S型异质结g-C3N4/Bi2WO6高效降解氧氟沙星:性能、机理及降解路径
韦梦兰, 欧晓霞, 王艺濛, 张梦圆, 滕飞, 王凯旋
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100105
采用一步水热法合成了g-C3N4/Bi2WO6(MCN/BWO)异质结光催化剂,用于降解左氧氟沙星(LEV)。在模拟太阳光照射下,摩尔比为1 : 1的MCN/BWO对LEV的降解率达到98.14%,这归因于MCN和BWO之间形成了S型异质结。原位XPS分析和表面功函数测量证实了电子转移路径遵循S型异质结机制。MCN/BWO体系中S型异质结产生的内建电场(IEF)促进了光生电子(e)从BWO的导带(CB)直接转移到MCN的价带(VB)。这一过程实现了光生电子-空穴对(e-h+)的有效分离,h⁺在BWO的VB上积累,e在MCN的CB上积累。自由基捕获实验表明,超氧自由基(·O₂)和h⁺是主要的活性物种。除了表现出优异的光催化性能外,该催化剂在连续三个循环中保持了良好的稳定性。为了阐明降解机制,采用液相色谱-质谱(LC-MS)和定量构效关系(QSAR)分析来鉴定降解途径、中间产物和潜在毒性。本研究为废水处理应用提供了理论基础。
关键词: S型异质结, MCN/BWO, 光催化, 左氧氟沙星, 降解路径
一种新型等离子体共振效应调控的Ag/Ag3PO4/C3N5 S型异质结光催化材料高效降解氧氟沙星抗生素
董珂欣, 申楚琦, 阎如玉, 刘艳萍, 庄春强, 李世杰
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202310013
抗生素在自然水体中的含量不断升高,引发的水体污染对社会的可持续发展构成了巨大威胁。光催化技术是一种高效且环保的环境净化技术,在解决环境污染方面具有巨大的应用前景。C3N5是一种性能优越的非贵金属光催化剂。然而,该催化剂的应用面临着一些挑战,比如光反应动力学较慢和光生载流子快速复合的问题。近期的研究表明,构筑独特的S型异质结是获得优良光催化剂的一种有效策略。因此,通过一种简易的制备方法成功构筑了一种等离子体效应协同的Ag/Ag3PO4/C3N5 S型异质结光催化材料。由于等离子体效应和S型异质结的协同作用,Ag/Ag3PO4/C3N5异质结展现出优异的吸收太阳光的能力、高效分离光生载流子的能力以及强大的光氧化还原能力,能够在太阳光的激发下有效产生大量的•OH和•O2自由基。因此,Ag/Ag3PO4/C3N5表现出卓越的光催化性能,对左氧氟沙星(LEV)的降解速率常数高达0.0362 min−1,比C3N5、Ag3PO4和Ag3PO4/C3N5分别提高了24.8、1.1和0.7倍。此外,Ag/Ag3PO4/C3N5异质结具有出色的抗外界环境干扰性和可重复使用性。该研究为C3N5基光催化剂材料在环境净化方面迈出了坚实的一步。
关键词: 离子体共振效应, C3N5, S型异质结, 协同效应, 抗生素去除, 内建电场
含硼中性自由基聚体
刘敏, 阮华棚, 冯钟涛, 董学, 崔海燕, 王新平
【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。
关键词: 含硼自由基, 二聚体, 四配位硼中心
Two-dimensional silica-modified polyethylene oxide solid polymer electrolyte to enhance the performance of lithium-ion batteries
Zhihong LUO, Yan SHI, Jinyu AN, Deyi ZHENG, Long LI, Quansheng OUYANG, Bin SHI, Jiaojing SHAO
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230444
Herein, the positively charged two-dimensional (2D) porous silica (PSN+) nanosheet was obtained by modifying the 2D silica obtained from acid-etched 2D vermiculite, and then the PSN+ was used as the filler of polyethylene oxide (PEO)-based solid polymer electrolytes (SPEs). Given the abundant positive charges, PSN+ effectively binds with the anions dissociated from lithium salts, thereby promoting lithium-ion transport and achieving a decent lithium-ion transference number. At 50 ℃, the PSN+-based SPEs demonstrated a higher ionic conductivity of 7.5×10-5 S·cm-1, lithium-ion transference number of 0.30, and a stable voltage window of 4.41 V. Consequently, the as-assembled LiFePO4||Li batteries delivered excellent initial discharge specific capacity of 155.7 mAh·g-1 at 0.2C with 97.1% capacity retention after 100 cycles at 50 ℃.
关键词: lithium-ion battery, solid polymer electrolyte, filler, two-dimensional silica
基于2,5-溴对苯羧酸配体的镧系金属有机骨架的合成、结构及性质
罗小玲, 邹品田, 王小燕, 刘峥, 孔翔飞, 唐群, 王胜
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230271
采用溶剂热法,以2,5-二溴对苯二甲酸(H2L)为配体,分别与六水合硝酸钕、六水合硝酸钆反应合成了2种镧系金属有机骨架(MOFs):{[Nd2(L)3(DMF)2(H2O)2]·2DMF}n (1)和{[Gd2(L)3(DMF)2(H2O)2]·2DMF}n (2)。通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、红外光谱、元素分析、荧光光谱、热重分析等测试方法对其进行了结构表征与性质研究。结果表明,2个配合物均是以稀土离子为金属节点,与配体相互连接,形成无限延伸的三维网状结构。
关键词: 镧系, 2,5-二溴对苯二甲酸, 金属有机骨架, 晶体结构
由2,5-溴对苯甲酸构筑的铪(Ⅳ)基金属有机框架的质子导电性能
李建定, 冯俊阳, 任慧敏, 李纲
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240464
以2,5-二溴对苯二甲酸(H2BDC-Br2)为桥联配体,采用快速合成法,与HfCl4进行自组装,成功制备了一个与传统UiO-66结构相同的三维多孔铪基金属有机框架(UiO-66-Br2-Hf) (1)。首先通过热重分析(TGA)、粉末X射线衍射(PXRD)等表征手段证实了 1的卓越的结构稳定性。进而系统地考察了其在水分子辅助下的质子导电能力,发现其质子电导率与温度和相对湿度(RH)呈正相关关系,且在100 ℃和98% RH下,其质子电导率高达3.11×10-3 S·cm-1。最后,结合结构分析、氮气和水蒸气吸附测试以及活化能计算等,对其质子导电机制进行了探究。
关键词: 2,5-二溴对苯二甲酸, 铪(Ⅳ), 金属有机框架, 质子传导, 导电机理
1,3-溴-5,5-甲基海因的合成及其作为溴化试剂应用的综合化学实验
李肖阳, 黄骁炜, 张艺萌, 刘欢, 金劭, 庄俊鹏
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202408035
采用微通道法,在聚四氟乙烯软管中利用HBr和NaBrO3在水溶液中的逆歧化反应原位生成液溴,直接滴加到反应体系中与5,5-二甲基海因反应,并通过滴加NaOH溶液控制体系的pH值,制备了1,3-二溴-5,5-二甲基海因(简称二溴海因)。该反应后处理简单,通过抽滤和水洗获得目标化合物。然后,用所合成的二溴海因作为溴化试剂,在化合物(6-甲氧基萘-2-基)丙-1-酮的5-位引入溴原子,得到制备S-萘普生的关键中间体。溴代反应30分钟完成,简洁高效,选择性好,收率高。该实验所采用连续流原位生成单质溴的方法为本科大学化学实验中液溴参与的水相体系实验提供了新途径。随后的溴化反应展现了二溴海因作为一种溴化试剂相比于NBS和液溴具有明显的优势。该实验综合了有机化学和无机化学实验的原理与操作,在理论上加强了有机酸碱的概念,在操作上强化了有机合成基本技能的训练,是一项适合本科高年级学生开展的综合化学实验。
关键词: 海因类消毒剂, 逆歧化反应, 微通道反应器, 溴化反应
茂铁与苯并硒唑偶联体的构建及其过氧化氢激活的化学动力学活性
徐基超, 胡明, 陈希昌, 王春辉, 王磊晨, 周玲伊, 何星, 程夏民, 景苏
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250144
本文报道了一种基于二茂铁与苯并硒二唑(SeNBD)偶联物的前药FcNH-SeNBD,用于肿瘤细胞化学动力学治疗(CDT)与荧光成像。FcNH-SeNBD利用肿瘤细胞中过表达的过氧化氢(H2O2)氧化二茂铁发生芬顿反应,高效生成羟基自由基(·OH),诱导肿瘤细胞凋亡。与此同时,二茂铁的氧化阻断了其与苯并硒二唑之间的光致电子转移(PET)效应,使得原本被猝灭的SeNBD荧光得以恢复,实现了荧光信号“Off-On”的转变,用于实时监测前药在肿瘤细胞中的活化与富集,便于治疗效果的预测与评估。体外实验表明 FcNH-SeNBD对肝癌细胞HepG2[IC50=(7.95±0.98) μg·mL-1]和结直肠癌细胞HCT116[IC50=(15.74±1.5) μg· mL-1]具有显著的选择性杀伤作用,而对正常结肠上皮细胞NCM-460无显著毒性(IC50>100 μg·mL-1)。机制研究证实,FcNH-SeNBD通过激活caspase-3依赖性凋亡通路发挥对肿瘤细胞的杀伤作用。细胞成像实验表明 FcNH-SeNBD可在肿瘤细胞中富集并产生强烈的红色荧光。
关键词: 二茂铁, 苯并硒二唑, 前药, 化学动力学治疗, 荧光成像
Ligand substitution of diiron hexacarbonyl complex with aminodiphosphine to prepare diiron aminophosphine complexes relevant to [FeFe]-hydrogenases
Xufeng LIU, Shaojie WANG, Peihua ZHAO
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250131
To extend a new family of aminophosphine-coordinated [FeFe]-hydrogenase mimics for catalytic hydrogen (H2) evolution, we carried out the ligand substitutions of diiron hexacarbonyl precursors [Fe2(μ-X2pdt)(CO)6] (X2pdt=(SCH2)2CX2, X=Me, H) with aminodiphosphines (Ph2PCH2)2NY(Y=(CH2)2OH, (CH2)3OH) to obtain two new diiron aminophosphine complexes [Fe2(L1)(μ-Me2pdt)(CO)5] (1) and [Fe2(L2)(μ-H2pdt)(CO)5] (2), where L1=3-[(diphenylphosphaneyl)methyl]oxazolidine, L2=3-[(diphenylphosphaneyl)methyl]-1, 3-oxazinane. Moreover, the structures of 1 and 2 have been fully confirmed by elemental analysis, spectroscopic techniques, and single-crystal X-ray diffraction. Using cyclic voltammetry (CV), we investigated the electrochemical redox performance and proton reduction activities of 1 and 2 in acetic acid (HOAc). The CV study indicates that diiron aminophosphine complexes 1 and 2 can be considered to be hydrogenase-inspired diiron molecular electrocatalysts for the reduction of protons into H2 generation in the presence of HOAc.
关键词: [FeFe]-hydrogenases, diiron model complexes, aminophosphine ligand, structure, electrochemical performance
胺四乙酸铁钠补铁剂制备实验改进
王秀云, 程嘉硕, 王一鸣, 吴浩宇, 宿艳, 高瑀茁, 刘潇彧, 赵铭宇, 王春燕, 崔淼, 姜文凤
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308067
本项目将乙二胺四乙酸铁钠(NaFeEDTA)补铁剂制备实验项目进行了改进,将理论知识与实际生产紧密衔接,依据药物制备工艺流程,设置集方案设计、药物制备、结构鉴定、纯度分析等模块于一体的全链条实验内容,将实验项目由验证性实验转变为综合性、设计性实验,引导学生结合制药工艺流程中所涉及到的质量控制、安全生产、环境保护等因素设计实验方案。本实验项目可结合多条专利路线,能激发学生探究兴趣,促进学生自主探究,培养学生方案设计和创新思辨能力,提升学生解决实际问题能力和科学素养,增强专业自信。
关键词: 乙二胺四乙酸铁钠补铁剂制备, 实验改进, 方案设计

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