Diamond软件在形教学中的应用
吴平伟
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311043
介绍了用Diamond软件构造47种晶体单形模型的方法及其在教学中的应用。
关键词: 单形, 晶体学, Diamond软件
支撑Cu/α-FeOOH/泡沫镍复合催化剂氧化甲醇耦合电解水高效制氢
申晴晴, 杜向博文, 钱凯成, 金智康, 方政, 韦童, 李仁宏
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240028
采用一步溶剂热法在泡沫镍(NF)基底上原位生长Cu/α-FeOOH纳米复合材料,制备了自支撑Cu/α-FeOOH/NF催化剂。相比于α-FeOOH/NF催化剂,Cu的引入为α-FeOOH的生长提供了更多的附着点,使得催化剂表面更加粗糙,并增大了催化剂与反应物的接触面积。Cu和无定形的α-FeOOH之间存在晶态和非晶态的异质界面,改变了催化剂的电子结构,促进电子从Ni、Fe向Cu转移,从而显著增强了催化剂对甲醇的吸附和氧化。电化学测试表明,Cu/α-FeOOH/NF催化剂具有优异的甲醇氧化反应(MOR)和析氢反应(HER)性能。在Cu/α-FeOOH/NF催化剂同时作为阴极、阳极的Cu/α-FeOOH/NF||Cu/α-FeOOH/NF HER-MOR耦合电解水系统中,达到10 mA·cm-2电流密度所需的电压比直接全水解系统降低了125 mV,且在较大电压(2.4 V)下能够稳定反应96 h。此外,阳极MOR产生了价值更高的甲酸盐,1.80 V下生成甲酸盐的法拉第效率高达97%。
关键词: 甲醇氧化反应, 异质界面, 自支撑双功能催化剂, 甲酸盐, 耦合电解水制氢
A self-calibrating fluorescent probe for the selective detection and bioimaging of HClO
Wei GAO, Meiqi SONG, Xuan REN, Jianliang BAI, Jing SU, Jianlong MA, Zhijun WANG
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250112
In this study, a self-calibrating near-infrared fluorescence probe was designed and synthesized based on the dual-fluorophore strategy utilizing methylene blue and coumarin. The probe utilized methylene blue (emission spectrum range: 640-740 nm) and coumarin fluorophore (emission spectrum range: 440-600 nm) as signal output units, thereby achieving effective spectral separation and highly selective detection of HClO. Under physiological pH conditions, HClO triggers an oxidation-cleavage reaction, releasing methylene blue and coumarin, which emit distinct red and green fluorescence, respectively. This dualemission feature enabled rapid HClO detection with two-channel detection limits of 25.13 nmol·L-1 (green channel) and 31.55 nmol·L-1 (red channel). Furthermore, in cell imaging experiments, this probe demonstrated excellent cell membrane permeability and low cytotoxicity, successfully enabling the monitoring of both endogenous and exogenous HClO in living cells. By incorporating a two-channel self-calibration system, the probe effectively mitigated signal variations caused by instrumental or environmental interference, substantially improving detection sensitivity and reliability.
关键词: fluorescent probe, fluorescent crosstalk, self-calibrated, hypochloric acid, dual channel
Fe/N/C三维气凝胶支撑催化剂的氧还原性能
姚熙晨, 王书贤, 汪云, 王诚, 张创
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240384
以过硫酸铵引发吡咯单体原位聚合形成的三维多孔气凝胶为载体,以二茂铁为金属前驱体,在氩气气氛下通过高温热解法制备出系列不同铁负载量的Fe/N/C催化剂。结果表明,基于气凝胶载体制备的催化剂在酸性介质中展现出优异的氧还原反应(ORR)活性及稳定性。当二茂铁载量为12 mg时制得的催化剂性能最佳,其半波电位达0.691 V(vs RHE),平均电子转移数为3.97,表明反应过程接近理想的四电子路径。另外,该催化剂经10 000圈循环伏安测试后,半波电位仅衰减11 mV,展现出较好的电化学耐久性。
关键词: 非贵金属催化剂, Fe/N/C催化剂, 气凝胶, 氧还原反应, 燃料电池
Ni掺杂WP2纳米线支撑电极的制备及其碱性电催化析氢性能
张剑桥, 刘洋, 何艳, 周娅玲, 杨帆, 程诗慧, 夏斌, 王众, 陈世建
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240444
首先采用水热法在碳布(CC)上生长了Ni掺杂WO3纳米线(Ni-WO3 NWs/CC),然后利用高真空固相磷化法将其磷化,得到CC表面生长Ni掺杂WP2纳米线复合材料(Ni-WP2 NWs/CC)。研究其电催化析氢性能发现,Ni掺杂能够有效降低电催化析氢反应中的过电位。其中,当Ni、W物质的量之比为10%时制备得到的10%Ni-WP2 NWs/CC表现出最佳的催化性能。在碱性条件下,当电流密度为10和100 mA·cm-2时,10%Ni-WP2 NWs/CC所需的过电位分别为115和190 mV。经过Ni掺杂后,10%Ni-WP2 NWs/CC的电化学活性表面积明显增加。此外,在长时间的电催化条件下,该催化剂依然能保持良好的工作稳定性。
关键词: 电催化产氢, 过渡金属磷化物, 掺杂, 自支撑电极
Field-induced Co single-ion magnet with pentagonal bipyramidal configuration
Shuyan ZHAO
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240231
A mononuclear Co complex, [Co(H2dapsc)(H2O)Cl]Cl·2H2O (1), with a pentagonal bipyramidal configuration was obtained by reflux reaction of CoCl2·6H2O and 2, 6-diacetylpyridine-bis(semicarbazone) (H2dapsc) in a mixed solvent of water and ethanol. The neutral ligand H2dapsc molecule provides five coordination atoms to form the equatorial plane of 1, while a water molecule and a Cl- ion occupy their axial positions. At the same time, the solid structure contains a valence counteranion Cl- ion and two lattice water molecules. The study of DC magnetic susceptibility indicates that complex 1 has strong magnetic anisotropy. The AC magnetic properties show the existence of slow magnetic relaxation behavior, which is dominated by both direct and Raman processes. The energy barrier for magnetization reversal was 55.55 K. Based on theoretical calculations, it can be concluded that the main reason for the slow magnetic relaxation behavior is the rhombic anisotropy of the pentagonal bipyramidal structure. The calculated D and E values were 45.68 and-0.32 cm-1.
关键词: Co complex, pentagonal bipyramid, crystal structure, magnetic property
电化学调控在分子结电子传输性质研究中的应用进展
王靖文, 吴明昊, 左鑫, 袁耀锋, 王亚浩, 周小顺, 鄢剑锋
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202406023
单分子电子学作为纳米技术的重要分支,致力于研究单个分子的电学特性,为发展超小型、低功耗电子器件提供理论基础与技术支撑。精确调控单分子结的电子传输性质,是该领域面临的核心技术挑战。电化学调控,凭借其卓越的调控性和可逆性,正成为单分子电子学中一个极具潜力的研究方向。本文综述了近十年电化学调控在单分子电子学中的应用进展,涵盖了电输运能级、分子价态、电极与分子间键合方式以及离子液体双电层栅极的调控策略。通过分析具体案例,旨在帮助学生了解单分子电子学的研究前沿,理解其在现代纳米电子学中的重要性。
关键词: 电化学调控, 单分子电子学, 能级, 分子价态, 键合方式
原子Pd促进的Cu催化剂用于乙醇脱氢
冯乐乐, 白雪莹, 庞纪峰, 曹宏晨, 刘晓艳, 罗文豪, 杨小峰, 吴鹏飞, 郑明远
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100100
乙醇脱氢是乙醇催化转化过程中的关键基元步骤,铜(Cu)基合金催化剂是该反应最具前景的候选材料。然而,由于合金催化剂在反应条件下固有的结构复杂性和动态演变特性,阐明合金组分与主体金属间协同效应的内在机制仍具挑战性。本研究设计了结构明确的单原子钯(Pd)修饰Cu-MFI催化剂用于乙醇脱氢制乙醛和氢气。通过球差校正高角环形暗场扫描透射电子显微镜(AC-HAADF-STEM)、X射线吸收光谱(XAS)、X射线光电子能谱(XPS)等系统表征结合密度泛函理论(DFT)计算表明,Pd原子被均匀分散在Cu催化剂表面并被Cu原子隔离,该单原子位点配位数为9–10、带−0.36e电荷。在乙醇脱氢反应中,新生成的Pdδ和Cuδ+位点协同作用降低了乙醇中C—H键断裂的活化能垒,同时增强了氢吸附和H—H键耦合能力,使得Pd/Cu-MFI催化剂获得更高的乙醇转化率和乙醛产率。
关键词: 乙醇, 脱氢, Pd-Cu单原子催化剂, 电子转移,
原子催化剂在电催化CO2还原中的应用进展
冯雪婷, 商孜昂, 秦荣, 韩云虎
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202305005
电催化CO2还原(ECR)是减少碳排放和促进碳循环的理想方法之一。单原子催化剂(SACs)由于其最大的原子利用率、优异的活性和选择性,已成为多相催化领域的前沿之一进以得到广泛应用。鉴于SACs在ECR领域的探索和应用,本文综述了基于SACs在ECR中应用的研究进展,并提出了SACs在ECR中应用的挑战和前景。具体介绍:(1)介绍了ECR的反应机理,(2) SACs的常用制备策略,(3) SACs在新型Zn-CO2电池中的应用。最后,提出了SACs在ECR中所面临的挑战和机遇。
关键词: 单原子催化剂, 电还原CO2, 反应机制, 性能优化, Zn-CO2电池
卤化物钙钛矿的双向离子迁移
李睿, 刘欢, 焦忆楠, 秦胜建, 孟婕, 宋佳钰, 闫融融, 苏航, 陈恒彬, 尚子璇, 赵晋津
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202311011
卤化物钙钛矿材料以其卓越的可见光吸收、光电转换特性、可调的能级结构以及低能耗等特点,在薄膜太阳能电池、发光显示和生物医药领域具有广泛应用的潜力。然而,钙钛矿中复杂的离子迁移过程是导致器件能量转换效率低和稳定性差的关键因素,从而限制了其商业化进程。近年来,科学家们对钙钛矿中离子迁移条件和抑制离子迁移的方法进行了大量研究。本文从能量势垒角度创新性地探讨离子迁移问题,全面综述了钙钛矿材料中不可逆的单向离子迁移和可逆的双向离子迁移的基本概念和形成机制。随后,分析了不可逆的单向离子迁移导致钙钛矿降解的机理。进一步解析了在外加力、电场、光场和热场等外场作用下的双向可逆离子迁移现象,并探讨了调控离子迁移的策略。最后,从能级的角度揭示了钙钛矿中离子迁移作用,通过有效调控离子迁移提升钙钛矿器件的光电转换性能,为促进钙钛矿光电器件的商业化应用提供参考。促进其商业化应用。
关键词: 卤化物钙钛矿, 太阳能电池, 离子迁移, 单向不可逆离子迁移, 双向可逆离子迁移

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