“101计划”分析化学核心知识体系建设探索
宦双燕, 蒋健晖, 李攻科, 张文清, 李娜, 杨屹, 胡斌, 田阳, 吴硕, 张四纯, 岳永海, 江德臣, 陈增萍, 卢忠林, 崔承, 王玉枝, 谭蔚泓
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202409003
教育部启动了化学等8个基础学科系列“101计划”以来,湖南大学作为“101计划”分析化学课程的牵头单位,凝聚国内27所获批化学领域“拔尖计划2.0”基地高校,开展课程、教材建设,推动课堂提升计划实施。本文较为详细地介绍了团队面向化学拔尖人才培养系统凝练的分析化学核心课程知识体系,11个模块48个核心知识点的教学内容和目标,课程总体教学目标和建设进展等。
关键词: 化学“101计划”, 分析化学, 课程建设
从电荷平衡式出发对酸碱滴定曲线与终点误差的统一处理与讨论
邵利民, 李娜
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401086
本文从电荷平衡式(Charge Balance Equation,CBE)出发,推导滴定曲线的反函数V= g([H+]),并直接利用反函数计算终点误差。利用CBE公式的特点,将所有酸碱体系的CBE形式统一起来;而滴定曲线与终点误差的直接关联,为学习者提供一个理解酸碱平衡内涵的新视角。
关键词: 电荷平衡式, 反函数, 酸碱平衡, 酸碱滴定曲线, 终点误差
基于“逆向-逐级优化法”改进经典有机合成实验——以乙酸乙酯合成为例
于娇娇, 孙博, 李娜, 文聪, 李薇
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202405177
经典有机合成教学实验中,学生实验的产率通常不高,且结果不稳定。通过实验,学生通常只能了解到实验原理、实验流程和实验注意事项,对如何提高合成产品的产率和纯度缺乏深层次的探讨。为此,我们提出了高效实用的“逆向-逐级优化法”。本文以乙酸乙酯合成实验为例,采用色谱内标法分析产品的纯度和产率,将乙酸乙酯合成实验分解为反应蒸馏、洗涤干燥和产品蒸馏三个实验阶段,并按照从后向前的方式,对各阶段影响纯度和产率的主要因素进行优化。经过优化后,乙酸乙酯合成实验主要的影响因素和最优条件得以确定,不同学生在不同地区进行实验,均能保证产品纯度稳定在96%–99%之间,产率稳定在72%–75%之间。在经典有机实验中融入“逆向-逐级优化法”,不仅能帮助学生夯实基础,增强对基本操作技能的掌握和对理论知识的理解,还能培养学生的科研思维和解决问题的能力,从而让经典实验焕发新的活力。
关键词: 逆向-逐级优化法, 经典有机实验, 学生培养
滴定曲线反函数通式推导
李娜, 邵利民
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202409134
本文从底层逻辑出发,基于平衡体系中的平衡表达式与基本定量关系式推导了滴定曲线反函数的通式,并基于此对滴定曲线的重要信息(包括化学计量点和滴定突跃范围)进行了简单讨论。
关键词: 反函数, 滴定曲线, 物料平衡式, 通式, 酸碱滴定, 络合滴定, 氧化还原滴定, 沉淀滴定
层状双金属氢氧化物的层间阴离子对衍生的Ni-Al2O3催化剂光热催化CO2甲烷化反应的影响
李娜, 李睿哲, 孙闯, 罗小利, 石义秋, 原弘, 欧阳述昕, 张铁锐
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202309002
太阳能驱动的二氧化碳(CO2)甲烷化反应不仅有助于减少多余的碳排放,而且是生产燃料的重要途径。层状金属双氢氧化物(layered double hydroxides,LDH)可以在高温还原气(H2/Ar)氛围中还原,转化为金属负载于氧化物(MO)的催化剂。这些催化剂在CO2加氢反应中作为优秀的光热催化剂被广泛应用。然而,有关LDH的层间阴离子类型如何影响CO2甲烷化活性的研究还相对有限。本文研究了包含不同层间阴离子的镍(Ni)铝(Al) LDH前驱体,通过在H2/Ar气氛中还原处理,制备了一系列Ni负载在氧化铝(Al2O3)上的MO催化剂,这些催化剂被命名为NiAl-x-MO (其中x代表CO3、NO3、Cl和SO4,分别代表碳酸根、硝酸根、氯离子和硫酸根等阴离子)。其中,NiAl-CO3-MO催化剂表现出50.1%的CO2转化率,99.9%的甲烷(CH4)选择性以及94.4 mmol∙g−1∙h−1的CH4产出速率。与之相比,NiAl-Cl-MO和NiAl-SO4-MO催化剂的CO2甲烷化活性极低。H2程序升温脱附(temperature programmed desorption with H2,H2-TPD)实验和密度泛函理论计算(density functional theory,DFT)结果表明,低CO2转化率是由于残留的氯(Cl)或硫(S)与金属Ni形成的强配位键阻碍了H2的吸附和活化。因此,在设计LDH衍生的催化剂,特别是用于氢化反应的Ni基催化剂时,应优先考虑层间阴离子在LDH中的重要作用。
关键词: 光热催化, CO2甲烷化, Ni-Al2O3催化剂, 层状金属双氢氧化物, 层间阴离子

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