锰、铋共掺杂铌酸钠压电效应促进细胞增殖及抗菌
王世鹏, 解尚谕, 梁露娴, 王雪红, 魏杰, 王德强
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240094
通过水热法制备了锰、铋共掺杂铌酸钠压电骨修复材料。通过扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、压电力显微镜、电化学工作站、紫外可见近红外光谱仪、电子顺磁共振波谱仪等对该材料的微观形貌、组成结构、压电性能、声动力性能和类酶活性等进行表征。结果表明,该材料兼具压电性能和类酶活性,超声触发压电响应不仅促进细胞增殖,而且增强声动力和类酶活性,产生活性氧,协同杀死细菌/清除生物膜。
关键词: 压电效应, 声动力, 类酶活性, 细胞增殖, 抗菌
高性能Ta基卤化物电解质的共烧法制备
兰建成, 傅小兰, 范梅玲, 赵乃博, 周宇楠
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20260071
开发了一种高性能晶态Ta基卤化物电解质材料(命名为Cs-LTOC),并同步建立了其高效制备方法。结构分析表明,该异质相Cs-LTOC电解质主要由LiTaCl6、LiTaOCl4及Ta2O5三种物相组成。经过工艺优化,仅需在250℃下烧结3 h,所得电解质材料的离子电导率即可达9.02 mS·cm-1。将该电解质与高镍正极材料LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2(NCM83)匹配组装全固态电池后,展现出优异的电化学性能:在0.1C (1.0C=200 mA·g-1)、0.3C、0.5C、1.0C、2.0C、3.0C和5.0C倍率下,NCM83正极的放电比容量分别达到221.7、212.1、205.9、195.2、183.1、174.8和160.8 mAh·g-1,并在5.0C倍率下循环1 900次后,容量保持率仍高达81.2%。
关键词: Ta基卤化物电解质, 共烧法, 批量制备
神奇“魔法条”之新冠病毒的快速检测
杨迪, 魏嘉怡, 翟红, 王昕, 孙太明, 宋浩乐, 王海雁
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312023
胶体金作为商业化的即时检验POCT (point-of-care test)免疫层析技术中最广泛的标记物之一,具有显著的颜色特征,后期无需可视化改造,且形态稳定、环境友好。本文试纸条制作过程简单,不需要大型贵重仪器。采用柠檬酸三钠还原氯金酸制备胶体金,将胶体金标记在新冠病毒的核衣壳N蛋白抗体上,通过在免疫层析试纸条可视区形成类似三明治结构的抗体-抗原-抗体夹心复合物,并以此复合物的红色检测线作为新冠病毒的定性分析依据。该检测方法裸眼可测、操作简单、且快速(10 min)、灵敏(检测限为0.5 ng·mL-1)、低成本(每条不超过5元)。实验过程可以引导学生体验生命体系中抗原抗体相互作用引发的特异性生命化学反应,激发学生对化学、生物、生命科学和纳米材料等学科相互融合的可视化快检技术的浓厚研究兴趣。
关键词: 胶体金, POCT, 免疫层析, 新冠病毒
钾、氯离子共掺杂纳米Li2FeSiO4/C正极材料的电化学性能
张庆堂, 吴小雨, 王征, 王晓梅
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240115
利用K+、Cl-共掺杂来优化纳米Li2FeSiO4/C正极材料的结构及电化学性能,通过固相反应制备了纳米Li2-xKxFeSiO4-0.5xClx/C (x=0、0.01、0.02)正极材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和恒电流充放电等对比研究了3种正极材料的微观结构特征和电化学性能。研究表明纳米Li1.99K0.01FeSiO3.995Cl0.01/C正极材料的晶面间距和晶胞体积最大,颗粒粒径最小,平均粒径为32 nm。这些特定的微观结构使其表现出最优的电化学性能。纳米Li1.99K0.01FeSiO3.995Cl0.01/C在0.1C下的首次放电比容量高达203 mAh·g-1,在1C下充放电循环100次的容量保持率为97.72%。
关键词: 锂离子电池, 正极材料, 硅酸亚铁锂, 共掺杂
氮磷共掺杂石墨烯气凝胶载钌析氢电催化剂的制备与性能
贾海浪, 路玉杰, 吉鹏程
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250021
以常见的廉价工业氧化石墨烯(GO)为原料,利用尿素和NaH2PO4在高温下热解,制备得到N/P共掺杂的还原氧化石墨烯(N/P/rGO)。N/P共掺杂使rGO的电子结构得到了优化,创造了更多的活性位点。进一步通过水热还原法将N/P/rGO构建成了具有三维网络化结构特征、负载低含量金属钌纳米颗粒的石墨烯气凝胶(Ru/N/P/rGO)。得益于N/P共掺杂、三维石墨烯气凝胶结构以及低含量、超分散的钌纳米颗粒等优势,Ru/N/P/rGO显示出了优异的析氢反应(HER)催化性能,并且具有良好的pH适应性。在碱性条件下,Ru/N/P/rGO在10 mA·cm-2时的过电位仅为9 mV,Tafel斜率低至42 mV·dec-1,性能远超商业化的Pt/C(30 mV,10 mA·cm-2)。在酸性条件下,Ru/N/P/rGO在10 mA·cm-2时的过电位为57 mV,Tafel斜率为47 mV·dec-1,同样具有高的电化学活性面积和低的电荷转移阻抗,性能几乎与商业化Pt/C无异。
关键词: 析氢反应, 氮掺杂, 磷掺杂, 钌, 石墨烯
育人铸魂,固本拓新,多元融合——面向新农科化学类卓越人才培养的创新与实践
彭进松, 郭丽, 赵公元, 宋海岩, 陈大树, 孙忠晖, 陈春霞
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202506073
以高等农林院校化学类卓越人才培养为研究对象,针对涉农高校化学学科“厚基础、强实践、重创新”的育人目标,构建了“育人铸魂、固本拓新、多元融合”三位一体的创新培养模式。首先,以“立德树人”为根本,通过“教师思政-课程思政-专业思政”一体化设计,将家国情怀与创新能力培养深度融合,打造课程、科研、实践、产学研联动的思政育人体系;其次,重构“宽口径、厚基础、强特色”的课程体系,以合成化学、阻燃化学、植物化学等模块为核心,突出学科前沿与农林产业需求衔接,形成“固本拓新”的多元教学体系;最后,以“研究型-应用型-国际化”分层培养为抓手,通过“科教-产教-赛教”三维融合路径,强化学生创新思维与实践能力。实践表明,该模式解决了农林院校化学类人才培养中思政引领不足、产教协同薄弱、学科特色不显著等问题,有效提升了学生服务新农科建设的专业素养与创新能力,为培育新质生产力、支撑教育强国战略提供了可推广的范式。
关键词: 高等农林院校, 新农科, 化学类, 卓越人才培养
融入探究和思政特色的新胶体电泳实验
李运超, 陈珊莹, 綦可, 霍康宁, 李淑欣, 李晶怡, 魏盈, 范楼珍
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308063
本案例以解决传统Fe(OH)3胶体电泳实验中存在的胶体废液浪费、缺乏探究性以及思政育人难融入等局限为出发点,通过发展胶溶法、引入表面带不同电荷AgI胶体制备及其带电性质自主判断环节,守正创新,赋予该实验项目以资源节约、绿色环保、富有探究性等特色。尤其重要的是,本案例通过综合采用任务驱动自主学习、翻转课堂、研讨启发等多种教学模式,将经典基础物理化学实验与提高我国数量巨大但来之不易的钢铁资源的循环利用率和改变学生对胶体带电性质的固有认识有机结合起来,在潜移默化中弘扬/培育了学生“绿色”化学理念、可持续发展责任担当、科学辩证思维素养以及创新精神等。本案例已初步推广应用于本校的胶体电泳实验教学中,教学反响热烈,达到了专业知识、技能传授与课程思政育人相济相长的教学效果;为提升传统实验的专业育人和思政育人效果提供有益借鉴。
关键词: Fe(OH)3胶体, 胶体电泳, 胶溶法, AgI胶体, 表面电荷性质, 绿色化学, 探究性学习, 课程思政
新实验开发:废弃PET塑料的电催化升级再造
赵彤彤, 王嫣, 秦时月, 徐亮, 栗振华
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309003
本实验设计了一种利用可再生能源提供的电能驱动的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料电催化升级再造策略,将废弃PET塑料成功转化为对苯二甲酸、二甲酸钾等高附加值化学品,同时联产氢气(H2)。具体实验过程包括:首先通过水热法将PET塑料进行降解得到对苯二甲酸和乙二醇单体,随后利用自制的水滑石(LDH)催化剂将乙二醇选择性电催化氧化为甲酸盐同时阴极联产H2,最后将反应液经酸化、减压过滤、旋蒸、真空干燥等分离提纯步骤得到二甲酸钾和对苯二甲酸产品。本实验是将科研成果引入教学的典型案例,不仅为废弃PET塑料资源的绿色升级再造提供了新思路,而且有利于培养学生的科学思维能力,激发科学研究的兴趣。
关键词: 电催化, PET塑料, 二甲酸钾, 氢气, 水滑石
“新医科”背景下大学化学实验课程改革的探索与实践
郭今心, 张树永, 朱荣秀, 徐政虎
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311062
聚焦“新医科”人才培养目标,针对医学院校传统大学化学实验课程教学普遍存在的问题,从教育理念、教学内容、教学模式和评价体系四个方面对实验课程进行改革实践,创建学生主动学习、合作学习和探究学习的新模式,强调课堂内外的深度融合,探索建立中国特色的大学化学基础课程支持医学人才培养的新模式。
关键词: 新医科, 大学化学实验, 教学改革, OBE理念, 学生为中心
新农科背景下无机化学课程教学改革探索与实践
张元红, 姜林, 王艳芳, 苗成霞, 张丽丽, 李怡靖, 段俊玲, 侯菊英, 侯芹, 万福贤
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312060
新农科建设背景下,将公共基础课与农业元素交融创新,优化教学方法,是推进农科特色基础课程改革的重要途径。课程组在融合农业特色教学内容,融入“农味”思政元素,构建“以学为中心”的自主、合作、探究型教学模式等方面进行了探索和实践。通过教学改革与实践,实现了化学知识与农科专业知识的有机融合,有利于提高学生解决农业领域问题的能力,为新时代农林卓越人才培养提供支撑。
关键词: 新农科, 农业元素, 课程思政, 教学模式

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