【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250303
柠檬酸三丁酯(tributyl citrate,TBC)是一种低毒、相容性好、可降解的绿色环保增塑剂。与传统生产TBC所用的浓硫酸催化剂相比,杂多酸(heteropolyacid,HPA)作为固体超强酸具有不挥发、不腐蚀设备的优点,但其价格昂贵且难以回收。为实现HPA的循环利用,采用不同载体负载HPA制备的负载型催化剂具有比表面积大、易于分离的特点,在TBC绿色合成中展现出广阔的应用前景。本文综述了以金属氧化物、碳材料、分子筛、离子液体等为载体,通过表面负载、内部封装及离子键合等方式负载HPA的催化剂在催化合成TBC方面的研究进展及其在TBC生产工艺中的应用。如何增强HPA与载体之间的相互作用力是突破该类材料工业化应用瓶颈的关键问题。以金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)为载体负载HPA所构建的新型多金属氧酸盐金属有机框架(POMOFs)和多金属氧酸盐共价有机框架(POMCOFs),可通过内部封装有效减少HPA催化剂的流失。本文系统总结了不同载体在催化活性、构效关系及与新型工艺适配性方面的特点与局限,旨在为开发高效、稳定、环境友好的合成TBC催化剂提供参考。
【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。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240003
合成了2个丁二酮肟有机锡化合物:双(三(2-甲基-2-苯基丙基)锡)丁二酮肟配合物(C6H5C(CH3)2CH2)3Sn(ON=C(CH3)C(CH3)=NO)Sn(CH2C(CH3)2C6H5)3 (1)和二苄基锡氧氯丁二酮肟多核配合物[μ3-O-((C6H5CH2)2Sn)2(ON=C(CH3)C(CH3)=NOH)(O)Cl]2(2)。通过元素分析、红外光谱、核磁共振(1H、13C、119Sn)、差热分析和单晶X射线衍射对配合物进行了结构表征,对其结构进行量子化学从头计算,并进行了体外抗癌活性研究。结果显示:配合物1为通过配体丁二酮肟桥联的双锡核中心对称分子,锡原子均为四配位的畸变四面体构型;配合物2为通过氧原子和丁二酮肟配体桥联的四锡核中心对称多环聚合结构,锡原子分别为五配位的畸变三角双锥构型和六配位的畸变八面体构型。配合物对人肝癌细胞(HUH7)、人肺癌细胞(A549)、人表皮癌细胞(A431)、人结肠癌细胞(HCT-116)和人乳腺癌细胞(MDA-MB-231)均有较强的抑制活性。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202402057
科研创新训练是理工科专业本科生的一门必修课,是对所学专业知识在科学研究中的综合运用,因而在培养学生理论联系实际、科研课题的设计、独立进行分析问题和解决问题的能力方面具有重要作用。本文将水合物熔盐中柠檬酸三丁酯的合成研究应用于科研创新训练教学中,引导学生从研究背景、课题的提出、课题的设计、分析方法的建立、实验过程研究、结果分析等方面进行了课题的整体设计研究。通过本课题的研究工作,学生综合运用能力、分析问题解决问题的能力以及独立进行科研的能力显著提高,达到了预期目标,获得了水合物熔盐中柠檬酸三丁酯的最佳工艺条件和促进作用机理,为工业化生产奠定了理论基础,是教学和科研相互融合相互促进、值得推广的一种科研创新训练教学方式。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312023
胶体金作为商业化的即时检验POCT (point-of-care test)免疫层析技术中最广泛的标记物之一,具有显著的颜色特征,后期无需可视化改造,且形态稳定、环境友好。本文试纸条制作过程简单,不需要大型贵重仪器。采用柠檬酸三钠还原氯金酸制备胶体金,将胶体金标记在新冠病毒的核衣壳N蛋白抗体上,通过在免疫层析试纸条可视区形成类似三明治结构的抗体-抗原-抗体夹心复合物,并以此复合物的红色检测线作为新冠病毒的定性分析依据。该检测方法裸眼可测、操作简单、且快速(10 min)、灵敏(检测限为0.5 ng·mL-1)、低成本(每条不超过5元)。实验过程可以引导学生体验生命体系中抗原抗体相互作用引发的特异性生命化学反应,激发学生对化学、生物、生命科学和纳米材料等学科相互融合的可视化快检技术的浓厚研究兴趣。
【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。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202601047
在化学、材料科学等前沿领域,定性定量分析技术已成为驱动学科发展和提升科研与工程实践水平的关键。仪器分析实验,正是培养学生掌握这门跨学科“通用语言”的核心环节。然而,传统仪器分析实验多侧重于原理认知与基础操作,与科研和工程实践存在显著差距,难以有效支撑实践型人才的培养目标。针对这一教学痛点,开展仪器分析实验的教学改革显得尤为重要,这是打破课堂教学与真实实践之间壁垒、系统构建两者有效衔接桥梁的关键。因此,本文以“实践育人”理念为指导,引入真实场景设计了一个开放探究型仪器分析实验项目——市售膳食补充剂中微量元素的测定。该实验内容包含引导式预习、开放式讨论、探究式实验三部分。实验重点聚焦谱线干扰的应对和方法可靠性的探究,使学生理解谱线选择和方法质量监控对于微量元素分析的重要性,培养学生设计并建立一个面向实际应用的、科学完整的电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)检测流程。教学实践结果表明,贴近生活的实验对象和未知的实验结果,极大提高了学生的学习兴趣,同时也提高了学生的思考能力、表达能力和实践能力。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202506073
以高等农林院校化学类卓越人才培养为研究对象,针对涉农高校化学学科“厚基础、强实践、重创新”的育人目标,构建了“育人铸魂、固本拓新、多元融合”三位一体的创新培养模式。首先,以“立德树人”为根本,通过“教师思政-课程思政-专业思政”一体化设计,将家国情怀与创新能力培养深度融合,打造课程、科研、实践、产学研联动的思政育人体系;其次,重构“宽口径、厚基础、强特色”的课程体系,以合成化学、阻燃化学、植物化学等模块为核心,突出学科前沿与农林产业需求衔接,形成“固本拓新”的多元教学体系;最后,以“研究型-应用型-国际化”分层培养为抓手,通过“科教-产教-赛教”三维融合路径,强化学生创新思维与实践能力。实践表明,该模式解决了农林院校化学类人才培养中思政引领不足、产教协同薄弱、学科特色不显著等问题,有效提升了学生服务新农科建设的专业素养与创新能力,为培育新质生产力、支撑教育强国战略提供了可推广的范式。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308063
本案例以解决传统Fe(OH)3胶体电泳实验中存在的胶体废液浪费、缺乏探究性以及思政育人难融入等局限为出发点,通过发展胶溶法、引入表面带不同电荷AgI胶体制备及其带电性质自主判断环节,守正创新,赋予该实验项目以资源节约、绿色环保、富有探究性等特色。尤其重要的是,本案例通过综合采用任务驱动自主学习、翻转课堂、研讨启发等多种教学模式,将经典基础物理化学实验与提高我国数量巨大但来之不易的钢铁资源的循环利用率和改变学生对胶体带电性质的固有认识有机结合起来,在潜移默化中弘扬/培育了学生“绿色”化学理念、可持续发展责任担当、科学辩证思维素养以及创新精神等。本案例已初步推广应用于本校的胶体电泳实验教学中,教学反响热烈,达到了专业知识、技能传授与课程思政育人相济相长的教学效果;为提升传统实验的专业育人和思政育人效果提供有益借鉴。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309003
本实验设计了一种利用可再生能源提供的电能驱动的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料电催化升级再造策略,将废弃PET塑料成功转化为对苯二甲酸、二甲酸钾等高附加值化学品,同时联产氢气(H2)。具体实验过程包括:首先通过水热法将PET塑料进行降解得到对苯二甲酸和乙二醇单体,随后利用自制的水滑石(LDH)催化剂将乙二醇选择性电催化氧化为甲酸盐同时阴极联产H2,最后将反应液经酸化、减压过滤、旋蒸、真空干燥等分离提纯步骤得到二甲酸钾和对苯二甲酸产品。本实验是将科研成果引入教学的典型案例,不仅为废弃PET塑料资源的绿色升级再造提供了新思路,而且有利于培养学生的科学思维能力,激发科学研究的兴趣。
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