三维多孔氮化钛用于高效限硫载体
刘瑞, 刘文秀, 谢坤, 刘逸然, 程慧, 王筱瑜, 田辰旭, 林秀婧, 冯晓苗
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230441
通过简便、高效、可规模化的一步高温氮化法,利用高温烧结使二氧化钛(TiO2)粉末在转化成氮化钛(TiN)的同时形成连续的三维多孔网络,具有良好的导电性和高孔隙率。作为高效限硫载体,连续的三维多孔TiN网络不仅能有效增加电子传输路径、增强电子转移、促进离子迁移,而且能够从物理限域和化学吸附两方面对多硫化锂的穿梭效应进行强有力的限制,同时有效提高了硫的负载量。制备的高导电性、高硫负载硫正极展现出较高的放电容量和优异的循环稳定性能。
关键词: 锂硫电池, 高温烧结, 二氧化钛, 氮化钛, 三维多孔材料
烯丙基苯基醚Claisen重排反应的量化计算研究——介绍一个计算化学实验
王廷博, 罗垚, 胡冰艳, 刘瑞, 苗晶, 路慧哲
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202403082
烯基烯丙基醚或芳基烯丙基醚受热发生[3,3]-σ重排,生成γ,δ-不饱和醛酮或邻对位烯丙基酚,即为Claisen重排反应。本研究利用Gaussian 16程序的DFT方法对烯丙基苯基醚在加热条件的Claisen重排反应进行了量化计算研究。通过本实验的练习,我们旨在加深学生对Claisen重排反应过渡态结构的认识,促进学生应用计算化学工具解决化学问题,提升学生在学习、科研中的实践与创新能力。
关键词: 计算化学实验, Gaussian软件, Claisen重排反应, 烯丙基苯基醚
Copper complexes of anthrahydrazone bearing pyridyl side chain: Synthesis, crystal structure, anticancer activity, and DNA binding
Yao HUANG, Yingshu WU, Zhichun BAO, Yue HUANG, Shangfeng TANG, Ruixue LIU, Yancheng LIU, Hong LIANG
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240359
To expand the study on the structures and biological activities of the anthracyclines anticancer drugs and reduce their toxic side effects, the new anthraquinone derivatives, 9-pyridylanthrahydrazone (9-PAH) and 9, 10-bispyridylanthrahydrazone (9, 10-PAH) were designed and synthesized. Utilizing 9-PAH and 9, 10-PAH as promising anticancer ligands, their respective copper complexes, namely [Cu(L1)Cl2]Cl (1) and {[Cu4(μ2-Cl)3Cl4(9, 10-PAH)2(DMSO)2]Cl2}n (2), were subsequently synthesized, where the new ligand L1 is formed by coupling two 9-PAH ligands in the coordination reaction. The chemical and crystal structures of 1 and 2 were elucidated by IR, MS, elemental analysis, and single-crystal X-ray diffraction. Complex 1 forms a mononuclear structure. L1 coordinates with Cu through its three N atoms, together with two Cl atoms, to form a five-coordinated square pyramidal geometry. Complex 2 constitutes a polymeric structure, wherein each structural unit centrosymmetrically encompasses two five-coordinated binuclear copper complexes (Cu1, Cu2) of 9, 10-PAH, with similar square pyramidal geometry. A chlorine atom (Cl2), located at the symmetry center, bridges Cu1 and Cu1A to connect the two binuclear copper structures. Meanwhile, the two five-coordinated Cu2 atoms symmetrically bridge the adjacent structural units via one coordinated Cl atom, respectively, thus forming a 1D chain-like polymeric structure. In vitro anticancer activity assessments revealed that 1 and 2 showed significant cytotoxicity even higher than cisplatin. Specifically, the IC50 values of 2 against HeLa-229 and SK-OV-3 cancer cell lines were determined to be (5.92±0.32) μmol·L-1 and (6.48±0.39) μmol·L-1, respectively. 2 could also block the proliferation of HeLa-229 cells in S phase and significantly induce cell apoptosis. In addition, fluorescence quenching competition experiments suggested that 2 might interact with DNA by an intercalative binding mode, offering insights into its underlying anticancer mechanism.
关键词: anthrahydrazone, metal complex, crystal structure, anticancer activity, cell apoptosis
悬浮聚合的改革探索:钙钛矿聚苯乙烯微珠的制备及其荧光稳定性能探究
闫泽祎, 刘瑞, 祁鑫禹, 张玉香, 孙璐璐, 李相元, 冯岸超
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202405110
有机-无机铅卤钙钛矿由于具有许多优异的光电特性而备受科研人员的关注,在先进光电子器件的多个领域中具有广阔的应用前景。但钙钛矿稳定性较差,对外界环境中的光照、湿度、极性溶剂等十分敏感,因此如何有效提高其荧光稳定性是目前研究的热点问题。本文在本科生高分子化学实验悬浮聚合的基础上,设计本科生自主高分子科学实验——“钙钛矿量子点聚苯乙烯微珠的制备及其荧光稳定性能探究”,将聚合物和钙钛矿材料相结合,通过溶胀-收缩策略将有机-无机钙钛矿材料包封在聚苯乙烯微珠中,制备杂化荧光微珠材料。此策略不仅提高了有机-无机钙钛矿材料的稳定性,又拓展了高分子科学实验产物的应用。同时,以溶胀-收缩策略作为研究领域前沿问题的切入点便于本科生理解实验原理,更能激发本科生对科学研究的兴趣。通过把前沿性研究转化为本科教学的实验教学改革模式,使学生的实验设计能力、创新能力和综合素质都得到了有效训练。
关键词: 高分子科学实验, 钙钛矿荧光微珠, 溶胀-收缩, 自主设计实验
MOF-74-Mn/g-C3N4 Z型异质结光催化降解四环素性能
刘瑞, 周新军, 王涛
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250033
通过溶剂热法合成了具有Z型异质结结构的MOF-74-Mn/g-C3N4光催化剂。在可见光照射下,其对四环素的降解率(60 min)达到95%,分别为MOF-74-Mn和g-C3N4的2.4倍和1.8倍。结果表明,MOF-74-Mn/g-C3N4 Z型异质结可有效地实现光生载流子的空间分离,抑制光生电子-空穴对的复合,加快载流子的传输,从而提升光催化降解性能。
关键词: MOF-74-Mn, Z型异质结, 四环素, 氮化碳
功函数工程调控Mo2C MXene的Mo 4d电子结构以提升光催化产氢效率
刘瑞, 王苹, 王雪飞, 陈峰, 余火根
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100137
Mo2C MXene(Mo2CTx)由于其表面Mo活性位点具有类Pt的电子结构在光催化中展现出优异的析氢潜力。然而,Mo2CTx中的Mo位点在析氢反应(HER)过程中通常表现出过强的H吸附能力,显著限制了Mo2CTx的本征催化活性。为了削弱Mo活性位点的H吸附能力,本论文通过功函数诱导效应原位构建MoC-Mo2C MXene异质结,实现了d轨道电子的调控。利用Co诱导的熔盐法将Mo2C MXene原位转化为MoC,随后通过简单的超声辅助方法与TiO2耦合,制备了MoC-Mo2CTx/TiO2光催化剂。光催化产氢测试表明,最优的MoC-Mo2CTx/TiO2样品实现了1886 μmol∙h−1∙g−1的产氢速率,分别是TiO2和Mo2CFx/TiO2(Mo2CFx通过常规蚀刻剂NH4F+HCl制备)的117.9倍和3.9倍。实验和理论计算证实,MoC与Mo2C MXene之间的功函数梯度诱导电子从MoC向Mo2C MXene转移,从而削弱了Mo2CTx助催化剂中Mo活性位点的H吸附能力,进而提升了其HER活性。该研究为原位构建基于Mo2C MXene的异质结以调控Mo活性位点的H吸附能力提供了一种新策略。
关键词: 光催化产氢, 助催化剂, Mo2C MXene, 异质结, d轨道调控

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