追忆《大学化学》创始主编华彤先生
王颖霞
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202511107
笔者在大学入学之初就受教于华彤文老师,后来跟随华老师做研究、搞教学、写教材,直至担任《大学化学》主编时依然听取华老师的教诲。在此文中分享40余年来近距离观察、感受和学习华老师严谨治学、勇于担当的教学与研究的态度和方法,期待我国的化学教育教学事业薪火相传,持续发展。
关键词: 华彤文, 大学化学, 教学研究
荧光“变色”——基于动态发光的科普实验方案
衣梓硕, 刘鹏, 徐燕
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202311079
制备无毒的ZnGa2O4:Bi3+荧光材料,其同时具备可调多色荧光、动态光致变色及热致变色的三模式发光性质。我们利用这种类似“变色龙”的荧光特性设计了三种信息安全实施方案,实验互动性强且具有趣味性,有良好的科普实践展示效果,有助于激发学生对化学学科的学习热情,进而帮助青少年体会“美丽化学”的丰富内涵。
关键词: 动态荧光, 光致变色, 热致变色, 科普实验, 防伪
格反应在有机化学教学中的应用
代水星, 姜基磊, 王昱晓, 胡锦祺, 黄明华
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202405208
将本科课程中的脑文格反应等有机化学内容与有机太阳能电池研究前沿紧密结合,通过实验让学生深入了解有机化学课程中的化学反应。该实验利用脑文格反应合成了一个宽带隙的稠环电子受体材料A831,通过对实验数据进行分析,确定材料是通过削弱端基的拉电子能力,提升了材料的最低未占有分子轨道(LUMO)能级,进而获得高电压的有机太阳能电池。该实验充分培养了学生运用基础知识解决科研问题的能力,体现了“基础知识–实际应用”的有机实验教学模式,适合作为面向高年级本科生的综合实验教学课程。
关键词: 有机太阳能电池, 脑文格反应, 有机化学, 稠环电子受体
碳量子点/TiO2 S型异质结的能带和吸附工程促进光催化CO2甲烷化
王文龙, 郝文韬, 何浪, 乔佳, 李宁, 陈朝秋, 覃勇
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100116
S型异质结光催化剂因同时具有优异的光生载流子分离效率和较强的氧化还原能力,而被广泛应用于光催化二氧化碳(CO2)还原制高价值化学品(如甲烷)中。碳量子点(Carbon dots,CDs)材料具有能带结构和吸光范围可调的独特优势,可与常用半导体材料(如氧化钛,TiO 2)形成有效S型异质结光催化剂。然而,碳量子点能带结构和表面吸附性质在调控CDs/TiO2的异质结构型、载流子分离和传输动力学、以及CO2活化和还原产物选择性中的重要作用仍缺乏深入研究。本文通过改变CDs的碳源,包括低阶煤沥青(C-GQDs,1.75 nm)、葡萄糖(G-CQDs,1.84 nm)、丙酮(CQDs-X,1.82 nm)和炭黑(GQDs-A,1.92 nm),构建了四种CDs/TiO2异质结光催化剂,并将其用于光催化CO2甲烷化反应。研究发现,CDs/TiO2异质结类型、光生电荷载流子的转移路径、迁移和分离效率、CO2的吸附和活化能力以及还原产物的选择性与CDs的能带结构和表面吸附性质密切相关。CDs的引入显著增强了TiO2光利用的能力,其中,以低价煤沥青为碳源构建的C-GQDs/TiO2 S型异质结具有最高的CH4生成速率,达到32.7 μmol·g−1·h−1,是单一TiO2的6.3倍,并且显著高于其它三种异质结,分别是GQDs-A/TiO2、CQDs-X/TiO2和G-CQDs/TiO2的3.8、2.7和2.3倍。该催化剂还具有72.6%的高电子基CH4选择性和98.1%的烃类产物选择性(CH4,C2H6,C2H4和C3H8)。相反地,其它三种碳源CDs(GQDs-A、CQDs-X和G-CQDs)的引入导致CH4选择性大幅下降(均小于40.0%)。原位XPS和程序升温脱附实验结果表明,C-GQDs/TiO2高的甲烷生成速率和选择性可归因于其独特的S型异质结结构、较高的还原电势和匹配的CO2和H2O吸附活化能力。这项研究为CDs/TiO2光催化剂在S型异质结电子传递途径的驱动下将CO2高效光还原为CH4提供了独特的见解。
关键词: 能带工程, CDs/TiO2, S型异质结, 光催化CO2甲烷化, 煤基碳量子点

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