离子空位的存在,大量的阳离子空位缺陷有助于增加活性位点的数量,从而提升催化性能。因此,该催化剂在肼氧化和尿素氧化方面表现出色。仅需−47 mV (HzOR)和1.311 V(UOR)的电位即可产生10 mA∙cm−2的电流密度。Tafel斜率分别为54.3 mV∙dec−1 (HzOR)和37.24 mV∙dec−1 (UOR)。Ni2P/CoP3-Znvac在HzOR和UOR方面的性能远优于单独的Ni2P和CoP3,也优于未经碱刻蚀的镍钴磷化物。基于以上的测试结果,我们将Ni2P/CoP3-Znvac催化剂应用于直接肼燃料电池(DHzFC)和直接尿素-双氧水燃料电池(DUHPFC)的阳极,测试表明DHzFC和DUHPFC的最大功率密度分别为229.01和16.22 mW∙cm−2。更为重要的是,DHzFC和DUHPFC能够稳定工作24 h,性能几乎不衰退。此外,Ni2P/CoP3-Znvac材料还可应用于自制的锌-肼燃料电池,并展示出良好的实际应用潜力。综上所述,本研究通过一系列方法制备了Ni2P/CoP3-Znvac催化剂,该催化剂在肼氧化和尿素氧化方面具有优异性能。这项工作为设计高效且稳定性好的肼氧化和尿素氧化电催化剂提供了新的思路。
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