【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312016
酰胺合成是有机化学重要的研究方向之一。将国际前沿的酰胺合成方法引入到基础有机化学实验教学中可以丰富教学内容并促进本科教学与科研成果之间的融合。本文报道了一个以氮杂环卡宾催化醛的极性反转为知识重点的酰胺合成实验,以苯甲醛、亚硝基苯为原料,在无水无氧条件下实现了N-羟基-N-苯基苯甲酰胺的高效合成。该实验利用薄层色谱对反应过程进行监测,并通过红外、核磁共振波谱确定了产物结构。该实验具有操作简单、反应条件温和、高原子经济性、可重复性好等特点,非常适用于本科生实验教学。本实验将极性反转这一重要概念与氮杂环卡宾催化这一科学前沿有机结合起来,有利于激发和培养学生的科研兴趣。
【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。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310073
在pH = 5缓冲溶液条件下,对仅有Co2+、仅有Ni2+、Co2+与Ni2+混合三种情况下Co2+的萃取率进行了探究。结果显示单独萃取Co2+时萃取率高达75.47%;然而对于混合溶液,萃取率较单独萃取Co2+明显下降。通过系列对比实验发现Ni2+的存在对Co2+的分光光度测量造成了干扰。因此,在综合性实验中我们利用分光光度法针对Co2+的萃取率进行分析,以及对可能影响萃取率的因素——pH、萃取时间、萃取次数进行了探究,寻找最佳实验条件,提高萃取率。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230398
利用溶胶凝胶法制备出一种三角形Au@TiO2核壳材料。经过水热晶化,该材料膨胀至300 nm,壳层TiO2晶化为介孔锐钛矿相,但核心三角形Au颗粒的形貌保持不变。采用粉末X射线衍射(PXRD)、ζ电位、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、热重分析(TGA)、光致发光(PL)光谱、光电流(i-t)以及光催化降解技术,对样品的结构和性能进行了系统、详细的检测与分析。经过晶化处理的Au@TiO2在可见光波段的光降解亚甲蓝性能比未晶化时有了显著的提升, 1 mg·mL-1 Au@c-TiO2可以在可见光照射1 h后实现对60 mg·L-1亚甲蓝全降解。电子顺磁共振(EPR)测试表明·O2-和·OH两种自由基对光降解起到了很大作用。通过综合分析实验结果和时域有限差分(FDTD)分析,探究了催化反应的机理。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202506059
本文报道了一种无过渡金属参与的次磺酰胺氧化磺胺化,实现磺酰胺-亚磺脒分子的高效快速合成。非常适合作为高年级本科生综合实验教学,整个实验流程涵盖底物与产物的制备、反应进程监测与分离纯化、产物结构表征等。不仅可以系统提升有机合成与结构解析等核心实验技能;更通过引入原创性研究成果,激发学生科研探索兴趣,强化实践能力与创新意识,为复合型人才的成长奠定基础。该实验已经在本科生实验教学中进行了验证。
【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。
【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。
【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。
【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。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401005
“新医科”是一种从治疗为主到兼具预防、治疗、康养的生命健康全周期的医学新理念。本文依据“新医科”理念,针对《医学基础化学实验》教材中的“氧化还原反应和电极电位”部分实验进行了“医学-化学-生物”等学科的交叉、融合与创新,具体有:(1) 电池电动势的测量实验中用乙二胺四乙酸钠(Na4Y)代替浓氨水,实现样品体系中Cu2+/Zn2+浓度的变化;(2) 氧化还原反应与电极电位的关系实验中用维生素C (Vc)的C6H6O6 (氧化型)/C6H8O6 (还原型)电对替代Br2/Br−电对,实现不同电对氧化还原性质的对比研究;(3) 增设谷胱甘肽还原Fe3+的实验,实现医学热点—细胞铁死亡过程的跨界思考。通过系列改进使实验变得绿色环保和医教结合,对诠释基础化学中的“新医科”理念具有重要意义。
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