“矾”之旅
向秋雨, 屈春花, 徐广, 杨亚飞, 夏悦
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404094
以明矾、绿矾、胆矾为代表的矾类物质在人类生产生活和化学实践中的应用已有上千年历史。本文以一则故事引导读者探索明矾、绿矾和胆矾在净水、食品、杀菌、染色、制酸、医药等不同领域发挥的不同作用,熟悉相关的化学变化,并了解不当使用造成的危害。使读者在学习矾类相关知识的同时,体会化学与社会之间的密切关系。
关键词: 科普, 明矾, 绿矾, 胆矾
报国赤心·正创新·倾心育新——电动势法测定化学反应热力学函数实验的课程思政设计
袁汝明, 吴平平, 张来英, 徐晓明, 傅钢
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311057
课程思政的有效融入是教学质量提升和高素质人才培养的关键。我们以“电动势法测定化学反应的热力学函数”这一实验项目为例,构建了一次深入的实验探究与思政教育相结合的教学实践活动。通过对电动势测定原理和方法的探讨以及反应热力学量的导出,学生们不仅深化了对相关基础理论知识的理解,提升了他们解决实际问题的实验技能和创新能力;同时强化了学生的家国情怀以及责任担当意识。
关键词: 电动势, 热力学函数, 课程思政
“化”说国漆——普漆中化学,传漆艺
王映贤, 苏田野, 沈利苗, 高金苹, 武庆贺
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312015
漆在中国数千年的使用沉淀出独特的漆艺文化。这里的“漆”是指大漆,从漆树中采集,主要成分漆酚通过化学反应形成漆膜,漆膜具有防潮、耐高温、耐酸碱等优良性质。大漆与色粉混合可以调制出光彩照人的色漆,被广泛地应用于髹饰、设备防腐和文物修复等。将科学与文化相结合,普漆中化学,传漆艺非遗,本文从化学的视角出发,介绍大漆中的化学成分和性质,从漆酚到漆膜发生的化学反应,设计一系列科普实验验证什么是大漆及其优良性质,让科普对象深切体会化学无处不在、化学的重要应用;介绍漆的发展历程,增加中小学生动手参与漆器制作和漆画绘制等梯度科普环节,锻炼青少年的动手能力,传递漆文化与漆艺人的工匠精神。通过糅合漆艺和化学,使科普对象领略到漆艺之美,认识到化学在漆中的重要作用,激发对化学的兴趣,从而达到弘扬漆艺非遗文化和传播化学科学知识的目的。
关键词: 大漆, 漆酚, 化学漆, 非遗, 科普实验
面向化学专业的物理化学课程思政教学
孙兵
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311080
以物理化学知识体系为基础,从“正确的世界观与科学的方法论”“科学探索与科学精神”“人文素养与文化传承”3条主线,建设了面向地质类、材料类非化学专业的物理化学思政教学体系。将物理化学知识体系重构与思政教学整体设计相结合,促进学生价值塑造。通过教学设计将思政建设成果融入教学实践,取得了良好教学效果。
关键词: 物理化学, 课程思政, 非化学专业教学, 科学思维, 家国情怀
蛋白质的定点荧光标记——推荐一个化学生物学实验
洪歆怡, 薛太玲, 徐洲, 谢恩蓉, 吴明凯, 王青青, 吴丽娜
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310010
本论文介绍了一项化学生物学实验,旨在利用异硫氰酸荧光素的异硫氰基与蛋白质氨基共价结合的原理,实现对体外蛋白(以牛血清白蛋白为例)和体内蛋白(以大肠杆菌总蛋白为例)的非定点荧光标记。实验采用凝胶过滤法作为后续纯化手段,并运用紫外-可见分光光度计、流式细胞术以及荧光显微镜对标记结果进行全面表征。该实验涵盖了多种基础和前沿实验技能,与科研工作中常见的抗体荧光标记技术密切相关,难度适中。通过参与这一实验,学生不仅能够深入理解化学生物学基础知识,提高综合实践能力,还能够拓宽科研视野并培养科研思维。
关键词: 非定点荧光标记, 蛋白质, 异硫氰酸荧光素, 化学生物学实验
晶高熵FeCoCrMnBS氢氧化物构筑及其增强氧析出催化性能研究
韩鑫, 程志豪, 张金凤, 刘杰, 钟澄, 胡文彬
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202404023
析氧反应(OER)是电解水的关键反应之一。因此,高效的析氧反应电催化剂对水的分解至关重要。本研究工作基于泡沫镍(NF)基底,成功构筑了新型FeCoCrMnBS高熵氢氧化物(HEH)催化剂。FeCoCrMnBS HEH具有由大量非晶结构的超薄纳米片构成的多孔形态。获得的FeCoCrMnBS/NF电极在碱性介质中表现出优异的OER电催化活性,在100 mA∙cm−2下只需要290 mV的过电位。此外,该催化剂在10 mA∙cm−2下显示出超过120 h的耐久性。增强的催化性能受益于独特的非晶结构以及B与S之间的正协同作用。该协同作用能够促进了硫酸盐的形成,从而削弱了OER中间体在催化剂表面的吸附。本研究为设计高效的OER电催化剂提供了一种新的设计策略。
关键词: 高熵氢氧化物, 掺杂, 非晶结构, 析氧反应
均相催化CO2与烃类协同催化转化的最新进展
张红红, 魏振, Derek Hao, 敬林, 刘雨溪, 戴洪兴, 魏伟钦, 邓积光
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100073
在当今时代,全球极端天气事件呈现出愈发频繁的态势,过量温室气体排放是极为关键的诱因。二氧化碳(CO2)是最主要的温室气体之一,排放量逐年递增,迫使人们采取行之有效的行动以应对过量CO2排放的影响和威胁。全球各国都在探索脱碳技术以实现净零排放。从能源角度来说,CO2是一种丰富且低成本的碳资源,其可通过与烃类化合物(如烷烃、烯烃、芳香烃和聚烯烃等)协同转化为高值化学品。通过氢转移,CO2可被还原成CO,同时形成H2O。通过CO2和烃分子干重整,可转化为合成气(CO和H2)。此外,CO2还可以插入烃分子,引起碳链增长,生成醇类、羧酸和芳烃等物种。然而,由于CO2的热力学稳定性和动力学惰性,以及烃类中C―H键的键能较高和极性较小,CO2和烃类的协同转化极具挑战。本综述重点介绍在非均相催化剂上协同催化CO2和不同烃类增值转化的产物和反应效率的最新进展,探讨了CO2和烃类转化中涉及的相关反应动力学模型(Langmuir-Hinshelwood和Eley-Rideal)。此外,设计具有不同活性位点的双功能催化剂可分别活化这两种反应分子,以及调控酸碱性、构筑氧空位和优化界面位点是增强催化性能的有效策略。最后,提出了CO2与烃类共转化技术的未来发展方向,并对低碳发展战略提出了建议。
关键词: 二氧化碳, 烃类, 协同催化增值, 增值化学品, 非均相催化
Crystalline and amorphous metal sulfide composite electrode materials with long cycle life: Preparation and performance of hybrid capacitors
Ning DING, Siyu WANG, Shihua YU, Pengcheng XU, Dandan HAN, Dexin SHI, Chao ZHANG
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240146
Crystalline@amorphous NiCo2S4@MoS2 (v-NCS@MS) nanostructures were designed and constructed via an ethylene glycol-induced strategy with hydrothermal synthesis and solvothermal method, which simultaneously realized the defect regulation of crystal NiCo2S4 in the core. Taking advantage of the flexible protection of an amor-phous shell and the high capacity of a conductive core with defects, the v-NCS@MS electrode exhibited high specific capacity (1 034 mAh·g-1 at 1 A·g-1) and outstanding rate capability. Moreover, a hybrid supercapacitor was assembled with v-NCS@MS as cathode and activated carbon (AC) as anode, which can achieve remarkably high specific energy of 111 Wh·kg-1 at a specific power of 219 W·kg-1 and outstanding capacity retention of 80.5% after 15 000 cycling at different current densities.
关键词: crystalline@amorphous heterostructure, NiCo2S4@MoS2, hybrid supercapacitor, defect design, long cycle life
面向化学类高分子专业学生的高分子化学实验教学创新与实践——以温敏型高分子的制备、溶液性质、光学性能与应用为例
张来英, 吴莹焕, 喻雅姿, 徐业成, 张豪杰, 吴伟泰
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310126
面向化学类(非高分子)专业的高分子化学实验教学发展较为缓慢,亟需紧跟研究前沿,引入新内容。本文总结了近十年的教学改革经验,并以温敏型高分子的制备、溶液性质、光学性能与应用为例,介绍如何通过实验教学内容、实验技术、教学方法等方面的创新,设计符合理科人才培养需求的、契合时代与科学发展的、被学生喜爱与重视的一系列高分子化学实验,以有效解决培养需求与课业负担之间的矛盾,且在不新增开课、课时有限的情况下,加入到化学类专业本科教学体系中,激发学生对学科领域的兴趣,提升学生的探究和创新能力。
关键词: 高分子化学, 实验教学, 智能高分子, 聚合, 综合性实验
外延生长具有厚度可调导电属性的层状二维碲化锰纳米片用p-型场效应晶体管和优异的接触电极
贺梦菲, 陈超, 唐月, 孟思, 王遵法, 王立煜, 行家宝, 张欣宇, 黄佳慧, 卢江波, 井红梅, 刘翔宇, 徐华
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202310029
碲化锰(manganese telluride,MnTe)作为一种新兴的非层状二维材料,因其优异的性质以及在下一代电子和光电子器件中的巨大潜力,而受到研究学者们的广泛关注。然而,目前超薄二维MnTe的可控合成仍然是一个巨大的挑战,这限制了对其基础性质的研究和应用的深入探索。本文采用化学气相沉积方法成功合成了大面积的MnTe纳米片,并探究了其厚度对电学性质和器件应用的影响。通过提高MnTe纳米片的生长温度,样品厚度逐渐增加,晶畴尺寸从10 μm增至125 μm,形貌从三角形逐渐过度到六边形,最终生长成高度对称的圆形。结构表征和二次谐波测试表明,所制备的MnTe纳米片具有高度的结晶质量和优异的二阶非线性光学性质。此外,通过对不同厚度MnTe纳米片的电学输运测试,发现随着厚度从薄到厚,其导电特性从p型半导体逐渐转变为半金属。因此,利用半导体特性的薄层MnTe纳米片构建的光电探测器展现出出色的光响应性能。而将金属特性的厚层MnTe作为MoS2场效应晶体管的接触电极,显著提高了器件性能,如载流子迁移率可从12.76 cm2∙V−1∙s−1 (Au接触)提升到47.34 cm2∙V−1∙s−1 (MnTe接触)。
关键词: 二维材料, 碲化锰, 化学气相沉积, 场效应晶体管, 光电探测器, 接触电极

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