【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240362
双酮化合物与等物质的量的碳化钾(KC8)和二(五氟苯基)氯硼烷一锅法直接合成了一系列含硼中性自由基二聚体1~3。利用核磁共振和单晶X射线衍射表征了该系列化合物的结构。晶体结构解析表明,3种化合物均为三斜晶系P1空间群。1的晶胞参数为a=0.914 93(3) nm,b=1.292 24(4) nm,c=1.526 46(6) nm,α=108.715(2)°,β=103.002(2)°,γ=102.557(2)°;2的晶胞参数为a=1.197 14(5) nm,b=1.352 20(6) nm,c=1.352 20(6) nm,α=96.108 0(10)°,β=105.189(2)°,γ=102.557(2)°;3的晶胞参数为a= 1.190 50(15) nm,b=1.362 4(2) nm,c=1.848 3(3) nm,α=77.376(6)°,β=79.817(5)°,γ=102.557(2)°。3种化合物均形成了四配位的硼中心,且其分子骨架分别以“头碰头”和“肩并肩”的形式发生σ二聚。结合密度泛函理论计算研究了其二聚键长的变化规律和可能的反应机理,晶体数据和理论计算数据显示,分子的二聚键长受骨架的共轭程度和二聚碳取代基的空间位阻效应协同影响。测试了3种分子的紫外可见吸收光谱和荧光发光性质,结果发现三者均在414 nm附近出现明显的吸收峰。荧光测试显示,二聚体2在480 nm处有发光峰,且荧光发射峰随溶液浓度增加发生轻微红移。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401071
“无机化学”的授课对象为大一新生,学生的学业适应有待提高;课程的理论性强,理论与实验难以同步开展;同时,理论与实践不能有机融合。针对以上问题,为了提高拔尖学生的学习能力,教学团队进行了全面改革。依托信息化资源平台和人工智能知识图谱,创新教学模式,通过混合式教学模式,解决部分学生学习与老师上课进度脱节的问题,提高学生自主学习能力并满足个性化需求;创新教学手段,将虚拟仿真等新技术引入课堂,解决理论与实验脱节的问题,提高学生深度学习能力;创新教学环境,依托学校实验平台和当地地质博物馆沉浸式学习,解决理论与实践脱节问题,提高学生实践创新能力;创新教学主导,依托博物馆,学生参与讲解员等志愿者活动,提高学生社会服务意识。“无机化学”的创新改革让课程平台资源更丰富、成果更多、教学质量获得同行高度认可,学生收益多、创新实践能力显著增强。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202405074
能量分解分析方法是一种研究分子相互作用的定量分析理论方法,在分子自组装、药物设计、化学反应机理、力场发展等各个领域得到广泛应用。现有化学本科教材对分子相互作用的讲授过于浅显,逐渐不适应现在化学系本科的培养要求。为深化大学本科学生对分子相互作用的认知,本文简述了能量分解分析方法的基本概念,介绍了具有代表性的广义Kohn-Sham能量分解分析(GKS-EDA)方法及其在六聚水多体效应中的应用。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202409082
对大学有机化学教材中“环状构型有机化合物的命名规则”进行教学设计时,发现具有构型且相同基团的环状异构体可以采用顺反异构体命名规则;不具有相同基团对映异构体可以使用(R/S)规则命名。然而,对于既不含手性中心又无相同基团的此类化合物,当前教材中存在命名规则的空白。本文通过文献调研,提出针对该类化合物的系统命名法则,可填补该类有机物命名规则在有机化学相关教材中的空白;也可在在大数据时代背景下,有效利用网络和文献资源来提升学生的信息素养。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230401
Polyhedral bismuth vanadate (BVO) material was prepared using a straightforward hydrothermal method, and then a small-sized AgNi bimetallic co-catalyst was synthesized in situ on the surface of the polyhedral BVO through a chemical reduction method. The photocatalytic performance of the catalyst was studied. The physicochemical properties of the prepared AgNi/BVO material were characterized through various techniques, including X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis DRS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), photoluminescence (PL) spectroscopy, and nitrogen adsorption-desorption analysis. The results indicated that AgNi bimetallic co-catalysts were extensively loaded onto the unique morphology of BVO polyhedra, significantly increasing the metal attachment sites. Simultaneously, the AgNi loading also improved the crystallinity of BVO. The silver surface plasmon resonance effect, in conjunction with the nickel's lattice interface effect, enhanced the BVO catalyst's absorption of visible light and improved the separation of photo-generated electrons, thereby increasing the photocatalytic activity. Photocatalytic degradation experiments using MB (methylene blue) as a model pollutant demonstrated that when the ratio was 3:1, AgNi/BVO exhibited the highest catalytic activity, with a reaction rate of 5.4 times higher than that of BVO under visible light irradiation. This photocatalyst retained excellent photocatalytic activity even after four cycles of use.
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240139
以2,5-二氟苯甲酸(HDFBA)为第一配体,2,2'∶6',2″-三联吡啶(terpy)、1, 10-菲咯啉(phen)为第二配体,成功合成4种稀土有机配合物闪烁体:[Tb(DFBA)3(terpy)(H2O)] (1)、[Eu(DFBA)3(terpy)(H2O)] (2)、[Tb(DFBA)3(phen)] (3)、[Eu(DFBA)3(phen)] (4)。这些稀土有机配合物闪烁体展现出优异的X射线剂量响应性、光稳定性以及高达(25 100±2 000) photons·MeV-1的稳态X射线激发的相对光产额。通过调节配合物中Eu3+和Tb3+的物质的量之比,实现了从绿色到红色的多色发光。将它们以一定的比例掺入聚乙烯醇(PVA)基质中获得均匀闪烁体薄膜,实现了高分辨(11.2 lp·mm-1) X射线成像。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309104
“产教融合,校企合作”是高校培养新时代所需人才的重要途径之一,牵引着人才培养的发展方向。为顺应时代对人才的需求,并结合我院应用化学专业人才培养目标,本文针对我院应用化学专业提出构建“产教融合、校企合作、多位一体、虚实结合”的创新人才培养实践教学体系。以培养学生的实践创新能力为核心,通过搭建校企合作实践教学平台,设置“基础实验-综合训练-创新设计”三个层次的实验,推进多位一体、虚实结合的实践教学模式,对学生实行个性化培养,使培养的人才与社会需求相适应,并服务于经济社会的发展。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202408138
为应对传统教学模式在快速发展的高科技领域中日益显现的局限性,以“高聚物成型工艺”课程为例,提出并实践了“项目-专利-论文”一体化教学模式,将科研问题凝练、专利申请、产权保护和论文撰写和投稿融入教学活动中。对该模式的实施过程、优势及推广适用性进行探讨,此模式在高等教育化学教学中具有普适性和推广潜力。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202404042
三元正极材料具有较高的放电比容量、倍率性能和工作电压,成为锂离子电池正极材料代表之一。三元正极材料由前驱体经过嵌锂烧结拓扑转变而来,因此,前驱体材料直接决定了三元正极材料的电池性能。针对前驱体可控均匀沉淀需求和对共沉淀过程参数变化极度敏感特性,本综述首先阐述络合调控实现Ni、Co、Mn元素均匀共沉淀,及沉淀物过饱和度诱导溶液体系不同形核状态基本原理,其次从晶面择优生长结合溶解-再结晶模型讨论了前驱体一次颗粒和二次颗粒生长模式,最后从实际生产角度,基本涵盖共沉淀过程所有可调参数,并深入讨论了各种参数由低到高变化对共沉淀反应形核及前驱体材料理化性能的影响。本综述阐释的相关理论及规律可进一步延伸至富锂锰基前驱体、单晶用前驱体以及径向排列织构前驱体等高端产品研发。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202406009
大比表面积活性炭的密度普遍较低、体积储能性能不佳,难以满足超级电容器的小型化发展需求。针对此,本工作提出在活化前对炭前驱体进行机械压实以提高活性炭密度的普适性方法,并研究了机械压实对由外而内活化(炭粉/KOH混合物)和均匀离子活化(热解含钾盐类)所制备活性炭的比表面积、孔结构和电容储能性能的影响规律。结果表明,对前驱体进行机械压实能够提高活化反应效率、活性炭密度和体积电容储能性能。随着机械压力升高,由外而内活化所得活性炭的比表面积和孔隙率先升高后降低,原因在于机械压实能够消除颗粒间的空隙以增加前驱体与活化剂之间的接触,进而显著提高了活化效率。对于均匀离子活化,活性炭的比表面积和孔隙率呈现先降低后升高的趋势,这可能是由于致密前驱体抑制了热解过程中产生的活性气体分子(H2O、CO2等)快速散逸,使之继续参与活化反应,提高了活化刻蚀效率。本工作为大比表面积和高密度活性炭的设计制备提供了简单思路。
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