化学发光:炫实验探秘
张文骞, 杨智, 吴顺香, 杨磊, 顾榜
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202505037
从夜空星光到城市灯光,发光现象在生活中俯拾皆是,在各种发光现象背后,蕴藏着丰富的化学反应原理。化学发光作为一种特殊发光形式,与传统的热发光有别,它是化学反应过程中产生的能量以光的形式释放出来的现象。鲁米诺因结构简、合成易、水溶性优且发光量子效率高,常被用于液相化学发光试剂。双草酸酯具有化学稳定性强、发光性能优、安全性高、环保性好的特点,是一种优良的发光材料。本文以科学普及为鹄的,设计开展了一系列生动的化学实验,展现鲁米诺和双草酸酯的化学发光特性,探讨其在不同环境下的应用潜力,并借助简单的实验现象向大众呈现化学发光之趣。实验包括蓝绿光交汇的发光喷泉、模拟犯罪现场血迹的检验、光影流转的充气葫芦、墨韵生辉的发光毛笔以及黑暗中的蓝色玫瑰。通过这些趣美的科普实验,直观地展示了化学发光现象,进一步探讨了其在实际应用中的可行性,彰显化学之精妙。
关键词: 鲁米诺, 双草酸酯, 化学科普, 趣味性, 互动性
和光溢——铜纳米簇的光致发光现象
陈夏雪, 杨羽萱, 杨若琳, 王一竹, 刘红云
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308019
本实验自制谷胱甘肽与半胱氨酸分别配位的铜纳米簇(CuNCs),根据CuNCs光致发光原理,设计实验探究配体、氧化剂、pH、溶剂及温度对CuNCs光致发光的影响,并开发出科普实验试剂盒。本试剂盒携带方便、操作简单、安全性高,适合多种科普场景,能够满足具有不同梯度科普需求的人群,增强公众对纳米材料的了解,让公众感受到化学之美。
关键词: 铜纳米簇, 光致发光, 梯度科普, 多场景科普, 科普试剂盒
“酚”呈——推荐一个化学科普实验
何乐芹, 秦韵涵, 王静, 张玉宽, 董正平, 韩帅
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202502068
茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称,是形成茶叶色香味及构筑茶叶保健功能的主要成分。本实验以生活中常见的茶品为引,依据茶多酚的抗氧化性及金属离子络合作用,创新设计出基于茶多酚变色反应的“茶颜悦色”与“诗情‘化’意”系列实验。其中“茶颜悦色”实验主要面向小学生,通过颜色变化展示茶多酚的抗氧化性,互动讲解中国茶的品类和相关茶文化;“诗情‘化’意”实验主要面向有一定化学基础的中学生和大学生,展示茶多酚与金属离子反应的现象,互动讲解茶多酚的提取方法和工业应用,鼓励青少年积极参与科技创新。本设计实验过程简易,可实现居家操作,实验趣味性强、安全性高;同时将传统文化融于科普实验,有助于提升广大青少年的科学素养与文化修养。
关键词: 茶文化, 茶多酚, 天然产物, 科普实验, 电解
绿色合成具开放金属位点的金属机框架用于效捕获氨气
李平, 谭庚, 黄鑫, 孙福兴, 贾江涛, 朱广山, 刘佳, 李激扬
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250020
氨气是一种有毒气体,排放到空气中会对人类和环境造成不可估量的危害,制备廉价、绿色的氨气吸附材料对于氨气处理具有重要意义。本研究采用低成本的8-羟基喹啉-5-磺酸(H2QS)作为配体,通过简单的低温水热法合成了La3+基金属有机框架{[La4(QS)6(H2O)6]·18H2O}n (MOF-LaQS)。实验结果显示,MOF-LaQS在273 K、101 kPa条件下对氨气的最大吸附量可达228 cm3·g-1(10.2 mmol·g-1),且在极低压力(0.101 kPa)下仍能吸附48 cm3·g-1(2.14 mmol·g-1)的氨气。通过原位红外光谱和密度泛函理论计算证实了MOF-LaQS中开放的La3+金属位点是吸附氨气的关键位点,揭示了其高效吸附氨气的机理。
关键词: 氨气捕获, 金属有机框架, 开放式金属位点, 水热合成
共价机框架——新兴的机多孔材料
杨奔, 沈淑坤, 金普军, 罗雨佳, 胡鉴勇
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202502128
共价有机框架(COFs)是一类由有机分子通过共价键连接形成的有机多孔结晶聚合物。COFs具有开放的孔道、可定制的功能和出色的稳定性等特点,在气体吸附、催化、能源存储和生物等领域极具前景。本文将简要介绍COFs的定义和分类、合成方法、发展历史及在新兴领域的应用。最后,本文对COFs材料未来发展所面临的机遇和挑战进行了展望。
关键词: 共价有机框架, 多孔材料, 结晶有机材料, 化学合成, 应用
机胺、机膦、亚砜的构型翻转理解元素机化合物结构的影响因素
盛天祺, 杨雪楠, 李朝阳, 张韶光
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202505012
氮(胺)、磷(膦)、硫(亚砜)中心手性化合物虽同为sp3杂化构型,但其构型翻转能垒和速率差异显著,导致手性异构体分离难度不同。本文以三者为例,系统探讨影响翻转能垒的核心因素,指出根本差异在于中心原子本身。这凸显“元素性质决定结构反应特性”的元素有机化学基本规律,旨在引导学生建立基于电子结构的理解路径。
关键词: 手性胺, 手性膦, 手性亚砜, 构型翻转, 元素有机化学
机磷化合物喊冤录
王黔浪, 孙吉峻, 陈前, 赵全芹, 奚宝娟
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202405205
作为有机化合物的重要分支,有机磷化合物在农业生产、医药化工和环境保护等诸多领域发挥着重要作用。然而,社会上大多数人对有机磷化合物的了解局限于有机磷农药,并因其毒性而“谈磷色变”。本文运用拟人化手法,生动形象地介绍有机磷化合物中有机磷农药的中毒机制、解毒措施和安全使用的方法,同时也介绍了有机磷化合物的其他的广泛用途,旨在让读者在趣味阅读中对有机磷化合物和有机磷农药有更加充分的认识。
关键词: 有机磷化合物, 有机磷中毒, 乙酰胆碱酯酶, 科普
机电化学与化学教学
晏宏, 王文峰, 叶克印, 袁耀锋
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202407027
有机电化学被国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)列入2023年度化学领域十大新兴技术之一。作为基础化学的重要分支,电化学在本科阶段主要是在无机化学中的“氧化还原反应”和物理化学中的“电解质溶液”等章节介绍了电化学基础知识,但对有机电化学的知识却鲜有提及。本文主要介绍近年来有机电化学的研究热点,并探讨在本科教学中引入有机电化学相关知识的几点思考。
关键词: 有机电化学, 电化学合成, 氧化还原反应, 本科教学
二维共价机框架作为光催化剂在机合成中的研究进展
袁乐汪, 彭垚垚, 管宗杰, 方煜
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100086
二维共价有机框架(2D COFs)具有拓扑可调性、大比表面积、易于功能化以及出色的稳定性等特性,这些特性使得它们在多相光催化领域中的应用日益广泛。本文首先概述了2D COFs的合成方法,包括溶剂热、离子热、机械化学、微波辅助、声化学和界面合成方法。它简要介绍了影响光催化性能的各种因素,包括结晶度和稳定性、能带结构、电荷转移能力、孔径和比表面积以及光源。随后,讨论转向总结和分析2D COFs作为光催化剂在有机小分子转化反应(如光催化氧化、还原和偶联反应)中的进展。最后,对2D COFs在光催化有机转化领域面临的机遇和挑战进行了总结和展望。
关键词: 二维, 共价有机框架, 光催化, 氧化反应, 还原反应, 偶联反应
A propane-selective metal-organic framework for inverse selective adsorption propane/propylene separation
Shanqing YANG, Lulu WANG, Qiang ZHANG, Jiajia LI, Yilong LI, Tongliang HU
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250154
We report a robust pillar-layered metal-organic framework, Zn-tfbdc-dabco (tfbdc: tetrafluoroterephthalate, dabco: 1, 4-diazabicyclo[2.2.2]octane), featuring the fluorinated pore environment, for the preferential binding of propane over propylene and thus highly inverse selective separation of propane/propylene mixture. The inverse propane-selective performance of Zn-tfbdc-dabco for the propane/propylene separation was validated by single-component gas adsorption isotherms, isosteric enthalpy of adsorption calculations, ideal adsorbed solution theory calculations, along with the breakthrough experiment. The customized fluorinated networks served as a propane-trap to form more interactions with the exposed hydrogen atoms of propane, as unveiled by the simulation studies at the molecular level. With the advantage of inverse propane-selective adsorption behavior, high adsorption capacity, good cycling stability, and low isosteric enthalpy of adsorption, Zn-tfbdc-dabco can be a promising candidate adsorbent for the challenging propane/propylene separation to realize one-step purification of the target propylene substance.
关键词: metal-organic framework, propane/propylene separation, inverse selective adsorption separation

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