【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202308005
CO2与丙三醇羰基化合成丙三醇碳酸酯是一项前景广阔的CO2利用途径。尽管该反应可以通过热驱动的催化途径实现,但受热力学平衡的限制。在本研究中,我们开发了xAu/20Co3O4-ZnO系列催化剂,并引入太阳光辐射能量来实现光热协同催化反应,以突破热力学限制。由p型半导体Co3O4和n型半导体ZnO复合而成的Co3O4-ZnO氧化物具有异质结构,而负载于Co3O4-ZnO表面的Au纳米粒子具有局域表面等离子体共振(LSPR)效应。我们研究了xAu/20Co3O4-ZnO的可见光吸收性能、光生电子-空穴对分离效率以及Au添加对xAu/20Co3O4-ZnO催化剂光热协同催化性能的影响。此外,我们还研究了Au掺杂对xAu/20Co3O4-ZnO的体相和表面性质(晶相结构、形貌、比表面积、元素结合能、表面酸碱性、还原行为)的影响。研究结果显示,Au/20Co3O4-ZnO的异质结构有助于吸收可见光并提高电子-空穴对的分离效率。负载于Co3O4-ZnO表面的Au纳米颗粒约为50 nm,Au的加入改变了Zn和Co的电子密度,增强了Co物种的还原性,并增加了Co3O4-ZnO表面的氧空位。此外,Au纳米粒子的LSPR进一步提高了Au/20Co3O4-ZnO的可见光吸收能力,并改善了光生电子-空穴对的分离,从而提高了光热协同催化性能。在优化的条件下(150 ℃、5 MPa、6 h、25 W可见光照射),2%Au/20Co3O4-ZnO表现出良好的光热协同催化性能,丙三醇碳酸酯的产率为6.5%。这项工作有望为合理设计更好的CO2-丙三醇羰基化制丙三醇碳酸酯光热催化剂提供参考。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250378
面向农产品中有机磷农药残留的快速检测需求,我们基于酶抑制效应构建了一种金属团簇基电化学传感器NF/KbE-CS/Au25-xAgx@G/GCE,其中,NF、KbE、CS、Au25-xAgx、G、GCE分别代表Nafion、白芸豆酯酶、壳聚糖、Au25-xAgx(PET)18纳米团簇(PET=2-苯乙硫醇)、多层石墨烯、玻碳电极。该传感器中,Au25-xAgx@G复合材料不仅为生物酶的固定提供了理想基质,更凭借其优异导电性与双金属协同电催化效应,显著促进了界面电子传输,有效放大了检测信号。此外,通过Au25-xAgx@G与KbE-CS的协同作用,实现了对丙溴磷的高灵敏检测。测试条件优化后,该传感器对KbE活性的抑制率与丙溴磷质量浓度的对数在10~2 200 μg·L-1范围内呈良好的线性关系(R2=0.988 4),检出限低至0.064 μg·L-1。所构建的传感器表现出良好的重现性、稳定性与抗干扰能力,并成功应用于实际样品中的农药检测。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202506036
连续流反应由于其操作安全、反应高效、环境友好等优点,近年来在合成领域中得到广泛应用。本实验设计了一种连续流反应,在聚苯乙烯材料上负载1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)作为可循环催化剂,催化4-氯苯甲醛与丙二腈间的Knoevenagel缩合反应,绿色、高效合成2-(4-氯亚苄基)丙二腈。本实验将教材中经典的有机反应与科研前沿相结合,在帮助学生巩固理论的基础上,引入新型的连续流反应激发学生的学习兴趣,鼓励学生对经典有机反应制备过程进行优化,培养善于思考、勇于创新的综合型人才。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250040
以废旧棉织物为原料,氯化锌为活化剂,采用一步活化-炭化法制备具有丰富孔隙结构的废旧棉织物基炭吸波材料(CCF),并探讨了不同氯化锌质量分数对CCF吸波性能的影响。结果表明:氯化锌能够有效丰富CCF的孔隙结构,提高其吸波效果。在炭化温度为700 ℃(N2气氛下)、氯化锌质量分数为10%时制备的CCF-10的比表面积高达1 310 m2·g-1,其在厚度为2.0mm时的最小反射损耗达-35.02 dB,有效吸收带宽为5.6 GHz。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100289
近年来,杂原子掺杂与内建电场(BIEF)的引入已成为增强电磁波(EW)吸收的关键策略。BIEF促进材料界面处离散电荷的重新分布,诱导空间电荷极化;而杂原子掺杂则进一步调节电子迁移率并引入内部缺陷。这些效应协同作用,显著提升了材料的电磁波吸收性能。本研究通过烧结与简易水热反应的组合工艺,在碳纤维(CF)表面沉积MoS2,构建出稳定的莫特-肖特基异质结。随后制备三种变体样品以探究杂原素掺杂与BIEF效应:MoS2包覆CF (CM)、N-MoS2包覆CF (CNM)及N-MoS2包覆P-CF (PCNM)。系统考察了杂原子掺杂对具有内部电场材料的吸收特性影响,以及N-MoS2含量对电场吸收性能的影响。值得注意的是,PCNM-1样品展现出卓越的电场吸收性能,这可归因于杂原子掺杂与BIEF之间的协同作用,结合了优化的材料组成。具体而言,PCNM-1在17.52 GHz频率下以1.2 mm厚度实现-45.76 dB的反射损耗(RL)优化值,同时具备4.0 GHz的有效吸收带宽(EAB)。雷达截面积(RCS)模拟进一步证实了其卓越性能。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100325
随着5G通信、航空航天及国防技术的快速发展,电磁辐射污染电磁干扰及电磁隐身需求推动吸波材料向“薄、轻、宽、强”方向发展。介电-磁复合吸波材料通过整合介电损耗与磁损耗机制,突破单一材料阻抗匹配不佳、频带窄等瓶颈,成为当前研究热点。该类材料的核心优势源于协同机制:介电相通过偶极极化、界面极化、传导损耗及缺陷损耗衰减电磁波,磁相依赖自然共振、交换共振、涡流损耗及畴壁共振实现磁能耗散;二者耦合可优化阻抗匹配,延长电磁波传播路径,拓宽有效吸收带宽。其协同效应受组分比例、微观结构及界面特性调控,通过Maxwell-Garnett理论、传输线理论等可揭示其微观物理过程。性能优化需通过多维度策略实现:组分设计上筛选互补性介电-磁材料并调控比例;制备工艺优化组分分散与结构完整性;微观结构调控强化阻抗匹配与多重损耗;表面改性提升界面极化与协同效应。典型体系包括磁性金属/介电聚合物、铁氧体/陶瓷、碳基/磁性纳米粒子复合体系,部分材料最小反射损耗低于−60 dB,有效吸收带宽超9 GHz。当前研究仍面临协同机制理论模型不完善、宽频吸收与环境稳定性难以兼顾等挑战。未来需深化微观机制认知,发展多功能一体化、智能化、绿色化材料,推动其在军事隐身、电子设备电磁兼容、通信基站防护等领域的规模化应用。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202407066
有质量微观粒子的“波粒二象性”和“量子化”等是初学量子化学过程中必须理解但又难以理解的基本概念。本文以电子的能量方程和动量算符出发讨论微观粒子的波粒二象性、运动空间的限域化和能量的量子化,推理得出限域导致量子化的结论。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100279
无线局域网(WLAN)和第五代移动通信(5G)的快速发展,使得高效电磁防护(EMP)材料的研究备受关注。然而,早期EMP材料往往优先考虑电磁衰减效率而忽略了机械柔性,这限制了其在可穿戴电子产品、软体机器人和智能传感系统等新兴领域的应用。因此,柔性EMP材料的开发势在必行。本文将柔性EMP材料系统地分为柔性电磁干扰(EMI)屏蔽材料和柔性电磁波吸收(EWA)材料,并根据不同的材料体系和设计策略进一步细分。基于导电聚合物、碳基纳米材料、MXene和金属复合材料等不同基底的柔性EMI屏蔽材料,因其高屏蔽效能(SE)和高柔性而备受关注。薄膜结构已被广泛应用于EMI屏蔽和电磁波吸收系统,本文也对其作用进行了介绍。随后,人们系统地介绍了具有多种结构设计的柔性电磁屏蔽材料,包括聚合物基复合材料、海绵、泡沫和气凝胶。本文全面阐述了柔性电磁屏蔽材料和电磁屏蔽材料,解释了近期研究成果的机理和材料分类,并探讨了其设计思路对下一代柔性电磁屏蔽材料的意义。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100313
为了解决电磁波(EMW)污染问题,开发高效的电磁波吸收(EMWA)材料仍然是一项挑战。采用聚合物辅助溶胶-凝胶法制备铋钴双金属有机框架,并在高温下碳化得到蜂窝状BiCo@氮掺杂碳(NC)复合材料。同时,碳化温度会影响材料的磁性和电导率。随着温度的升高,BiCo@NC复合材料的EMWA性能先升高后降低。在750 ℃碳化温度下、厚度为2.40 mm时,最小反射损耗值达到−47.29 dB,有效吸收带宽值为6.72 GHz (11.28–18.00 GHz)。优异的EMWA性能源于介电损耗与磁损耗的协同作用、多次反射和散射以及良好的阻抗匹配。密度泛函理论计算证实界面极化增强了EMWA性能,雷达散射截面计算结果表明该复合材料具有实际应用潜力。本研究为制备高效的碳基EMWA材料提供了新思路。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100290
异质结构设计是协同提升电磁波吸收材料性能的关键方法。然而,制备兼具高吸收强度与宽带响应的共价/金属有机框架(COFs/MOFs)衍生的复合材料,仍面临着重大挑战。本研究通过溶剂热法和高温碳化法成功制备了Fe3C/NC/TiO2复合材料。异质结构形成的内建电场实现了多重损耗机制的协同作用。样品的吸收性能随成分的变化呈现先升后降的趋势,在2.57 mm匹配厚度下取得-55.79 dB的最小反射损耗值,有效吸收带宽达5.44 GHz (10.40-15.84 GHz)。优异的性能源于界面极化、磁损耗与介电损耗等多重机制的协同效应,共同提升了阻抗匹配与损耗能力。密度泛函理论表明,这两种材料本质上都是导电的。在形成异质结构后,电荷密度差分析揭示了电荷转移,表明它们之间的内建电场促进了电子传输。本研究提出了以MOFs/COFs衍生物为核心的合成策略,为设计具有强吸收和宽频带特性的高性能电磁波吸收材料提供了新思路。
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