【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311059
智能致动器具有将外界刺激转化为机械运动的能力,在软体机器人、人造肌肉、传感器、智能皮肤等领域具有广阔的应用前景。本新创实验通过在聚酰亚胺高分子膜表面涂覆聚二甲基硅氧烷预聚体,并喷涂石墨烯乙醇分散液,制备出一种可以利用高分子材料的热膨胀系数差异对光、电、热等刺激产生响应的超疏水智能材料。从中国传统剪纸艺术和仿生结构获得灵感,将所得超疏水材料加工成爪形构造和可变形集水装置,利用材料的超疏水性质实现其在强酸,强碱等复杂应用环境下的稳定运行。此外,通过调整刺激电流大小实现了材料致动能力的智能化编程,进一步提升了新创实验的可控性和应用性。本新创实验融汇无机化学、高分子化学、仪器分析和材料化学等多个化学学科,实现理论与应用的巧妙衔接。所选用的实验原料无毒且易得,符合绿色化学的要求,体现了实验的可持续性。通过开发新型材料的制备技术,有效提升了材料的致动性能,极大地拓展了材料的应用场景。该新创实验现象明显,操作过程趣味性强,有助于激发学生的科研兴趣,提高学生的知识应用水平,培养学生的创新意识,同时提升学生的综合素质。该实验对学生的学习和成长具有积极的促进作用。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310088
高校是培养有见识、独立思考能力和创新意识专业人才的摇篮。通过木材变磁铁的科研技能训练课程实验,提升了学生综合运用所学知识开展科学研究的能力。本实验内容不但使学生了解木材的相关知识,而且锻炼了学生独立操作科研仪器和分析谱图的能力,打开了学生在科研领域的新视野,激发了学生热爱学习和科学研究的内在动力。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202403058
在己内酰胺水解开环制备聚酰胺6的过程中会产生大量环状低聚物,其中环状二聚体易团聚,影响工艺安全和产品性能。因此了解环状低聚物的相关特性对保证生产工艺安全和提升产品品质十分重要。本文采用拟人的手法,生动形象地介绍了环状低聚物的特性,科普了环状二聚体的形成机制、晶型转变行为和危害,提出了工艺优化的方法。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202312048
以近期风靡大众的“酱香拿铁”为蓝本,创新性地以“美酒加咖啡”的双线结构展开,从乙醇和咖啡因的性质、对人体的作用机制、体内代谢途径等方面进行拟人化叙述,以期帮助读者了解背后的化学知识及对健康的影响,从而更科学、适度地摄入饮品。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202406078
以膏霜类化妆品的制备为切入点,针对不同知识背景的受众者,创新开发梯度科普实验。通过原创视频、科普宣传单、PPT讲解和现场指导,向中小学生、高中生、社会大众诠释乳化原理和化妆品相关知识,介绍化妆品制备过程。对于面向大学生的科普方案,则提升了实验的难度和深度;使大学生独立完成化妆品的制备和性能表征。本科普实验在推广实践中获得一致好评,有一定的实用意义和推广价值。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202411055
绿色有机化学合成设计已成为有机合成和制药领域的重点发展方向,本文基于绿色化学发展理念,设计了以空气中的氧气作为氧化剂、10-甲基-9-均三甲苯基吖啶高氯酸盐为光敏剂、三乙烯二胺为碱、三氯甲烷为溶剂,在456 nm波长下反应2 h,高效实现光催化安息香氧化制备二苯乙二酮,并将其应用于本科教学实验中,实现了科教融合。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202504013
以独特的视角,通过主人公的奇幻冒险,深入探索了3-甲基吲哚(粪臭素)这一物质。从臭豆腐的发酵过程,到香水调配中的应用,再到实验室中的人工合成,逐步揭示了粪臭素在自然界中的产生机制、气味变化的奥秘以及人工合成的具体步骤。旨在让读者不仅对粪臭素有直观的认识,更能深入理解其结构与制备方法,展现化学在日常生活中的奇妙与魅力。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202505103
本实验以“无机化学实验”钴离子配位反应为基础,面向大学二年级化学专业学生,开展热力学综合实验进阶应用。通过数字化手段改良热力学参数测定,探究温度、浓度对反应平衡及热力学参数的影响,为实验教学提供新思路。传统方法为使用分光光度计且学生手动代入公式计算,本实验采用数字图像技术(DIB)法引入尖端智能视觉机器人监测系统,实现信息的无缝捕捉与数据的连续记录,进而对RGB色彩模型数据进行高效提取。在数字显示和图像处理中,RGB颜色模式是一种基础且广泛使用的颜色系统,通过调整红、绿、蓝三原色强度生成可见光谱。在热力学参数测定的处理阶段,引入高级编程技术(如Python)替代传统手动计算。本实验共计四学时,通过构建以分析、建模、评价和创新能力为核心的高阶思维导向型一站式虚拟仿真实验平台,课中推进数字化实验,并共享创新成果于云端。通过15次实验检验,发现DIB方法与传统方法相比,具有较好的稳定性,从而证明智能视觉机器人结合DIB法测定热力学参数方法的可行性。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100174
本文采用静电纺丝与水热法相结合的策略,成功制备了具有双功能的TiO2/CdIn2S4 S型异质结光催化剂,用于耦合产氢与香兰醇(VAL)选择性氧化为香兰醛(VN)。实验结果表明,含0.5 wt% CdIn2S4的复合材料表现出最佳光催化性能,其产氢速率达403.36 μmol g−1 h−1,同时VAL转化率为90.99%。实验与密度泛函理论(DFT)计算证实,S型异质结结构可有效促进光生电荷的迁移与分离,显著提升电荷分离效率。在该体系中具有更强氧化能力的光生空穴被保留下来,用于催化VAL转化为VN,而具有更强还原能力的电子则用于光催化产氢反应。本研究提出了一种将光催化产氢与有机化合物选择性转化相结合的新策略,为开发高效太阳能驱动的新型光催化系统提供了创新思路。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202505011
基于新医科建设对创新型药学人才培养的要求,针对药学专业传统有机化学实验教学中以验证性实验为主,学生被动完成实验操作,缺乏对实验设计、反应机理及药物研发逻辑的系统性理解等问题,本研究构建了“理论奠基-创新设计-综合实践”三阶递进式项目化教学体系。以药学领域备受关注的香豆素查耳酮衍生物的创新合成为载体,通过理论教学与实验探索联动、合成方案创新设计、跨课程综合表征实践的系统训练,培养学生从分子设计到结构表征的系统科研思维和药学学科核心素养,为新医科背景下药学专业实验教学改革提供了创新范式。
