【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202405208
将本科课程中的脑文格反应等有机化学内容与有机太阳能电池研究前沿紧密结合,通过实验让学生深入了解有机化学课程中的化学反应。该实验利用脑文格反应合成了一个宽带隙的稠环电子受体材料A831,通过对实验数据进行分析,确定材料是通过削弱端基的拉电子能力,提升了材料的最低未占有分子轨道(LUMO)能级,进而获得高电压的有机太阳能电池。该实验充分培养了学生运用基础知识解决科研问题的能力,体现了“基础知识–实际应用”的有机实验教学模式,适合作为面向高年级本科生的综合实验教学课程。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230441
通过简便、高效、可规模化的一步高温氮化法,利用高温烧结使二氧化钛(TiO2)粉末在转化成氮化钛(TiN)的同时形成连续的三维多孔网络,具有良好的导电性和高孔隙率。作为高效限硫载体,连续的三维多孔TiN网络不仅能有效增加电子传输路径、增强电子转移、促进离子迁移,而且能够从物理限域和化学吸附两方面对多硫化锂的穿梭效应进行强有力的限制,同时有效提高了硫的负载量。制备的高导电性、高硫负载硫正极展现出较高的放电容量和优异的循环稳定性能。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240004
A novel one-dimensional (1D) polycarbonyl coordination polymer [Cu(BGPD)(DMA)(H2O)]·DMA (named Cu-BD, H2BGPD=N, N′-bis(glycinyl)pyromellitic diimide; DMA=dimethylacetamide) was synthesized, and evaluated as a cathode material for lithium - ion batteries (LIBs) for the first time. The electrochemical performance study revealed that the Cu-BD cathode exhibited better cycling stability and a specific capacity of 50 mAh·g-1 after 100 cycles at a current density of 50 mA·g-1. The study of the reaction mechanism for the Cu-BD electrode discloses that both BGPD2- ligands and Cu(Ⅱ) ions may take part in the electron-transfer process during charging and discharging.
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240037
以乙二醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,通过一步溶剂热法合成了分级中空结构的BiOBr-Pt催化剂。合成的分级中空结构BiOBr-2h催化剂的比表面积为28 m2·g-1,是对比样品BiOBr-1h的2倍,这种结构为催化反应提供更多的反应活性位点。此外,在催化剂中引入Pt增强了BiOBr的载流子传导速率,而且Pt可以作为电子陷阱捕获周围大量电子,有效抑制光生载流子的复合,从而提高CO2还原的催化活性。光催化CO2还原实验结果表明,BiOBr-Pt的主要产物为CO,产物选择性为99%,其CO产率达到了20.8 μmol·h-1·g-1,为原始BiOBr的2.1倍。这一结果说明,这种Pt负载且具有分级中空结构的催化剂可以有效地将CO2转化为增值化学品。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240068
Three zinc(Ⅱ), cobalt(Ⅱ), and nickel(Ⅱ) coordination polymers, namely [Zn(μ3-cpna)(μ-dpea)0.5]n (1), [Co(μ3-cpna)(μ-dpey)0.5]n (2), and [Ni(μ3-cpna)(μ-dpey)0.5(H2O)]n (3), have been constructed hydrothermally using H2cpna (5-(4-carboxyphenoxy)nicotinic acid), dpea (1, 2-di(4-pyridyl)ethane), dpey (1, 2-di(4-pyridyl)ethylene), and zinc, cobalt, and nickel chlorides at 160 ℃. The products were isolated as stable crystalline solids and were characterized by IR spectra, elemental analyses, thermogravimetric analyses, and single-crystal X-ray diffraction analyses. Single-crystal X-ray diffraction analyses revealed that three compounds crystallize in the triclinic system, space group P1. Compounds 1-3 show 2D layer structures. The catalytic activities in the Knoevenagel condensation reaction of these compounds were investigated. Compounds 1 and 2 exhibit effective catalytic activities in the Knoevenagel condensation reaction at room temperature. For this reaction, various parameters were optimized, followed by the investigation of the substrate scope.
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202407021
S型异质结可以实现光生载流子有效空间分离,保持较强的氧化还原能力。因此,深入了解S型异质结构的光致电荷转移动力学对提高其光催化性能至关重要。本文采用原位水热法制备了紧密接触的SnO2/BiOBr S型异质结。优化后的SnO2/BiOBr具有优异的光催化CO2还原性能,CO和CH4的产率分别为345.7和6.7 μmol·g-1·h-1,分别是纯BiOBr的5.6和3.7倍。利用原位XPS和飞秒瞬态吸收光谱(fs-TA)表征了SnO2/BiOBr S型异质结的光致电荷转移机制和动力学。发现光生载流子出现了新的拟合寿命,这可归因于S型异质结的界面电子转移,进一步证明了光电子从SnO2导带到BiOBr价带的超快转移通道。因此,BiOBr导带中的还原电子和SnO2价带中的氧化空穴得以保留。本研究对S型异质结的光致电荷传输机理提供了更深刻的理解。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202402029
以某大学社团几名学生观影“长安三万里”后对李白诗句的感慨为切入点,引出对熵及熵增原理的讨论。通过介绍熵的起源及意义了解热力学三大定律的内容及关联;再分别从熵增原理对生命和生活两个方面的启示进行阐述。揭示了整个人类的进化和生命的发展就是一部逆熵的历史,人活着就是对抗熵增的过程,若要不负此生,就要奋斗不止。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250034
A low-cost 1D cobalt-based coordination polymer (CP) [Co(BGPD)(DMSO)2(H2O)2] (Co-BD; H2BGPD=N, N'-bis(glycinyl)pyromellitic diimide; DMSO=dimethyl sulfoxide) was synthesized by a simple method, and its crystal structure was characterized. In a three-electrode system, Co-BD, as the electrode material for supercapacitors, achieved a specific capacitance of 830 F·g-1 at 1 A·g-1, equivalent to a specific capacity of 116.4 mAh·g-1, and exhibited high-rate capability, reaching 212 F·g-1 at 20 A·g-1. Impressively, Co-BD||rGO (reduced graphene oxide), representing an asymmetrical supercapacitor, owns a higher energy density of 14.2 Wh·kg-1 at 0.80 kW·kg-1, and an excellent cycle performance (After 4 000 cycles at 1 A·g-1, the capacitance retention was up to 94%).
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100071
利用太阳能驱动的光催化技术,有望成为缓解环境和能源压力的可行策略。因此,光催化性能的优异与否取决于光催化剂的合理设计。通过考虑形貌调控、带隙工程、助催化剂修饰以及异质结构建等因素,可以开发出性能优异的光催化剂。基于中空结构光催化剂独特特性的启发,具有中空结构的光催化剂在光催化剂设计中赋予了诸多优势,包括增强光的多重折射和反射、缩短光生载流子的传输距离以及提供丰富的表面反应位点。在此,我们系统地回顾了中空结构光催化剂的最新研究进展,并总结了其几何形貌、内部结构和化学成分的多样性。具体而言,我们重点介绍了中空结构光催化剂的合成策略,包括硬模板法、软模板法和无模板法。此外,还详细总结了一系列中空结构光催化剂,如金属氧化物、金属硫化物、金属有机框架和共价有机框架等。随后,我们概述了中空结构光催化剂在光催化污染物降解、H2生成、H2O2生成、CO2还原和N2固定等领域的潜在应用。同时,深入探讨了中空结构与光催化性能之间的内在关系。最后,我们分析了中空结构光催化剂未来发展方向中的挑战和前景。该综述为更好地设计中空结构光催化剂以满足环境修复和能源转换需求提供了启示。