“矾”之旅
向秋雨, 屈春花, 徐广, 杨亚飞, 夏悦
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404094
以明矾、绿矾、胆矾为代表的矾类物质在人类生产生活和化学实践中的应用已有上千年历史。本文以一则故事引导读者探索明矾、绿矾和胆矾在净水、食品、杀菌、染色、制酸、医药等不同领域发挥的不同作用,熟悉相关的化学变化,并了解不当使用造成的危害。使读者在学习矾类相关知识的同时,体会化学与社会之间的密切关系。
关键词: 科普, 明矾, 绿矾, 胆矾
电容离子海水提铀的机遇与挑战
严国泽, 左彬, 刘少卿, 王桃, 王若愚, 包锦洋, 赵忠舟, 储菲菲, 李政通, YusukeYamauchi, SaadMelhi, 徐兴涛
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202404006
铀是核工业不可或缺的资源,而陆基铀矿资源含量有限且分布不均。因此,海水提铀(UES)对可持续能源生产具有巨大潜力。电容去离子(CDI)技术以其低能耗、工艺简单、对环境友好和高吸附效率而闻名,对UES具有重要潜力。本文回顾了CDI技术的发展历史、原理、分类和应用。在发展历史部分,我们简要介绍了CDI技术的早期发展,并强调了其在UES中的关键里程碑以及近期优化工作。在原理和分类部分,我们将CDI技术置于UES应用的背景下,进行了全面介绍。另外,在应用部分,我们重点介绍了CDI技术在UES中的当前应用。此外,本文详细阐述了CDI技术在UES中的当前研究现状及其在吸附性、选择性和经济效益方面的优势。在吸附性方面,CDI技术通过精心优化电极结构和材料选择,展现了其吸附铀离子的效率。在选择性方面,CDI技术通过灵活调控电极材料和操作参数,有选择性地提取铀,同时减轻了来自竞争离子的干扰,从而提高了提取效率。在经济性方面,CDI技术因其低能耗和经济性脱颖而出,促进了高效的铀提取,且在UES领域具有与替代方法相比的实质经济优势。最后,我们讨论了该技术在铀提取过程中的挑战因素(竞争离子、盐度、pH值和生物污损),旨在探讨使用CDI技术进行UES的可行性和经济效益,并为进一步优化和推广CDI技术在UES中的应用提供理论支持。此外,我们还致力于通过引入材料信息学来解决CDI在提铀过程中存在的一些当前挑战,并展望该问题的未来发展。本文为CDI技术在UES中的发展和工业进展提供了实用的见解,旨在为后续CDI海水提铀研究提供宝贵的参考,以促进海水资源的可持续利用。
关键词: 电容去离子, 海水提铀, 经济效益, 挑战因素, 材料信息学
伪求真——钙钛矿材料的防伪秘密
曾雯蔚, 孙卿宇, 梁梦想, 林丽榕, 张来英
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202503036
本实验制备了不同浓度的Sb3+掺杂有机-无机卤化物(TMA)2ZrCl6(TMA = C4H12N)杂化微晶,其具有有趣的激发波长依赖性发光。(TMA)2ZrCl6:Sb3+中的多激子发射模式通过控制激发波长实现了动态颜色变化。该杂化微晶材料的可调谐发射、高效发光(光致发光量子产率高达94.31%)和出色的环境稳定性在防伪和固态照明方面具有独特的应用。本实验操作简单、制备容易、实验时间短,并且在不同波长下的颜色变化丰富多彩,有利于吸引观众注意并认识到不同发光的原理。
关键词: 钙钛矿, 锑掺杂, 荧光, 防伪
电容离子提锂技术中电极材料的研究进展
陈泽秋, 蔡黎淼, 关杰, 李瞻洋, 王昊, 郭耀广, 徐兴涛, 潘丽坤
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100089
随着新能源领域对锂资源需求的持续增长,开发高效的锂提取技术变得及其重要。然而,由于其高能耗和可能引发的二次污染问题,传统的锂提取和回收技术具有实际应用和发展的局限性。电容去离子(CDI)技术作为一种新兴的锂提取技术,在效率、成本效益和能源消耗方面展现出巨大的潜力。本综述从文献计量入手,剖析了CDI提锂的关键研究主题,进而全面总结了在CDI提锂技术中电极材料的最新进展,并探讨了使用这些材料构建的各种CDI系统类型。本研究详细阐明了CDI系统中用于锂资源回收的主要电极材料——水系锂离子电极材料(包括LiFePO4、LiMn2O4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等)及其修饰材料(包括碳纳米管、石墨烯、MOF等)。此外,本文讨论了通过不同的电容去离子(CDI)系统提高锂提取效率,并评估了各种先进电极材料在这些系统中的性能。文末强调了机器学习在CDI提锂领域的应用潜力,并期望本研究将为未来开发基于CDI的高效锂提取系统提供坚实的理论基础和实践指导。
关键词: 电容去离子, 锂离子提取, 电化学, 电极材料
多角度数理模拟在电容离子中的前沿应用
张笑晨, 于飞, 马杰
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202311026
随着基础理论与计算机领域的发展,诸多相对于实验方法具有明显优势的数理模拟被应用于电容去离子(Capacitive deionization,CDI)技术研究。多角度数理模拟在CDI电极离子动力学、结构-性能构效关系、工艺参数优化及经济技术性分析发挥着重要作用,有力推动了CDI电极材料开发及装置构型设计的发展。目前关于CDI领域的综述集中在CDI电极材料开发和装置构型设计,缺乏关于CDI领域的前沿模拟研究现状及进展的全面综述。本文从最早用于描述CDI动力学过程的连续尺度模型出发,系统地归纳与梳理了CDI中多角度数理模拟的分类,总结了不同数理模拟方法(连续/孔隙尺度模型、分子动力学与密度泛函理论、仿真与机器学习、技术经济性分析)的优势与缺点,并对未来发展方向进行了展望。本文是首篇关于CDI领域多角度数理模拟的前沿进展综述和展望,可为CDI研究新范式提供理论基础和研究思路。
关键词: 电容去离子, 分子动力学, 密度泛函理论, 有限元分析, 机器学习
分析化学教学中引入动态缓冲容量“公式化”计算的新策略
张红医, 石志红, 张志军
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309030
缓冲容量是分析化学重要内容。目前教材中缓冲容量计算没有考虑缓冲溶液与样品溶液混合时体积的变化,这种不考虑体积变化的缓冲容量被称为“静态”缓冲容量。而在实际应用中,往往缓冲溶液与样品溶液混合后的体积远远大于缓冲溶液的原始体积,此时需要考虑“动态”缓冲溶液。这里提出了一种“动态”缓冲容量问题的“去公式化”解决方案,它完全基于学科思想的底层逻辑,不会增加学生学习的记忆负担。
关键词: 静态缓冲容量, 动态缓冲容量, 去公式化, GeoGebra软件
“化”说国漆——普漆中化学,传漆艺
王映贤, 苏田野, 沈利苗, 高金苹, 武庆贺
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312015
漆在中国数千年的使用沉淀出独特的漆艺文化。这里的“漆”是指大漆,从漆树中采集,主要成分漆酚通过化学反应形成漆膜,漆膜具有防潮、耐高温、耐酸碱等优良性质。大漆与色粉混合可以调制出光彩照人的色漆,被广泛地应用于髹饰、设备防腐和文物修复等。将科学与文化相结合,普漆中化学,传漆艺非遗,本文从化学的视角出发,介绍大漆中的化学成分和性质,从漆酚到漆膜发生的化学反应,设计一系列科普实验验证什么是大漆及其优良性质,让科普对象深切体会化学无处不在、化学的重要应用;介绍漆的发展历程,增加中小学生动手参与漆器制作和漆画绘制等梯度科普环节,锻炼青少年的动手能力,传递漆文化与漆艺人的工匠精神。通过糅合漆艺和化学,使科普对象领略到漆艺之美,认识到化学在漆中的重要作用,激发对化学的兴趣,从而达到弘扬漆艺非遗文化和传播化学科学知识的目的。
关键词: 大漆, 漆酚, 化学漆, 非遗, 科普实验
面向化学专业的物理化学课程思政教学
孙兵
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311080
以物理化学知识体系为基础,从“正确的世界观与科学的方法论”“科学探索与科学精神”“人文素养与文化传承”3条主线,建设了面向地质类、材料类非化学专业的物理化学思政教学体系。将物理化学知识体系重构与思政教学整体设计相结合,促进学生价值塑造。通过教学设计将思政建设成果融入教学实践,取得了良好教学效果。
关键词: 物理化学, 课程思政, 非化学专业教学, 科学思维, 家国情怀
面向化学专业学生的分析化学授课实践与改革
赵雪, 姜国玉, 吴海霞
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202503083
大学化学是高等院校的一门基础理论课,是培养综合性人才的重要途径。本文从学生和教师两方面深入分析了大学化学课程中分析化学部分教学实践中存在的问题。以“教学内容、教学方法、教学环境、评价体系”四个维度为核心,提出系统化改进与创新的教学模式。将科学前沿成果与产业发展引入教学环节,运用人工智能技术建立知识图谱。着力解决师生面临的问题,提升教师的跨学科教学能力,培养学生的化学思维,鼓励学生运用化学知识解决本专业实际问题的综合能力。着力帮助学生以及教师了解和认同本地区的历史、文化和价值观,增强文化自信。
关键词: 大学化学, 非化学专业, 信息化技术, 案例教学, 通识教育
高分子专业院系的高分子课程群建设探索
王建川, 吴伟, 李存璞, 左赵宏, 谭陆西
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202502095
本文针对重庆大学化学化工学院高分子课程教学困境,通过跨学院组建涵盖多领域的教学团队,构建包含前序课、核心课与拓展课的课程体系,并整合教学内容,创新教学方法,强化实践教学,设立项目制课程促进理论实践融合。改革成效显著,专业学生绩点大幅提升,教师队伍得到发展,专业在2023年重庆市普通高校本科专业监测获评A+。
关键词: 高分子课程群, 教学改革, 课程体系, 教学方法创新, 人才培养

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