【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202407102
在热力学可逆循环过程中,用温–熵图(T–S图)表示系统的温度与熵的变化关系,能同时显示出系统所吸的热与所做的功,从而可以方便地计算得到该循环的热功转换效率。本文总结了T–S图在多个经典热功转换循环过程中的应用,还介绍了近期报道的、利用电势的温度效应或浓差效应构建热力学循环,从低品位热能中获取能量的几个新型能量转换过程以及T–S图在其中的指导作用,可加深师生对T–S图的理解和认识,并拓展其应用范围。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202304037
聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)交联温敏纳米纤维膜作为一种相变温度易于控制的新兴响应性材料,克服了传统PNIPAm块状水凝胶的生产成本高、响应速率慢和PNIPAm非交联温敏纳米纤维耐水性差的缺点,受到广泛研究并应用于智能开关、温度致动器、水油分离、药物、细胞控制释放和伤口敷料等领域。形貌稳定性和快速响应性是温敏纳米纤维膜在重复体积变化过程中最大的挑战,同时也作为评价PNIPAm温敏纳米纤维膜的实用性最重要指标引起了人们广泛的关注。本文全面综述了PNIPAm温敏纳米纤维膜近二十年来国内外的突破性进展和非交联作用下PNIPAm温敏纳米纤维膜的形貌变化和响应性,重点综合分析了物理和化学交联中交联反应类型、交联度、交联时间和交联分子量对PNIPAm温敏纳米纤维膜的形貌稳定性和响应行为的影响,为之后纤维膜的交联处理提供了理论支持,并对PNIPAm温敏纳米纤维膜的发展及应用前景进行了展望。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100087
提升钴酸锂(LCO)正极的充电截止电压是提高锂离子电池(LIBs)能量密度的直接策略。然而,高电压下正极-电解质界面相(CEI)的不稳定性严重制约了高能量密度LIBs的发展。因此,本研究利用无碳酸乙烯酯(EC)的电解液设计,通过构建兼具化学稳定性与机械强度的氟/硼复合CEI以提升界面稳定性。采用碳酸丙烯酯(PC)及氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为溶剂,增强电解液的抗氧化稳定性,促进CEI中氟化锂(LiF)组分的生成,提升其机械强度。同时,引入双草酸硼酸锂(LiBOB)添加剂,在CEI中形成含硼交联聚合物(LiBxOy)组分,以其柔性结构特征弥补LiF层的不足之处。最终,构建出具有富无机相(LiF和Li2C2O4)嵌入含硼类聚合物(LiBxOy)基体结构的刚柔并济CEI。这种CEI其兼具结构致密性、良好的机械稳定性与电化学稳定性等优点,有效抑制高电压下LCO的界面副反应及不可逆结构退化。实验结果表明,无EC的PC基电解液使LCO正极在4.6 V高截止电压下展现出优异的电化学性能,0.5C倍率循环200次后容量保持率达82%。此外,石墨||LCO全电池在4.5 V截止电压下表现出显著提升的循环稳定性,并实现−40 – 80 ℃宽温域范围内的稳定运行,验证了该优化电解液衍生的刚柔并济CEI的有效性。本研究突破传统EC基电解液设计范式,为开发高性能、宽温域及可持续PC基电解液提供了新思路。
【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。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404061
酸菜,又称泡菜、渍菜,是一种传统的发酵食品,因具有独特的风味和丰富的营养价值受到广大消费者的喜爱。本文将以第一人称的方式讲述酸菜的成分、口感、制备工艺以及其中蕴含的化学原理,文中还谈及食用酸菜对人体的影响以及食用建议,旨在宣传中国传统美食文化和发酵这一传统工艺,提升人们的食品安全意识和健康饮食观念,培养学生的科学素养和实践能力,让更多的人了解化学、热爱化学。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309071
围绕以学生发展为中心的创新人才培养目标,我们在多年持续教改和探索基础上,提出了“综合+探究”式、模块化分析化学实验教学。要求学生在完成既定的综合实验基础上,针对实验过程中发现的问题,自主设计探究方案,进行个性化实验探究;同时,将研究生组会研讨模式融入到本科生实验教学中,增设方案答辩环节,实现“一生一方案”的教学。该教学方法实施以来,成效显著,不仅激发了学生学习兴趣和实验潜能,锻炼了实验思维和知识运用能力等综合实践能力,而且开启了对求异思辨、创新能力的培养,教学模式得到普遍欢迎和首肯。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309095
肉桂酸是一种重要的有机合成中间体以及精细化工原料,广泛应用于多个领域。肉桂酸制备是本科生有机化学实验教学中的重要内容之一,常按照经典的以苯甲醛和乙酸酐为原料、醋酸钾/碳酸钾为催化剂的Perkin反应来进行。本文提出了一种新的方法——Aldol缩合-水解法,用于制备反式肉桂酸。该法以苯甲醛、乙酸乙酯和叔丁醇钾为原料进行反应,再以“一锅”的方式依次进行蒸馏、加碱水解、蒸馏和酸化即得反式肉桂酸纯品,具有原料/试剂廉价易得、用量少、实验装置简单、能耗小、操作便捷、产率高、耗时较短和环境污染小等优点,非常值得推荐用于本科生实验教学,更有利于对学生在掌握多方面基础理论知识和实验技能的同时,拓展便捷高效合成有机物的创新思维和提高节能环保意识等综合素质的培养。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240004
A novel one-dimensional (1D) polycarbonyl coordination polymer [Cu(BGPD)(DMA)(H2O)]·DMA (named Cu-BD, H2BGPD=N, N′-bis(glycinyl)pyromellitic diimide; DMA=dimethylacetamide) was synthesized, and evaluated as a cathode material for lithium - ion batteries (LIBs) for the first time. The electrochemical performance study revealed that the Cu-BD cathode exhibited better cycling stability and a specific capacity of 50 mAh·g-1 after 100 cycles at a current density of 50 mA·g-1. The study of the reaction mechanism for the Cu-BD electrode discloses that both BGPD2- ligands and Cu(Ⅱ) ions may take part in the electron-transfer process during charging and discharging.
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240064
为了探索AlN在光电器件的潜在应用,基于密度泛函理论,采用第一性原理计算了本征AlN和稀土元素La、Yb掺杂AlN体系的光电特性和磁性。计算结果表明:本征AlN的带隙为6.060 eV。掺入La和Yb后都在导带底产生了杂质能级,使得电子从价带到导带所需的激发能量更低,有利于光学跃迁,从而改善AlN的光学性能。Yb掺杂后自旋向上和自旋向下的价带发生了劈裂,说明Yb掺杂后产生了磁性。La、Yb替位掺杂AlN后,光吸收带边向左往低能方向移动,发生了红移现象。掺杂La和Yb后AlN体系的静态介电常数由4.63分别增大为5.14、280.44,说明掺杂之后增强了体系耐高压特性;静态折射率则由2.12分别增大为2.26、17.06,改善了AlN的光学性质。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240173
采用溶剂热合成方法,合成了一种新型金属配位聚合物{[Zn2(L)(H2O)(DMA)]·DMA·2.3H2O}n (1),其中L4-为完全脱去质子的N,N'-二(4-羧基苄基)-5-氨基间苯二甲酸,DMA为N,N-二甲基乙酰胺。单晶X射线衍射结果显示,该配合物属于三斜晶系,空间群为P1,a=0.989 6(5) nm,b=1.370 5(5) nm,c=1.382 1(5) nm,α=80.067(5)°,β=76.729(5)°,γ=76.611(5)°,结构是由二维金属有机层通过π…π相互作用而扩展成的三维超分子骨架。红外光谱验证了锌离子与L4-配体成功配位。粉末X射线衍射(PXRD)实验证实了配合物1具有较高的纯度。热重分析结果显示配合物1在室温至416.9 ℃区间内具有较好的热稳定性。在273 nm的激发光下,配合物1在437 nm处有较强的荧光发射,可以在30 s内快速检测乙醇溶液中的炭疽生物标志物——吡啶-2,6-二甲酸,具有选择性高、抗干扰能力强、检测限低(约为15 μmol·L-1)等特点。结合PXRD图和紫外可见吸收光谱揭示了其检测机理为晶体骨架坍塌而诱导的荧光猝灭。
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