承业院士与有机磷化学
袁帅, 袁耀锋
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202409123
袁承业是中国萃取剂化学研究的奠基者,在“两弹一星”等国防任务需求下,成功研制出关键萃取剂如P204 (双(2-乙基己基)磷酸酯)、p350 (甲基膦酸二甲庚酯)等。他还结合有色金属综合利用情况,研制出多种磷萃取剂如P507 (2-乙基已基膦酸-2-乙基已基酯)。袁承业先生团队在大量实验数据的基础上对萃取剂的结构和性能进行了研究,并通过量子化学、分子力学、热力学以及其他测试手段等进行了深入分析,将有机磷萃取剂的化学性能提升至一个新的高度。这些研究为萃取剂的设计与优化提供了坚实的理论基础,同时也推动了工业应用的发展。
关键词: 有机磷化学, 萃取剂, 科学家精神, 核燃料
夯基础、实践的化工原理教学创新初探
李昱, 宋兰兰, 张红秀
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312087
针对在“化工原理”教学活动中所面临的学生“难理解、难应用、难坚持”三难痛点,教学团队基于OBE教学理念,“多维度、全方位”丰富理论教学体系,“夯基础、强实践”培养化学工程思维,“多项目、众主体”合理化教学评价,在摸索中推进了“化工原理”课程教学改革创新,有效强化了学生的创新能力、实践能力与工程思维,团队教师在推进教学创新改革的同时,积极参与教学研究、参加各项教学赛事,教学能力得到有效提升。
关键词: 化工原理, 教学创新, OBE教学理念
以Tröger碱环为例分析多手性中心环的立体异构体
石聪浩, 王冉冉, 强琚莉, 王乐勇
【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。
关键词: 立体异构体, 手性大环, Tröger碱
揭秘晶体场理论——镍环配合物的制备、表征与性能测定
张可微扬, 范梓涵, 肖力源, 龙海涛, 敬静
【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。
关键词: 综合实验教学, 晶体场理论, 配位化学, 大环配体, 镍配合物
一种斯托克斯位移的红光发射荧光探针选择性检测次氯酸
白佳坤, 徐婷, 张璐, 彭江, 李宇强, 贾俊辉
【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。
关键词: 大斯托克斯位移, 次氯酸检测, 比色荧光双响应, 红光发射, 细胞成像
Self-assembly of [Pd6(L)4]8+-type macrocyclic complexes for fluorescent sensing of HSO3-
Xiaofei NIU, Ke WANG, Fengyan SONG, Shuyan YU
【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.
关键词: self-assembly, supramolecular Pd parallelogram, fluorescence detection, supramolecular crystal, bisulfite probe
W/Cu/S簇基超分子环及其三阶非线性光学性质
黄志文, 刘琦, 郎建平
【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。
关键词: W/Cu/S簇, 组装, 超分子大环, 结构, 三阶非线性光学响应
“认知体验-固本基-前沿创新”——复旦大学化学实验课程体系的建设与实践
刘莎莎, 刘永梅, 李有琴, 王娟, 孙立森, 张晋芬, 高翔, 孙兴文
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202405095
化学国家级实验教学示范中心(复旦大学),把培养一流本科生作为坚定目标和不懈追求,广泛吸收国内外先进的教育教学理念,聚焦国家社会对人才的需求,增强课程体系化建设,深化内涵,拓展外延,经过多年教学探索、建设和实践了“认知体验-固本强基-前沿创新”的进阶化学实验课程体系。在国家“教育数字化”战略发展方向,持续推进数字化教育资源,践行创新培养,优化和强化示范平台建设,实现中心的可持续发展。
关键词: 认知体验, 固本强基, 前沿创新, 数字化教育, 可持续发展
“厚基础、能力、深潜质”高分子材料与工程专业一流本科人才培养方案的构建与实践
赖学军, 张安强, 王涛, 吴水珠, 张广照
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202407012
当前高分子材料与工程专业本科生存在基础不扎实、创新能力不足、发展潜力未得到充分挖掘的问题。华南理工大学在高分子材料与工程专业2017版本科培养方案修订中,大幅提高“物理化学”“有机化学”等基础课程课时,优化实践环节和增加特色课程,构建了具有“厚基础、强能力、深潜质”特色的一流本科人才培养方案。结合工程教育认证要求及七年来的实践经验,我们还对培养方案进行了持续改进,在人才培养和专业建设方面取得显著成效。本文简要介绍该方案的修订和实践成效。
关键词: 高分子材料与工程, 培养方案, 基础化学, 工程教育认证
钴―氧键合作用提升缺陷型Co2MnO4酸性析氧反应稳定性
谢静宜, 吕千喜, 乔韦珍, 卜辰宇, 张昱声, 翟雪君, 吕仁庆, 柴永明, 董斌
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202305021
通过实验和理论已经验证钴基氧化物是一种很有前景的析氧反应(OER)催化剂。然而,普通的钴基催化剂在酸性环境中非常不稳定,在酸性电解质中容易被腐蚀。因此,在目前的研究中,设计出能在强酸性条件下同时保持活性和稳定性的析氧催化剂是实现大规模工业制氢应用的一项重要挑战。因此,我们报道了通过在四氧化三钴的尖晶石晶格中引入锰(Mn)从而产生富含缺陷的催化剂(CoMn1O),它在酸性电解质中具有较长的使用寿命。我们利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和能量色散光谱(EDS)元素图研究了晶相结构和化学价态。在引入锰后,由于局部晶体结构的改变,产生了大量的缺陷。此外,随着锰含量的增加,可以观察到Co 2p光谱的红移,这表明Co的总价逐渐增加,形成了更稳定的Co―O键。此外,当Mn与Co的比例达到1(CoMn1O)时,目标催化剂表现出良好的OER活性,在10和50 mA∙cm−2时,过电位分别为415和552 mV。详细的物理表征和电化学测试表明,CoMn1O比不含锰的Co3O4(CoMn0O)能稳定4倍以上的时间。这可以归因于锰的引入调节了Co的电子密度偏向O,从而形成更稳定的Co―O键。Mn可以通过延缓Co活性位点的氧化速率来促进酸性氧的进化,并进一步提升稳定性。密度泛函理论(DFT)计算进一步分析了CoMn1O和CoMn0O的电子结构。与CoMn0O相比,CoMn1O中Co 3dd带中心(εd)向费米能级(EF)移动。这表明CoMn1O通过加强与OER中间物的键合作用从而降低了反应能垒。本研究为设计非贵金属电催化剂实现高效稳定的酸性析氧提供有前景的策略。
关键词: 中空结构, 钴锰尖晶石氧化物, 钴锰普鲁士蓝类似物, 酸性析氧反应

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