【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。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202411058
针对信息技术迅猛发展的背景下化学史教学中存在的问题,基于线上的课程资源建设知识图谱,开设AI助教,初步探索了AI赋能的化学史教学方式。将知识图谱与AI助教应用于教学中,助力个性化的学习与学情诊断,通过教学实践初步证实了AI赋能的化学史教学改革解决了目前教学中存在的问题,提升了学生的学习兴趣与数字素养。教师借助知识图谱和AI助教的数据有助于全面诊断学情,为课堂教学的优化提供依据。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401072
全面推进高校课程思政建设要求将思想政治教育贯穿到人才培养的全过程。本文围绕立德树人根本任务,从纳米孔道单分子分析技术发展历史中选取素材构建教学案例,凝练出脚踏实地、勇于探索、自主创新等思政元素,将纳米孔道电化学知识传授与思政育人有机融合,通过情景式教学培养学生的思辨精神、科学素养和责任意识,使专业教育与思政教育协同培养德才兼备高水平人才的目标落到实处。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202312067
化学史与方法论作为化学专业的选修课程,承担着重要的育人使命。为探索新时代背景下化学史与方法论课程思政协同育人功能,本文在探讨化学史与方法论课程重要定位及融入思政教育重要意义的基础上,深入挖掘课程所蕴含的思政元素,并以安徽师范大学化学史与方法论特色专题“化学家评传”之“中国化学工业先驱”为例,以科学家精神为基点进行课程思政教学案例开发与实践,问卷和访谈两种调查形式均表明本次课程取得良好教学效果。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202304044
合成氨(NH3)的发展是现代工业进程和人类生存的基石。受氮气(N2)化学惰性的限制,当前的合成氨工业能源消耗高并且排放大量的二氧化碳。电化学氮气还原反应(NRR),是有望取代高能耗的Haber-Bosch (HB)合成法的一种绿色可持续的合成氨工艺。然而,因氮气以及析氢竞争副反应(HER)导致电催化氮气还原极低的NH3产率和能量转换效率一直是目前人工固氮领域面临的挑战。在本文中,我们报道了一种具有丰富孔结构的磷掺杂碳(PC)负载Zn3(PO4)2/Zn2P2O7纳米复合材料(h-PC/Zn3(PO4)2/Zn2P2O7),在酸性和中性介质中将N2高效催化转化为NH3。其独特的分级多孔结构提高了表面粗糙度并加快了氮气在催化剂体相中的扩散,这有利于延长氮气在催化剂表面的停留时间以及提高活性位点的利用效率;而多组分的均匀分布可以调节电子结构并优化反应中间体的吸附行为,进而提高活性位点的本征活性。在0.1 mol∙L−1 HCl电解液中,h-PC/Zn3(PO4)2/Zn2P2O7在−0.2 V vs.可逆氢电极(RHE)电位下NH3的产率可以达到38.7 ± 1.2 μg∙h−1∙mgcat−1,法拉第效率为19.8% ± 0.9%。此外,h-PC/Zn3(PO4)2/Zn2P2O7在0.1 mol∙L−1 Na2SO4溶液中同样展现出优异的电催化氮气还原合成氨性能,NH3产率及法拉第效率分别为17.1 ± 0.8 μg∙h−1∙mgcat−1和15.9% ± 0.6%,明显优于PC/Zn3P2、C/ZnO和大多数报道的非贵金属电催化剂。这种优异的性能主要归因于多孔结构有利于传质及多组分活性位点协同效应。此外,我们采用非原位X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等表征手段对NRR测试前后h-PC/Zn3(PO4)2/Zn2P2O7的组成和结构变化进行了剖析。在反应后检测到了新增的N物种信号,证明催化剂表面确实发生了氮气还原反应。本研究提供了一种通过同步构建传质通道并耦合不同的活性位点以协同增强NRR活性和选择性的新思路,这对加快绿色制氨工业化具有重大意义。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202403108
病毒一直是人类生存和发展的重大威胁,近年来新冠肺炎疫情更是直观地凸显了病毒的危害性。小分子药物在人类抗击疾病的历史中扮演着重要的角色。在对抗病毒的过程中,人类发展出一系列防治手段,其中小分子抗病毒药物占据着重要地位。本文借鉴中国古代经典军事策略“三十六计”的智慧,简要回顾了小分子抗病毒药物的发展历程,并着重介绍了碘苷、沙奎那韦、奥司他韦等代表性药物的设计思路与作用原理。此外,本文还展望了小分子抗病毒药物及抗病毒手段未来的发展方向。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202309036
材料表面是能量储存和转化反应发生的直接场所,因此,真实反应条件下材料的表面化学和结构在理解反应机理方面起着关键作用。X射线光电子能谱是一种表面敏感技术,已经成为研究材料表面复杂成分和电子结构的主要工具之一。传统的X射线光电子能谱受限于真空条件,这限制了对原位条件下固-气和固-液界面的研究。但随着真空差分技术和静电透镜系统的引入,X射线光电子能谱不再局限于超高真空条件。结合同步辐射光源的优势,近常压X射线光电子能谱(NAP-XPS)展现出更先进的特点。在近年来,NAP-XPS迅速成为研究各种固-气和固-液界面的重要工具。通过NAP-XPS和一些先进的光谱学和显微镜技术,研究人员可以获得原子尺度的界面信息,这使得他们能够更深入地了解这些界面的性质。本文对近年来代表性的NAP-XPS研究进展进行了简要回顾,以阐明其在固-气和固-液界面研究领域中引发的新认识。最后,文章还讨论了关于NAP-XPS技术的挑战和前景,希望可以激发新的研究思路。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202507042
固液分离是化学合成与分离、纯化等实验中的基本操作之一。常用的固液分离方法有倾析法、离心分离法和过滤法,一般需根据固体颗粒的大小、固体量的多少以及液体的黏稠度等选择适宜的固液分离方法。本文主要介绍基于过滤分离的常压过滤和减压过滤的原理和适用对象、分离操作的基本要点和注意事项,并提出了常压过滤和减压过滤的基本操作规范建议,希望能为同行开展实验教学提供参考。
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