退役锂离子电池正极的湿法冶金回收工艺:持续技术的进展与应用
张思宇, 谷昆泓, 鲁兵安, 韩俊伟, 周江
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202309028
电子信息和新能源汽车等产业的迅速发展导致锂离子电池(LIBs)的需求量激增,随之引发了其报废潮。可持续的回收技术对于以环保的方式解决大量退役锂离子电池(EOL LIBs)至关重要。本文全面综述了基于湿法冶金的LIBs正极废料中有价金属的提取技术,从环境、技术和工业化可行性的角度出发,对无机酸、有机酸和低共熔溶剂(DESs)等方法进行了详细的讨论和分析,以期优化技术并降低对环境的影响。此外,本文也详细探讨了绿色的生物质废料等还原剂和高效环保的EOL LIBs内循环机械活化技术等在强化LIBs正极废料有价金属溶浸中的应用,并由此提出了EOL LIBs回收过程中可能存在的研究机会和挑战。
关键词: 锂离子电池, 浸出, 湿法冶金, 生物质废料, 机械化学
轻质排阻磁性分子印迹聚合物的制备及选择性分离和检测牛奶中痕量四环素
张军杰, 王悦, 吴秋含, 沈如泉, 刘涵, 段新华
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311084
关注牛奶安全这一国计民生问题,将分子印迹前沿技术引入本科实验课堂,设计了一个综合实验。融合分子印迹、蛋白质排阻、磁性分离等技术制备得到磁性分子印迹聚合物,考察其性能,并以其作为固相萃取吸附剂,结合高效液相色谱,建立直接选择性检测牛奶样品中痕量四环素的新方法。本实验涉及材料化学、分析化学、仪器分析、食品化学等多学科知识,培养学生的科学素养、综合解决复杂问题的能力和创新性思维。印迹材料的设计和磁性分离过程富有创新性和趣味性,整个实验过程成本低廉、易操作、安全性高。通过本实验,学生能够了解分子印迹前沿技术,学习新检测方法的建立,巩固实验基础操作,提高数据采集和分析能力,加深对组分-性能-应用关系的理解。
关键词: 分子印迹聚合物, 牛奶, 四环素, 综合化学实验
高锰酸钾氧化还原滴定实验的课程思政设计
石慧, 宦双燕, 王玉枝
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308042
以“高锰酸钾法氧化还原滴定实验”为基础,结合水质化学耗氧量(COD)监测应用,进行实验课程思政创新设计。案例通过引入梯度化COD水样为检测对象,结合工业废水排放监管探索性实践,以及研讨身边水污染治理实例等,引导学生关注水污染防治等社会问题,激发其保护生态环境的责任感和国家生态文明建设服务意识。
关键词: 分析化学实验, 高锰酸钾法, 课程思政, COD测定, 水环境监测
基于激光雕刻石墨烯电极的伏安实验教学新方案
周桢林, 陈思元, 刘仪, 胡成国, 赵发琼
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308049
伏安法是仪器分析课程的重要章节和教学难点,其现有实验教学方案在理论融合和应用拓展等方面存在不足。本文通过引入较为前沿的激光雕刻石墨烯电极体系,丰富内容如扩散电流理论和电催化现象模拟,延伸应用如奶粉香兰素检测,帮助学生深入理解方法的基本原理、研究动向和应用价值。实验综合成本低、电极可批量制备,适合教学开展。
关键词: 伏安法, 实验教学, 激光雕刻石墨烯电极
电泳测量胶体ζ电势的实验方法探究和仪器创新
梁峰, 李得胜, 蒋玉婷, 董家新, 刘冬成, 沈星灿
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312009
物理化学实验“电泳法测量胶体ζ电势”中存在胶体纯化耗时长、界面位置测量精度低等影响实验教学效果的问题。针对这些问题,本文探索了采用酸碱离子交换树脂快速、大量、可重复地纯化Fe(OH)3胶体的方法和条件;创新性设计了利用数显标尺和挡光片辅助精密测量胶体界面位置的装置,并将其和电泳管固定支架集成为一套专用仪器。更高的界面位置测量精度允许将电泳测量时间缩短至5 min,减小了电泳时间过长引起的电位梯度变化的影响。将改进后的方法和仪器应用于实验教学,学生的实验效率得到提高,测量结果偏差小,重复性好,为在实验教学中增加探索性实验奠定了基础。
关键词: ζ电势, 电泳, 氢氧化铁胶体, 离子交换, 仪器创新
拉曼散射光谱实验教学设计与实践
彭微, 温宝英, 李华敏, 王翊如, 李剑锋
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312062
拉曼光谱是一种无损的分析技术,能够提供物质的结构和成分信息,已被广泛应用于化学、生物学和材料科学等领域的分析和研究中。经过三年的教学,拉曼散射光谱法实验的教学设计已获得诸多实践经验。该实验项目分别设计了定性分析、定量分析和痕量分析三部分内容,从生活中常见的真假翡翠的辨别入手,激发与培养学生自主学习拉曼光谱相关知识的兴趣和热情。通过对便携式拉曼光谱仪的使用让学生理解仪器的结构和功能,掌握拉曼光谱法和表面增强拉曼光谱法的基本原理。经过本实验项目的学习,学生能够正确使用拉曼光谱仪测试固体样品、液体样品和痕量物质,为掌握相关的光谱学知识奠定良好的基础。
关键词: 拉曼散射光谱法, 表面增强拉曼光谱法, 定性分析, 定量分析, 拉曼光谱仪
使用粘度预测宣纸类文物寿命的化学实验
罗雨佳, 祁赟鹏, 邢惠萍, 李玉虎
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401037
本文设计了一个以小组合作形式开展使用粘度法预测纸质文物寿命的实验。本实验面向文物保护技术专业大三本科生开设,通过八个小组的协同合作,利用操作简单的夹套式粘度计测定两种类型宣纸老化前后的特性粘度并计算聚合度,汇总各小组数据后,使用Ekenstam方程计算纸张的老化速率常数,并结合阿伦尼乌斯公式预测宣纸寿命。旨在提高学生的团队合作能力以及动手实践、解决问题、数据分析与科学研究的能力,同时引导学生将化学知识应用到纸质文物保护实践工作中去。
关键词: 纸质文物, 物质文化遗产保护, 特性粘度, 粘度法测定聚合度
沉淀滴定终点误差的计算公式及应用——以莫尔为例
苏铁军
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202402039
终点误差是分析化学中的重要教学内容。基于沉淀溶解平衡理论和终点误差定义,推导出了计算莫尔法终点误差的一般公式。介绍了该公式在直接计算终点误差、确定滴定突跃范围及确定指示剂的最低需要量等方面的应用,所得计算结果均与文献值相符。该公式的构建进一步完善了计算终点误差的新方法体系,将有力推动分析化学一流课程的建设。
关键词: 沉淀滴定, 终点误差, 滴定突跃, 指示剂
Denitration performance of HoCeMn/TiO2 catalysts prepared by co-precipitation and impregnation methods
Lihua HUANG, Jian HUA
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230315
Impregnation and co-precipitation methods were used to synthesize HoCeMn/TiO2 catalysts for the reduction of NOx with NH3. Different kinds of characterization methods were used to explore the structures and performances of the catalysts. The results show that the co-precipitation method enhances the interactivity between the active component and carrier, thereby increasing the content of Ce3+, Mn4+, and adsorption oxygen on the surface of HoCeMnTi-C. As a result, it showed excellent low-temperature redox performance. In addition, HoCeMnTi-C prepared by the co-precipitation method possessed more surface acidic sites and stronger surface acidity. The improvement of surface acidity and redox performance is conducive to the adsorption and activation of ammonia, and thereby significantly improved its activity. The increase of acidic sites also restrained the adsorption of H2O and SO2, and therefore sulfur and water resistance of HoCeMnTi-C were significantly promoted. The reaction of selective catalytic reduction (SCR) on catalysts obeys the Eley-Rideal (E-R) mechanism. SO2 poisoning of catalysts was caused by the formation of sulfates, which cover or damage the active sites of the catalysts.
关键词: HoCeMn/TiO2 catalyst, activity, water and sulfur resistance
绿色化学导向的一步贝诺酯合成工艺研究及其体内动态评价
李炳良, 韩玉莹, 李典阳, 刘丹丹, 尚文斌
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311070
现行教材中贝诺酯的合成基于Schotten-Baumann酯化反应,实验试剂SOCl2会转化生成HCl和SO2,环境友好性低,且实验步骤多。本改进实验利用碳二酰亚胺/4-DMAP缩合酯化反应一步合成贝诺酯,通过熔点测定、NMR、HPLC-MS等对产品进行结构表征与纯度测定,并进行基于大鼠血浆和胆汁的体内动态分析。同时验证了药物设计拼合原理,改进后的方法绿色高效,安全性明显提高。
关键词: 贝诺酯, 一步合成, 碳二酰亚胺, 体内分析, 拼合原理

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