【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311034
立体异构现象是有机化学中重要的异构现象之一,具有重要的研究和教学意义。本文将以Tröger碱单元构筑的超分子大环为例,结合实验结果,探讨具有多手性中心大环的立体异构体。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310084
晶体场理论是配位化学中的基本理论之一,也是本科无机化学教学中的重点和难点内容。本文基于前沿文献报道的镍大环配位化合物,引入多种配体,设计了一个扩展性强的多层次综合性实验。学生通过制备系列镍配合物,观察颜色,测定红外吸收光谱、紫外-可见吸收光谱和有效磁矩,结合课堂讲解与文献阅读,分析配合物的配体组成与中心离子的晶体场构型。实验共计8学时,综合无机、分析、物理化学的理论知识与实验操作,实验现象明显、重复性好、成本低廉、安全性高,充分锻炼学生利用多种分析手段解决实际问题的能力,在“问题导向”的情境中提升学生的化学核心素养。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240002
设计、合成了一种基于巴比妥酸衍生物的具有D-π-A结构的光学探针3。该探针能够作为一种高度灵敏和选择性的次氯酸指示剂,快速实现对次氯酸的比色和荧光信号(开-关)的双响应(约15 s)。推测的响应机制是ClO-与C=C之间发生了亲电加成和氧化裂解反应,导致探针的D-π-A结构遭到破坏,从而阻断了其分子内电荷转移(intramolecular charge transfer,ICT)进程。探针只需一步即可合成,同时具有红光发射(628 nm)和较大的斯托克斯位移(158 nm),检测限(limit of detection,LOD)低至14 nmol·L-1。此外,探针还表现出低细胞毒性,并成功应用于活细胞成像。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240057
In this study, parallelogram-like macrocyclic supramolecular metallacycles [Pd6(bpy)6(L1)4](PF6)8 (1a) and [Pd6(bpy)6(L2)4](PF6)8 (2a), where HL1=1-(1H-pyrazole-4-yl)-4-(4-pyridyl)benzene, HL2=9-(1H-pyrazole-4-yl)-10-(4-pyridyl)anthracene, and bpy=2, 2'-bipyridine, are synthesized by reacting aryl pyrazole pyridine ligands with dipalla-dium corners in aqueous solutions via metal-directed hierarchical self-assembly. The structures of the supramolecular Pd parallelograms are confirmed through single-crystal X-ray diffraction. Notably, the two parallelogram metallacycles can be used as"turn-on"fluorescence sensors to detect HSO3- through a disassembly mechanism. In addition, the 1a-based sensor shows selective detection of HSO3- without interference from other anions. The detection limit was as low as 0.131 μmol·L-1. Furthermore, complex 1a presented the semiquantitative visual detection ability for HSO3- in the test trip mode via fluorescence changes.
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240184
以前驱簇[Et4N][Tp*WS3(CuCl)3]与三氟甲烷磺酸银(AgOTf)及3个有机桥联配体2,5-二(吡啶-4-基)噻吩(L1)、5,5'-双(4-吡啶基)-2, 2'-双噻吩(L2)和2,7-双(4-吡啶基)芘(L3)分别反应,得到了3个阳离子型W/Cu/S簇基超分子大环化合物[(Tp*WS3Cu3)2(μ-Cl)2(μ4-Cl)(L1)]2(OTf)2(1)、[(Tp*WS3Cu3)2(μ-Cl)2(μ4-Cl)(L2)]2(OTf)2·2CHCl3(2·2CHCl3)和[(Tp*WS3Cu3)2(μ-Cl)2(μ4-Cl)(L3)]2(OTf)2·2DMF (3·2DMF),其中Tp*=hydridotris (3,5-dimethylpyrazol-1-yl) borate。对3个化合物分别进行了单晶X射线衍射、核磁、质谱、红外光谱、紫外可见光谱和元素分析等结构表征。单晶X射线衍射结果表明,3个大环的主体均是由2个L1、L2和L3配体和3个氯桥连接的[(Tp*WS3Cu3)2(μ-Cl)2(μ4-Cl)]2+阳离子簇核组成。3个大环通过不同方式堆叠形成三维结构。核磁氢谱(1H NMR)和电喷雾飞行质谱(ESI-TOF MS)结果表明这些化合物在溶液中有较好的稳定性。Z扫描测试结果表明,3个化合物的溶液有一定的三阶非线性光学响应。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240454
析氢、析氧的动力学过程迟缓,带来电解水制氢能效低、成本高的问题,给绿氢的大规模应用设置了严重障碍。开发具有低成本、高催化性能的催化材料,是突破这一瓶颈问题的关键环节。近年来,高熵材料因其优异的物理和化学性能在各领域受到广泛关注。高的混合熵可以赋予材料大的晶格畸变、显著的迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应,为催化剂的成分设计和性能提升提供了良好平台。高熵材料也因此开始在电解水制氢领域崭露头角,并迅速成为解决绿氢制备低能效问题的一种理想催化剂,是该领域当前的一个研究热点。鉴于此,本文综述了高熵合金和高熵陶瓷在电解水催化方面的研究现状。文章首先基于电解水反应机制,总结了高熵合金、高熵陶瓷催化剂的成分设计和结构调控策略,梳理了用于析氢和析氧催化的不同高熵合金、高熵陶瓷成分体系,介绍了高熵电解水催化剂的合成方法,并对其优缺点进行了评估,最后对该领域面临的挑战和未来发展方向进行了展望,以期为低成本、高性能高熵电解水催化剂的开发提供新思路,促进绿氢相关技术的研究和发展。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240107
A photothermal agent (ECEI) with high photothermal conversion efficiency (85.78%) was synthesized based on coumarin fluorescent groups. In addition, the experimental results of hot and cold cycling show that ECEI has good photostability. Despite damage to the mitochondrial membrane potential, ECEI can effectively target mitochondria and induce cancer cell death under laser irradiation. This allows ECEI to maximize mitochondrial damage and thus inhibit tumor cell reproduction. Notable, after irradiating mouse tumors once, the mouse tumors gradually disappeared within 10 d. This indicates that ECEI has an excellent tumor inhibition effect.
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404122
拔尖创新人才培养首在“铸魂”。将专业教育与思政教育相融合,在拔尖学生培养中把理想信念教育、家国情怀培养放在首要位置,才能让拔尖创新人才真正服务于国家所需。西北大学化学国家级实验教学示范中心积极探索具有学科特色的思政育人模式,通过加强师德师风建设、课程思政体系建设、课程案例库建设以及课程思政教学评价机制建设等,有效提高化学实验课堂的实践育人功能,提升“课程思政”的育人效果,从而提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力和探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感与使命感。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202309003
水系锌离子电池以其安全可靠、成本低、容量大、环境友好等优点被认为是最有前途的储能体系之一。然而,锌金属负极在水系电解液中通常面临严重的副反应和枝晶生长问题。在锌负极表面构建具有高离子迁移动力学的保护层是构筑高稳定、长寿命锌负极的有效策略。本文中,我们在锌负极表面制备了ZnQ分子筛(BPH拓扑)取向保护层,实现了高离子迁移动力学的稳定锌负极(ZnQ@Zn)的构筑。具有三维有序孔道的ZnQ分子筛在锌箔表面定向排列,为锌离子提供了良好的传导通路,分子筛孔道中的水分子有助于调控锌离子的配位环境,从而提高锌离子的迁移动力学。因此,ZnQ@Zn对称电池在1 mA∙cm−2的电流密度下展现出27 mV的超低过电势以及超过1100 h的循环寿命。此外,ZnQ@Zn//NaV3O8·1.5H2O全电池在8 A∙g−1的电流密度下循环1800次后,容量保持率高达96%,展现出优异的循环性能。本研究为构筑高迁移动力学锌负极保护层提供了新思路,并拓展了分子筛材料在储能领域中的应用。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202308003
析氧反应(OER)催化剂在催化反应过程中不可避免地会发生表面重构,这一过程使得设计、构筑高性能和高稳定性的OER电催化剂充满挑战。在此,我们采用双金属浸出诱导表面重构的策略,构建了高活性和高稳定性的水氧化电催化剂。在该策略中,通过水热、离子交换和后续的退火工艺处理,将由α-CoMoO4、K2Co2(MoO4)3、Co3O4和CoFe2O4四种氧化物晶相组成的材料阵列转换为OER预催化剂。原位电化学拉曼光谱和非原位X射线衍射(XRD)分析表明,其中的不稳定成分K2Co2(MoO4)3的快速溶解引发了Mo和K的适度浸出,从而在低电压下加速表面富集的α-Co(OH)2向CoOOH活性相的转化。此外,CoFe2O4相耦合重构产生新相CoO与无定形层CoOOH,从而形成CoFe2O4@CoO@CoOOH紧密的多相结构,起到“纳米栅栏”的作用,可有效防止催化剂的过度重构,从而赋予重构后的催化剂优异的催化活性和稳定性。本工作为设计高电流密度下具有优异活性和稳定性的OER催化剂提供了新的思路。
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