六氯锡酸铵促进钙钛矿太阳能电池界面电子转移及其秒瞬态吸收光谱研究
刘纪舟, 艾陈斌, 胡晨睿, 程蓓, 张建军
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202402006
有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其优异的光伏性能(PCE)和简单的制备工艺而受到广泛关注。然而,界面处的电荷复合是制约PSCs光电转换效率进一步提高的关键因素。本文基于旋涂镀膜法利用室温合成的六氯锡酸铵(AH)晶体对钙钛矿薄膜(PSK)和电子传输层之间的界面进行修饰。AH是一种无机锡基钙钛矿材料,可以钝化PSK中的缺陷,建立更好的晶格匹配,从而提高PSK的质量和结晶度。开尔文探针力显微镜结果证实,AH促进了光生电子的定向迁移。飞秒瞬态吸收光谱结果说明AH有效缩短了电子抽取寿命,促进了界面电子转移。基于AH改性的优点,AH修饰的PSCs具有更高的PCE和更小的迟滞效应。
关键词: 界面修饰, 晶格匹配, 飞秒瞬态吸收光谱, 电子转移动力学, 电子动力学
TiO2/CdS S型异质结促进光催化CO2甲烷化及其秒瞬态吸收光谱机理研究
霍怡廷, 周欣, 赵非凡, 艾陈斌, 吴珍, 常志东, 朱必成
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100148
通过光催化将CO2转化为高附加值碳氢化合物在可持续能源领域具有巨大潜力,但实现高活性和选择性仍然具有挑战性。本文中,一种新型的TiO2/CdS异质结光催化剂在光催化CO2还原中表现出优异的性能。优化后的催化剂的CH4产率比纯TiO2提高了4.2倍,且对CH4的选择性高达65.4% (CO为34.6%)。其增强的活性源于独特的形貌,促进了CO2的吸附和传质,以及CdS与TiO2之间形成紧密的S型异质结,这提高了电荷分离效率,同时保持了强氧化还原电位。并且,飞秒瞬态吸收光谱(fs-TAS)与原位漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)相结合,为光催化二氧化碳还原路径提供了直接证据,并确定了CdS上的硫位点是稳定*CH3O、*CHO和*CO中间体的关键,从而促进选择性生成CH4。此外,基于密度泛函理论(DFT)的理论计算进一步补充了实验结果。计算证实了S型异质结的电子结构特征,揭示了原子尺度上的能级和电荷转移机制。这不仅加深了我们对光催化过程的理解,还为进一步优化光催化剂设计提供了理论基础。总体而言,我们的工作展示了TiO2/CdS异质结光催化剂在光催化CO2还原中的优异性能。
关键词: 光催化CO2还原, 甲烷选择性, fs-TAS, S型异质结
利用秒瞬态吸收光谱研究pH值对质子化COF光催化H2O2生成的影响
周欣, 霍怡廷, 杨松瑀, 何博文, 王晓晶, 吴珍, 张建军
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100160
共价有机框架材料(COFs)因其结构可精确调控且具有高比表面积,被认为是极具前景的过氧化氢(H2O2)光催化合成材料。然而,pH值对COFs在光催化合成H2O2过程中稳定性的关键影响尚不明确。本研究通过简单质子化策略显著提升了亚胺连接型COF的光催化H2O2合成性能。值得注意的是,质子化COF在弱酸性条件(pH ≥ 3)下表现出优异的稳定性,但在强酸性条件(pH < 3)下会发生不可逆水解。质子化过程发生在亚胺单元的氮原子上,具有双重功能:抑制超快电荷复合(由飞秒瞬态吸收光谱证实)以及直接为H2O2生成提供质子源。此外,在光催化体系中引入氟离子(F)可进一步提高H2O2产率,F的强电负性促进了电子从COF向F转移,从而实现光生载流子的空间分离。机理研究证实H2O2通过双电子氧还原反应路径生成。这些发现阐明了质子化COFs的pH依赖性稳定性与活性,为载流子转移动力学提供了思路,并为开发高效稳定的COF基光催化剂用于太阳能驱动H2O2合成确立了设计原则。
关键词: 共价有机框架, 结构稳定性, 质子化, 氟离子表面修饰, 飞秒瞬态吸收光谱
高校化学实验室精细化管理探析
周立敏, 张岩, 陈岩
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401038
随着高校化学实验室的不断发展,实验室管理的重要性也体现得愈加明显。精细化管理是实验室管理的一种重要方式,它可以提高实验室的效率和安全性,保证实验室安全、高效地运转。结合化学实验教学的特点和我校教学实际,我们提出了强化实验教学的精细化与全过程管理的理念。本文将从实验室管理的现状、精细化管理的必要性、精细化管理的实施和精细化管理的效果等方面进行探讨。精细化管理重在解决怎样管、管什么和谁来管的问题,通过实施实验室精细化管理将有助于提升实验室管理的效益,进一步助推创新型人才的培养。
关键词: 化学实验室, 精细化管理, 管理举措, 管理效果
高校化学药品库安全设施配置的探讨
刘海峰, 肖勇, 袁腾, 林碧敏, 王义珍, 曾晖
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401036
初步介绍了国内危险化学药品存放相关标准的发展过程,探讨了药品库的安全设施改造。从水电照明设施、监控系统、通风系统三方面出发提出药品库安全设施配置思路;然后根据化学品性质分成常规药品库,易制毒药品库,易制爆药品库,剧毒药品库四种类型,对四个不同类型的药品库提出了安全设施的配置方案,为加强国内高校药品库安全设施建设工作提供借鉴。
关键词: 安全设施, 常规化学药品库, 易制毒药品库, 易制爆药品库, 剧毒药品库
S型ZnO/CdIn2S4光催化剂制备H2O2偶联苄胺氧化的超快电子转移秒吸收光谱研究
杨祎, 周欣, 谷苗莉, 程蓓, 吴珍, 张建军
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100064
光催化合成过氧化氢(H2O2)是一种至关重要的清洁能源转化过程,涉及对氧气的两电子还原。然而,这一过程常常受限于缓慢的水氧化反应,后者需要光生空穴的参与。为了应对此挑战,我们设计了一种双功能的S型ZnO/CdIn2S4异质结体系,将H2O2生成与增值的苄胺(BA)氧化反应进行耦合。在此双功能光催化系统中,CdIn2S₄中的光生电子可以高效地还原O2生成H2O2,而ZnO中的光生空穴则选择性地将BA氧化为N-亚苄基苄胺。得益于S型异质结的优势,相比于纯ZnO或CdIn2S4,优化后的ZnO/CdIn2S4光催化剂展示出显著更高的H2O2生成速率(386 μmol·L−1·h−1)和BA转化率(81%)。飞秒瞬态吸收光谱(fs-TA)结果说明,ZnO/CdIn2S4复合材料在光的激发下,在ZnO导带(CB)和CdIn2S4价带(VB)之间发生超快S型电子转移。此外,ZnO的VB空穴和CdIn2S4的CB电子的及时消耗,有助于加速ZnO/CdIn2S4 S型异质结界面中的电荷转移。本文中ZnO/CdIn2S4 S型光催化体系的创新设计为高效的双功能异质结光催化系统的开发提供了新的思路,并引入了一种利用fs-TA光谱研究S型异质结的新方法。
关键词: 光催化产H2O2, S型异质结, 选择性苄胺氧化, fs-TA光谱, 电子转移动力学
高校有机化学基础课程思政建设探索
肖志昌, 李晓慧, 张伶, 刘卉闵
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308058
有机化学是高校的一门基础课,它不仅为本科生提供核心知识和技能,同时也为其顺利走上科研和就业之路提供坚实的基础。以高校有机化学基础课程为例,探索“立德树人”总目标下“理念引领–铸牢素养–深挖案例–多元评价”的课程思政教育范式。多轮教学实践表明,该范式对提升学生思政素养具有有效性和可行性,并有望成为农林院校基础课程的思政新范式,在其他课程中推广。
关键词: 有机化学, 课程思政, 范式, 素养
高校大型仪器开放实验室网络培训体系的探索
封振宇, 曹照真, 占金华
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311016
大型仪器在高校人才培养和科研测试服务中发挥着重要作用,系统的培训体系是高校大型仪器共享平台高效运行的基本保障,也是高校推进一流教育和拔尖人才培养的客观要求。系统性规范化的网络培训模式有利于提升培训的效果。通过构建包含安全培训及考核、仪器使用培训及考核、仪器原理及应用技巧、仪器测试成果与前沿展示互动交流于一体的网络资源平台,探索基于此平台的培训管理体系和长效完备的学习支撑体系,为高校大型仪器开放共享与人才培养体系建设提供了新思路。
关键词: 高校实验室, 大型仪器, 网络培训, 开放共享
新时期高校实验技术队伍建设的实践与探索
赵浩, 高珍, 李维红
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310122
化学基础国家级实验教学示范中心(北京大学)始终鼓励实验技术人员在完成教学支撑工作的基础上,结合个人专业特长和兴趣爱好参与其他工作。本文主要介绍了近年来技术人员在参与实验教学及教学改革、教学仪器研制与改进、实验室建设及社会服务等方面的具体做法,通过调动实验技术人员的主观能动性,释放个人创新潜能,促进技术人员素质的全面提升和个性化发展。
关键词: 实验技术队伍建设, 教学支撑, 个性化发展
高校化学实验教学的安全管理与实践探索
李芳, 刘阳, 韩杰, 邱晓航
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309009
为加强实验安全管理,从安全规章制度制定、实验安全培训与实验教学内容优化,以及安全急救实训三方面构建本科生化学实验安全系统。在实验内容改进方面重点介绍了设计绿色化学实验、经典实验内容安全化及高危实验虚拟化等方法。将安全管理贯穿教学全过程,不仅有效培养学生的安全意识,而且有利于提高学生的综合素质。
关键词: 化学实验安全, 安全制度, 安全培训, 教学优化

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