【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202402059
由于化学热力学知识抽象,因而被认为难以进行课程思政。本文以其中“化学反应热”教学内容为例,给出我们“润物细无声”地把思政元素融入教学的实践过程,以及实现对学生知识-能力-素质“三位一体”培养目标的点滴经验。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202304078
将胶州湾跨海大桥材料的腐蚀防护研究作为实际应用案例引入物理化学实验教学。通过结合工程实际改进实验,增加了相关材料在不同腐蚀介质中的腐蚀行为研究等内容,对相关材料及几类防护措施的防护效果进行了比较研究。实验将原物理化学实验中涉及的线性扫描伏安(极化曲线测量)和电化学阻抗方法进行了组合,对Q235和Q275两种合金钢、锌合金和镁合金两种牺牲阳极材料、无涂层和有环氧涂层的钢铁在模拟海水和真实海水两种电解质溶液环境中的腐蚀性能和防护效果进行了研究。改进后的实验可以增强学生学以致用的意识,增强他们对工程问题的综合性和复杂性的认识,还可以培养团队意识和合作能力,通过培养腐蚀防护意识和绿色环保意识强化学生的学科素养和社会责任感。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100152
二维共价有机框架(COFs)被认为是最具太阳能驱动制氢潜力的晶态多孔材料之一,但通常需要引入贵金属助催化剂来提升其析氢能力。本研究通过简单溶剂热合成法,在典型二维共价有机框架TtTfp-COF表面生长金属硫化物,成功构建了独特的S型异质结结构TtTfp-COF/NiS复合材料。该结构中,棒状NiS的线性结构更稳定且便于后续表面修饰,同时提供关键活性位点并促进电子高效转移,显著提升析氢效率。共价有机框架通过控制前驱体与配体的空间排布,增强了载流子传输效率。实验结果表明,NT-20样品析氢速率可达5978 μmol·g−1·h−1,较原始TtTfp-COF (520 μmol·g−1·h−1)提升约11.5倍。此外,该材料在420 nm光照下表现出1.96%的显著量子效率。实验结果与理论分析共同证实了光催化析氢速率的提升,并深入阐明了S型异质结内的电荷转移机制。本文为非贵金属COF基光催化剂的设计开发提供了新思路,通过无机与有机材料在光催化中的协同组合,为S型异质结的构建提供了新见解。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202505090
本文以“数据驱动制备低成本高效电解水催化剂”科研实验为对象,针对科研实验用于本科及研究生教学存在的过程繁复、周期冗长、设备昂贵等痛点,创新性地融合线上平台、数据驱动、数值模拟、人机互动、虚拟仿真及远程控制自动化装置等数智技术。通过在实验设计、操作实施、数据分析等不同环节精准部署数智手段,充分挖掘科研实验前沿性、实用性、创新性、跨学科及多技能培养优势,将其转化为契合本科及研究生教学需求的综合化学实验。组合数智技术的加持缩短了65%实验周期,使学生能有限的教学学时内体验高水平科研实验的完整过程。学生对数智化实验给予了肯定评价,参与评价的学生均认为数智化改造有助于他们理解实验原理和顺利完成实验。其中,85%认为数智化实验更能激发他们参与的积极性,52%认为有助于他们了解科研实验流程,60%产生了进一步了解和学习数智信息技术的意愿。教学实践表明,该数智化改造方案有效提升了实验教学效率,助力化学专业本硕阶段学生的科研思维构建、综合实验能力一体化培养,为高校化学实验教学改革提供了新思路与实践范例。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202406035
借助研究手段,将理论与实践课程内容深度融合,对我校大学一年级学生的分析化学课程进行了多维度研究性教学模式改革。此模式有效提升了学生的主动学习能力,培养了他们处理信息和解决实际问题能力,促进了从浅层学习向深度学习的转变。希望为化学基础知识不系统,研究能力薄弱的低年级学生进行研究性教学提供些许参考。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240176
Electro-copolymerized film containing ruthenium complexes as electron-transfer (or redox) mediators and water-oxidation catalysts by an oxidative copolymerization method is presented. The addition of the redox mediator significantly improved the electrocatalytic water-oxidation activity and reduced the overpotential to 220 mV. The prepared electrode showed a water-oxidation catalytic rate constant kobs of 31.7 s-1 and an initial turnover frequency of 1.01 s-1 in 1 000 s by potential electrolysis at 1.7 V applied bias vs NHE (normal hydrogen electrode). The kinetic isotope effect study suggests that the catalytic water oxidation reaction on the electrode surface occurs via a bimolecular coupling mechanism.
