分子手性晶体工程学
童金, 于澍燕
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308113
晶体工程学是在超分子自组装基础上发展起来的,跨越晶体学、材料科学、合成化学的交叉学科。超分子手性晶体工程属于晶体工程学的一大分支,运用晶体工程学原理和方法设计手性超分子合成子,构筑出手性超分子晶体材料,并进一步探讨对映体选择性识别分离和催化方面的应用前景。
关键词: 晶体工程学, 超分子手性, 手性超分子晶体材料, 手性构筑基块, 自组装
神奇“魔法条”之冠病毒的快速检测
杨迪, 魏嘉怡, 翟红, 王昕, 孙太明, 宋浩乐, 王海雁
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312023
胶体金作为商业化的即时检验POCT (point-of-care test)免疫层析技术中最广泛的标记物之一,具有显著的颜色特征,后期无需可视化改造,且形态稳定、环境友好。本文试纸条制作过程简单,不需要大型贵重仪器。采用柠檬酸三钠还原氯金酸制备胶体金,将胶体金标记在新冠病毒的核衣壳N蛋白抗体上,通过在免疫层析试纸条可视区形成类似三明治结构的抗体-抗原-抗体夹心复合物,并以此复合物的红色检测线作为新冠病毒的定性分析依据。该检测方法裸眼可测、操作简单、且快速(10 min)、灵敏(检测限为0.5 ng·mL-1)、低成本(每条不超过5元)。实验过程可以引导学生体验生命体系中抗原抗体相互作用引发的特异性生命化学反应,激发学生对化学、生物、生命科学和纳米材料等学科相互融合的可视化快检技术的浓厚研究兴趣。
关键词: 胶体金, POCT, 免疫层析, 新冠病毒
随心而变——多响应疏水智能致动材料
苏玺元, 胡震临, 樊烨, 刘先渊, 鹿现永
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311059
智能致动器具有将外界刺激转化为机械运动的能力,在软体机器人、人造肌肉、传感器、智能皮肤等领域具有广阔的应用前景。本新创实验通过在聚酰亚胺高分子膜表面涂覆聚二甲基硅氧烷预聚体,并喷涂石墨烯乙醇分散液,制备出一种可以利用高分子材料的热膨胀系数差异对光、电、热等刺激产生响应的超疏水智能材料。从中国传统剪纸艺术和仿生结构获得灵感,将所得超疏水材料加工成爪形构造和可变形集水装置,利用材料的超疏水性质实现其在强酸,强碱等复杂应用环境下的稳定运行。此外,通过调整刺激电流大小实现了材料致动能力的智能化编程,进一步提升了新创实验的可控性和应用性。本新创实验融汇无机化学、高分子化学、仪器分析和材料化学等多个化学学科,实现理论与应用的巧妙衔接。所选用的实验原料无毒且易得,符合绿色化学的要求,体现了实验的可持续性。通过开发新型材料的制备技术,有效提升了材料的致动性能,极大地拓展了材料的应用场景。该新创实验现象明显,操作过程趣味性强,有助于激发学生的科研兴趣,提高学生的知识应用水平,培养学生的创新意识,同时提升学生的综合素质。该实验对学生的学习和成长具有积极的促进作用。
关键词: 智能材料, 高分子膜, 超疏水, 多响应
电化学技术在分子化学研究中的应用
周岑, 洪碧琼, 陈毅挺
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202406086
超分子化学领域的多种常用模块均具有氧化还原活性,它们参与的非共价相互作用对于电子得失较为敏感。电化学技术一方面可以通过电子转移产生活性物种,从而调节非共价相互作用,另一方面也可以提供其他表征手段无法获得的能量和动力学信息,因此成为超分子化学研究领域的主要工具之一。本文通过对典型案例的分析,简要总结了电化学技术在超分子化学研究工作中发挥的具体作用。
关键词: 超分子化学, 电化学, 非共价相互作用, 氧化还原调控, 循环伏安法
P-Bi2Te3/MXene结构钾离子电池负极制备及其性能
杨帆, 刘争, 汪达, 许冠南, 张业龙, 彭章泉
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202303006
Bi2Te3钾离子电池负极存在结构不稳定性和电化学反应动力学缓慢问题。本研究在手风琴状MXene基底上生长棒状Bi2Te3,随后利用P掺杂制备了高性能P-Bi2Te3/MXene超结构。这种新型负极具有丰富的Te空位和良好的自适应特性,展现出优异的循环稳定性(在0.2 A·g−1电流密度下200次循环后可逆容量为323.1 mAh·g−1)和出色的倍率能力(20 A·g−1时可逆容量为67.1 mAh·g−1)。动力学分析和非原位表征表明,该超结构具有优异的赝电容特性、出色的K+离子扩散能力以及可逆的嵌入反应和转化反应机理。
关键词: 钾离子电池, 负极, Bi2Te3, MXene, P掺杂
融入探究和思政特色的胶体电泳实验
李运超, 陈珊莹, 綦可, 霍康宁, 李淑欣, 李晶怡, 魏盈, 范楼珍
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308063
本案例以解决传统Fe(OH)3胶体电泳实验中存在的胶体废液浪费、缺乏探究性以及思政育人难融入等局限为出发点,通过发展胶溶法、引入表面带不同电荷AgI胶体制备及其带电性质自主判断环节,守正创新,赋予该实验项目以资源节约、绿色环保、富有探究性等特色。尤其重要的是,本案例通过综合采用任务驱动自主学习、翻转课堂、研讨启发等多种教学模式,将经典基础物理化学实验与提高我国数量巨大但来之不易的钢铁资源的循环利用率和改变学生对胶体带电性质的固有认识有机结合起来,在潜移默化中弘扬/培育了学生“绿色”化学理念、可持续发展责任担当、科学辩证思维素养以及创新精神等。本案例已初步推广应用于本校的胶体电泳实验教学中,教学反响热烈,达到了专业知识、技能传授与课程思政育人相济相长的教学效果;为提升传统实验的专业育人和思政育人效果提供有益借鉴。
关键词: Fe(OH)3胶体, 胶体电泳, 胶溶法, AgI胶体, 表面电荷性质, 绿色化学, 探究性学习, 课程思政
实验开发:废弃PET塑料的电催化升级再造
赵彤彤, 王嫣, 秦时月, 徐亮, 栗振华
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309003
本实验设计了一种利用可再生能源提供的电能驱动的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料电催化升级再造策略,将废弃PET塑料成功转化为对苯二甲酸、二甲酸钾等高附加值化学品,同时联产氢气(H2)。具体实验过程包括:首先通过水热法将PET塑料进行降解得到对苯二甲酸和乙二醇单体,随后利用自制的水滑石(LDH)催化剂将乙二醇选择性电催化氧化为甲酸盐同时阴极联产H2,最后将反应液经酸化、减压过滤、旋蒸、真空干燥等分离提纯步骤得到二甲酸钾和对苯二甲酸产品。本实验是将科研成果引入教学的典型案例,不仅为废弃PET塑料资源的绿色升级再造提供了新思路,而且有利于培养学生的科学思维能力,激发科学研究的兴趣。
关键词: 电催化, PET塑料, 二甲酸钾, 氢气, 水滑石
医科”背景下大学化学实验课程改革的探索与实践
郭今心, 张树永, 朱荣秀, 徐政虎
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311062
聚焦“新医科”人才培养目标,针对医学院校传统大学化学实验课程教学普遍存在的问题,从教育理念、教学内容、教学模式和评价体系四个方面对实验课程进行改革实践,创建学生主动学习、合作学习和探究学习的新模式,强调课堂内外的深度融合,探索建立中国特色的大学化学基础课程支持医学人才培养的新模式。
关键词: 新医科, 大学化学实验, 教学改革, OBE理念, 学生为中心
农科背景下无机化学课程教学改革探索与实践
张元红, 姜林, 王艳芳, 苗成霞, 张丽丽, 李怡靖, 段俊玲, 侯菊英, 侯芹, 万福贤
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312060
新农科建设背景下,将公共基础课与农业元素交融创新,优化教学方法,是推进农科特色基础课程改革的重要途径。课程组在融合农业特色教学内容,融入“农味”思政元素,构建“以学为中心”的自主、合作、探究型教学模式等方面进行了探索和实践。通过教学改革与实践,实现了化学知识与农科专业知识的有机融合,有利于提高学生解决农业领域问题的能力,为新时代农林卓越人才培养提供支撑。
关键词: 新农科, 农业元素, 课程思政, 教学模式
基于医科理念的“氧化还原反应和电极电位”实验改进
周桐, 李军, 温紫甜, 陈奕天, 李海玲, 高中洪, 王文云, 刘芳, 冯清, 李真, 杨金燚, 刘敏, 齐伟
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401005
“新医科”是一种从治疗为主到兼具预防、治疗、康养的生命健康全周期的医学新理念。本文依据“新医科”理念,针对《医学基础化学实验》教材中的“氧化还原反应和电极电位”部分实验进行了“医学-化学-生物”等学科的交叉、融合与创新,具体有:(1) 电池电动势的测量实验中用乙二胺四乙酸钠(Na4Y)代替浓氨水,实现样品体系中Cu2+/Zn2+浓度的变化;(2) 氧化还原反应与电极电位的关系实验中用维生素C (Vc)的C6H6O6 (氧化型)/C6H8O6 (还原型)电对替代Br2/Br电对,实现不同电对氧化还原性质的对比研究;(3) 增设谷胱甘肽还原Fe3+的实验,实现医学热点—细胞铁死亡过程的跨界思考。通过系列改进使实验变得绿色环保和医教结合,对诠释基础化学中的“新医科”理念具有重要意义。
关键词: 新医科, 氧化还原反应, 实验改进

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