【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308034
表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)由于具有检测速度快、仪器便携性好、灵敏度高及谱图指纹特征丰富等特点,近年来作为一种重要的仪器分析方法已逐步应用于食品安全分析。因此,我们结合前期科研基础,科教融合,设计了“表面增强拉曼光谱快速分析食用色素”实验。学生通过增强基底制备、SERS检测条件的优化、SERS快速分析方法的建立及应用等内容的训练,可充分学习SERS快速分析方法的实验技能,并收获相关的前沿知识,培养实验创新能力。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310111
以“拉曼光谱分析实验”课程为载体,围绕立德树人根本任务,通过深入挖掘课程相关的思政元素,灵活运用多种教学方式,调动学生的课堂参与感,最终使价值塑造、科学素养与实验理论知识和操作技能自然融合,增强实验课程的思政影响力。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312062
拉曼光谱是一种无损的分析技术,能够提供物质的结构和成分信息,已被广泛应用于化学、生物学和材料科学等领域的分析和研究中。经过三年的教学,拉曼散射光谱法实验的教学设计已获得诸多实践经验。该实验项目分别设计了定性分析、定量分析和痕量分析三部分内容,从生活中常见的真假翡翠的辨别入手,激发与培养学生自主学习拉曼光谱相关知识的兴趣和热情。通过对便携式拉曼光谱仪的使用让学生理解仪器的结构和功能,掌握拉曼光谱法和表面增强拉曼光谱法的基本原理。经过本实验项目的学习,学生能够正确使用拉曼光谱仪测试固体样品、液体样品和痕量物质,为掌握相关的光谱学知识奠定良好的基础。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202402047
对拉曼光谱实验的教学内容、要求及考核评价等几个方面进行改革,探索多层次实验教学以期满足社会发展对应用型、创新型人才的要求。具体教学实践中把拉曼光谱实验分为基础实验教学和进阶项目化实验教学:基础实验部分采用“线上虚拟、线下实验、光谱模拟计算”三段式教学,构建虚实结合、实验和模拟计算协同的特色教学模式;项目化探究实验则通过拉曼光谱技术深入解析物质结构,形成“学以致用、用以致学”的深度学习模式。多层次教学革新了传统实验教学,提升了教学效果,丰富了课程的“高阶性、创新性和挑战度”。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404045
理论计算融合趣味实践的混合教学模式是提高拉曼光谱教学质量的一条重要途径。针对该学科知识点繁杂和教学难度大的痛点,采用密度泛函和时域有限差分理论赋能趣味性的实践教学,不仅可以帮助学生学深、学透、学活拉曼光谱的理论知识,而且能提高学生的动手操作技能,培养科研创新能力,从而为提升教学效果和培养专业人才提供新的思路。
【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。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240075
采用气-液界面自组装方式制备得到有序单层聚苯乙烯(PS)微球阵列,以此为模板,采用磁控溅射沉积方法结合热处理技术获得单层六方非密排Au纳米颗粒阵列。随后采用水热法成功制得高度有序ZIF-8/Au纳米复合结构有序阵列。探究了生长机理以及反应温度、反应时间对微观形貌和光学特性的影响,进一步探究了该复合结构阵列作为表面增强拉曼散射(SERS)活性基底的灵敏度和均一性。结果表明:当水热反应温度从25℃升高至100℃时,ZIF-8纳米颗粒的数量逐步增多,同时尺寸随之增大,表面等离激元共振(SPR)峰和衍射峰均发生了红移。当水热反应时间从10 min增至60 min时,ZIF-8纳米颗粒从围绕Au纳米颗粒选择性生长到蔓延至整个材料表面。在样品表面沉积特定厚度的Ag膜后,测得4-氨基苯硫酚(4-ATP)和罗丹明6G (R6G)两种探针分子的检测极限均为10-11 mol·L-1,4-ATP和R6G的SERS强度与分子溶液浓度呈线性关系,相关系数R2分别为0.980 1和0.984 4。随机选取10个不同位置测试4-ATP的SERS谱图,得到相对标准偏差(RSD)为8.86%,表明ZIF-8/Au纳米复合结构有序阵列作为SERS基底具有良好的均匀性和稳定性。
Green synthesis of MIL-101/Au composite particles and their sensitivity to Raman detection of thiram
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240059
Metal-organic framework (MOF) MIL-101 and surface plasmon polariton (SPP) supported gold nanoparticles (Au NPs) hybrid systems were developed as a highly sensitive and reproducible surface-enhanced Raman scattering (SERS) detection platform, in which a green electrostatic self-assembly technology was adopted to construct the substrate. In an aqueous solution, the electronegativity of the particles can be used to prepare the composite substrate without any surface modifier. Due to the enrichment capacity of MIL-101 and the electromagnetic enhancement from Au NPs, the well-designed MIL-101/Au composites possessed ultrahigh sensitivity with the detection limit of Rhodamine 6G (R6G) as low as 10-10 mol·L-1. Meanwhile, the substrate exhibits high stability, excellent reproducibility, and recyclability. Additionally, the novel substrate can be explored for direct capture, and sensitively detect pesticide residues such as thiram.