与蝠相伴
杨德红, 刘少康, 王坤, 秦琦, 范文捷, 焦明立, 杨本勇
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202401080
蝙蝠以大毒王闻名于世,却是人类实实在在的良师益友。它具有控制害虫、种子传播、植物授粉等不可或缺的生态作用和巨大的经济价值,且在健康长寿、生物仿生等方面具备重要的研究意义。作为唯一会飞行的哺乳动物,人们对它的观察与研究从未停止。蝙蝠声纳系统的发现见证了人类探求真理的曲折历程和顽强精神。蝙蝠拥有“心眼”这样的超能力,人类依据其回声定位和形体结构制造出蝙蝠机器人,未来应用及发展前景非常广阔。蝙蝠还是中国福文化的代表,值得我们永远颂扬。论文讲述了蝙蝠的优缺点、身体结构、生活习性和夜视能力以及蝙蝠机器人的相关知识,旨在引领学生全面辩证地看待蝙蝠的问题,培养学生的思辨意识和能力,体会仿生学的奥妙,传承中华传统福文化思想精髓,树立人与自然和谐共生的发展观。
关键词: 蝙蝠, 生存价值, 回声定位法, 蝙蝠机器人, 仿生学
基于问题导向的物理化学实验项目设计与改进——以液体表面张力测定为例
张永, 郭爽, 朱明月, 刘梦辉, 李思侬
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202307026
以日常生活现象(洗衣时的白色絮凝物)为切入点,通过问题导向,引导学生自主设计实验。将表面张力的测量融入探究生活现象背后化学原理的过程中,综合运用多种技术手段,建立“发现问题-探索实践-回归课本”的探索型实验模式,从而巩固学生对胶体与界面化学知识点的理解。改进后的实验内容更丰富,挑战度更高,综合性更强,趣味性更浓,有利于培养学生分析和解决问题的能力,能更好地培养学生的探究性思维。此外,本实验安全性较高,易于操作,对设备无特殊要求,非常适合本科教学实验。
关键词: 物理化学实验, 胶体与界面化学, 氯化钙, 表面活性剂, 表面张力
综合性高分子化学实验设计:硬质聚氨酯泡沫材料制备与性能表征
杨凯, 毕戈华, 张永, 靳德林, 徐子崴, 王倩, 邢令宝
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308045
针对传统“高分子化学实验”课程教学中,存在综合性、研究性实验项目少,不能支撑“新工科”人才实践和创新能力培养要求等问题,开发了硬质聚氨酯泡沫材料制备与性能表征综合实验项目。采用全水发泡体系,通过调节发泡剂和阻燃剂用量,制备了七组聚氨酯泡沫材料,然后采用国标方法表征了材料的表观密度、压缩强度和氧指数,分析了发泡剂和阻燃剂不同配比对泡沫材料性能的影响及原因。本实验贴近高分子产业发展,突出综合性和研究性,教学过程实现了基本实验技能与科学研究方法训练的有机结合,有助于提升高分子化学实验课程“创新性、高阶性和挑战度”,支撑“新工科”人才培养。
关键词: 新工科, 硬质聚氨酯泡沫, 高分子化学实验, 综合实验项目
基于共轭驱动的Cu(II)氧化仲胺合成氯桥联双核Cu(I)配合物
张永, 李鑫峰, 宋亚菲, 孙萌瑶, 殷丛丛, 高春艳, 赵晋忠
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309092
现行的实验教材中缺乏双核桥联配合物合成的实验,关于仲胺合成和Cu(II)氧化性的知识也较少。本实验从有机化学理论知识中的基本反应出发,设计了两条路线合成目标仲胺配体,即基于亲核取代反应的路线一和亲核加成缩合-还原的路线二。运用配位化学原理及有机化学中的共轭驱动效应,使弱氧化性的Cu(II)将仲胺氧化成共轭的芳香亚胺(希夫碱)结构,同时利用希夫碱的配位作用和氯离子的桥联配位作用形成稳定的氯桥联双核Cu(I)配合物。为适应普通高校的实验教学条件,本实验还设计了一套操作简单、现象直观的Cu(I)配合物中铜离子价态的鉴定实验。本实验所涉实验原理既包含基础化学反应知识,又体现最新的科学研究成果,反应条件温和、实验现象直观、重现性好、收率高,能有效提高学生的综合实验操作技能,锻炼学生的有机合成、配位合成能力。
关键词: 双核配合物, 桥联, 仲胺, 氧化还原反应, 亚铜
教育数字化背景下国家级化学实验教学示范中心建设与实践
宿艳, 潘玉珍, 田福平, 王秀云, 徐铁齐, 张永, 崔淼, 姜文凤
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202406001
大连理工大学化学国家级实验教学示范中心秉承“注重基础、培养能力、塑造人格”的育人宗旨、以学生发展为中心的育人理念,充分发挥人才培养的主战场作用,在实验教学体系构建、教学资源建设、实验室管理与师资队伍建设等方面进行了深层次的探索与研究。经过5年的建设实践,构建了“四位一体”的实验教学体系和“一体化”的安全教育新范式,打造了“系列化、数字化、多模态”的实验教学资源,建成了一流的实验室环境和制度保障,形成了“名师化”引领的实验教学团队,促进了学生自主探究、创新实践、防护应急处理等方面能力的提升。
关键词: 基础化学实验, 教学示范中心, 创新实践, 实验室安全, 数字化
纳米颗粒表面蛋白冠的形成机制和表征技术研究进展
张永, 黄彬铜, 翟月明
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240247
在生物体液环境中,纳米颗粒表面会快速结合蛋白质,形成蛋白冠,这会极大地改变其理化性质,并影响与生物系统的相互作用。理解蛋白冠的形成机制和动态变化有助于优化纳米颗粒的设计,提高纳米药物的靶向性和有效性,减少副作用。在这篇综述中,我们首先回顾了蛋白冠的研究进展,详细介绍了蛋白冠的形成机制、影响因素以及调控方法和现阶段表征技术,最后讨论了现阶段蛋白冠研究面临的挑战,并基于此提出展望,以期不断深化对蛋白冠的认识,推动纳米医学和生物技术的发展,拓展其应用范围。
关键词: 纳米颗粒, 纳米-生物相互作用, 蛋白冠, 纳米无机-生物界面, 表征方法
富氧空位V掺杂MnO2高性能水系锌离子电池电极材料的性能
戴勤进, 樊姗, 樊鹏阳, 郑晓英, 董伟, 王梦雪, 张永
【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%。
关键词: 锌离子电池, MnO2, V掺杂, 高比电容
核磁共振波谱仪在本科基础实验教学中的应用和探索
晋海洋, 惠永海, 张永, 高利军, 王赟
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202406022
将仪器分析实验中的核磁共振波谱实验与有机化学实验课程进行整体设计,提高课程建设规划性和系统性。将核磁共振波谱仪应用于本科生基础实验教学,学生参与整个实验过程,使学生能够更深刻地理解核磁测试和谱图解析相关原理及基本操作方法,充分体现了“以学生为中心”的教学思想,培养了学生的基本科研能力。
关键词: 核磁共振波谱仪, 仪器分析实验, 有机化学实验
用于高性能水系锌离子电池正极材料的富1T-MoS2纳米薄片的制备及性能
樊鹏阳, 樊姗, 戴勤进, 郑晓英, 董伟, 王梦雪, 黄小潇, 张永
【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。
关键词: 水系锌离子电池, 1T-MoS2, 硫缺陷, 正极材料
ZnSe@氮掺杂多孔碳异质结构诱导的高效析氢性能
张永, 朱闯, 吴文斌, 马永湧, 杨恒
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240386
以锌基沸石咪唑酯骨架(Zn-based zeolitic imidazolate framework,Zn-ZIF)为前驱体,通过简单的一步热解策略制备出锌纳米粒子修饰的氮掺杂多孔碳(N-C)催化剂(Zn@N-C),进一步将其负载的Zn纳米粒子通过硒化反应转化为ZnSe纳米颗粒,构建出ZnSe@N-C异质结催化剂。采用X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对催化剂的组分、结构和形貌进行了表征,并通过电化学测试系统评估了2种催化剂在析氢反应(hydrogen evolution reaction,HER)中的催化活性和稳定性。结果表明:通过硒化处理,催化剂的形貌由规整的菱形十二面体(Zn@N-C)转变为结构塌陷、褶皱变形的十二面体(ZnSe@N-C),这增加了结构缺陷,从而引入了更多的催化活性位点。同时ZnSe和N-C基底间存在异质界面结构,这促进了电子的传输,提高了催化剂的活性。ZnSe@N-C在碱性HER过程中,在10 mA·cm-2的电流密度下获得了165.8 mV的过电位,优于Zn@N-C (190.8 mV)。此外,ZnSe@N-C在碱性溶液中具有良好的电化学稳定性。
关键词: 析氢反应, 硒化, ZnSe, 氮掺杂多孔碳, 催化剂

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