夯基础、实践的化工原理教学创新初探
李昱, 宋兰兰, 张红秀
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312087
针对在“化工原理”教学活动中所面临的学生“难理解、难应用、难坚持”三难痛点,教学团队基于OBE教学理念,“多维度、全方位”丰富理论教学体系,“夯基础、强实践”培养化学工程思维,“多项目、众主体”合理化教学评价,在摸索中推进了“化工原理”课程教学改革创新,有效强化了学生的创新能力、实践能力与工程思维,团队教师在推进教学创新改革的同时,积极参与教学研究、参加各项教学赛事,教学能力得到有效提升。
关键词: 化工原理, 教学创新, OBE教学理念
Co/Mn/Mo掺杂加速NiSe2重构以提高电催化尿素氧化性能
雷明杰, 胡文婷, 林可心, 孙秀娟, 张澔珅, 钱烨, 康彤玥, 吴秀琳, 廖海龙, 潘园, 张玉微, 魏笛野, 高平
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100083
尿素氧化反应(UOR)是一种很有前途的可再生能源生产技术,为电解水制氢提供了有效的替代方案,因此开发高效稳定的UOR催化剂至关重要。本文通过NaBH4还原和硒化策略合成了富含Co、Mn和Mo的硒化镍催化剂(NiCoMnMo-Se),该催化剂具有球形纳米颗粒与纳米片共存结构。X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见分光光度法(UV-vis)和原位bode相图表明,Mn和Mo的协同效应调节了Ni/Co的电子结构,提高了硒化物的电导率并加速加速电荷转移动力学,从而促进Ni2+/Co2+快速转变为活性Ni3+/Co3+,并显著降低了NiCoMnMo-Se的起始电位。在UOR过程中,大部分Mo和Se被氧化成钼酸盐和硒酸盐溶解在电解质中,暴露出更多的Ni(Co)OOH活性位点,从而加快UOR反应。另外,Mn的引入稳固了活性位点,极大地增强催化剂的整体稳定性。正如预期的那样,NiCoMnMo-Se催化剂在UOR过程中表现出优异的电催化和稳定性性能,在仅1.38 V vs. RHE (相对于可逆氢电极)的电位下实现了50 mA·cm−2的电流密度,并在50 mA·cm−2电流密度下运行50 h后电压仅上升3.0%。当NiCoMnMo-Se和商业Pt/C组装成用于碱性尿素电解的双电极体系时,它只需要1.59 V vs. RHE便达到50 mA·cm−2
关键词: 尿素氧化反应, 制氢, NiCoMnMo-Se, 协同效应, 尿素电解, 镍基硒化物
Post-synthetic modification strategy to construct Co-MOF composites for boosting oxygen evolution reaction activity
Haifeng ZHENG, Xingzhe GUO, Yunwei WEI, Xinfang WANG, Huimin QI, Yuting YAN, Jie ZHANG, Bingwen LI
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250029
The poor electrical conductivity of metal-organic frameworks (MOFs) limits their electrocatalytic performance in the oxygen evolution reaction (OER). In this study, a Py@Co-MOF composite material based on pyrene (Py) molecules and {[Co2(BINDI)(DMA)2]·DMA}n (Co-MOF, H4BINDI=N,N′-bis(5-isophthalic acid)naphthalenediimide, DMA=N,N-dimethylacetamide) was synthesized via a one-pot method, leveraging π-π interactions between pyrene and Co-MOF to modulate electrical conductivity. Results demonstrate that the Py@Co-MOF catalyst exhibited significantly enhanced OER performance compared to pure Co-MOF or pyrene-based electrodes, achieving an overpotential of 246 mV at a current density of 10 mA·cm-2 along with excellent stability. Density functional theory (DFT) calculations reveal that the formation of O* in the second step is the rate-determining step (RDS) during the OER process on Co-MOF, with an energy barrier of 0.85 eV due to the weak adsorption affinity of the OH* intermediate for Co sites.
关键词: pyrene, metal-organic frameworks, composite catalyst, oxygen evolution reaction, density functional theory
Crystallinity and oxidation degree tuning of Ru for alkaline hydrogen oxidation
Yuanjun LIU, Jiayang JIANG, Rui WANG, Jiangnan HU, Chaoyi YUAN, Xingmei GUO, Junhao ZHANG, Guoxing ZHU
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250373
Developing high-performance electrocatalysts for the alkaline hydrogen oxidation reaction (HOR) is essential for advancing alkaline hydrogen fuel cells. Here, we report the synthesis of ruthenium (Ru) catalysts with tuned crystallinity and oxidation degree. By combining template-assisted synthesis with controlled thermal treatment, amorphous, partially crystalline, highly crystalline, and partially oxidized Ru products were successfully obtained. Catalysts with moderate crystallinity and partial oxidation exhibit enhanced catalytic activity toward the alkaline hydrogen oxidation reaction. The optimized Ru-RuO2 catalyst achieved a mass activity of 81.66 mA·mgRu-1, which was 2.27 times that of commercial Pt/C under identical conditions. The improved activity is attributed to the synergistic effect of moderate crystallinity and partial oxidation, which favors a favorable Tafel-Volmer reaction pathway.
关键词: hydrogen oxidation, Ru catalyst, crystallinity, fuel cells, catalytic activity
“认知体验-固本基-前沿创新”——复旦大学化学实验课程体系的建设与实践
刘莎莎, 刘永梅, 李有琴, 王娟, 孙立森, 张晋芬, 高翔, 孙兴文
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202405095
化学国家级实验教学示范中心(复旦大学),把培养一流本科生作为坚定目标和不懈追求,广泛吸收国内外先进的教育教学理念,聚焦国家社会对人才的需求,增强课程体系化建设,深化内涵,拓展外延,经过多年教学探索、建设和实践了“认知体验-固本强基-前沿创新”的进阶化学实验课程体系。在国家“教育数字化”战略发展方向,持续推进数字化教育资源,践行创新培养,优化和强化示范平台建设,实现中心的可持续发展。
关键词: 认知体验, 固本强基, 前沿创新, 数字化教育, 可持续发展
以实践育人,以实境技:仪器分析实验教学改革实践与探索
陈红云, 李国然, 刘阳
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202601047
在化学、材料科学等前沿领域,定性定量分析技术已成为驱动学科发展和提升科研与工程实践水平的关键。仪器分析实验,正是培养学生掌握这门跨学科“通用语言”的核心环节。然而,传统仪器分析实验多侧重于原理认知与基础操作,与科研和工程实践存在显著差距,难以有效支撑实践型人才的培养目标。针对这一教学痛点,开展仪器分析实验的教学改革显得尤为重要,这是打破课堂教学与真实实践之间壁垒、系统构建两者有效衔接桥梁的关键。因此,本文以“实践育人”理念为指导,引入真实场景设计了一个开放探究型仪器分析实验项目——市售膳食补充剂中微量元素的测定。该实验内容包含引导式预习、开放式讨论、探究式实验三部分。实验重点聚焦谱线干扰的应对和方法可靠性的探究,使学生理解谱线选择和方法质量监控对于微量元素分析的重要性,培养学生设计并建立一个面向实际应用的、科学完整的电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)检测流程。教学实践结果表明,贴近生活的实验对象和未知的实验结果,极大提高了学生的学习兴趣,同时也提高了学生的思考能力、表达能力和实践能力。
关键词: 实践育人, 仪器分析, 电感耦合等离子体发射光谱, 微量元素
“厚基础、能力、深潜质”高分子材料与工程专业一流本科人才培养方案的构建与实践
赖学军, 张安强, 王涛, 吴水珠, 张广照
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202407012
当前高分子材料与工程专业本科生存在基础不扎实、创新能力不足、发展潜力未得到充分挖掘的问题。华南理工大学在高分子材料与工程专业2017版本科培养方案修订中,大幅提高“物理化学”“有机化学”等基础课程课时,优化实践环节和增加特色课程,构建了具有“厚基础、强能力、深潜质”特色的一流本科人才培养方案。结合工程教育认证要求及七年来的实践经验,我们还对培养方案进行了持续改进,在人才培养和专业建设方面取得显著成效。本文简要介绍该方案的修订和实践成效。
关键词: 高分子材料与工程, 培养方案, 基础化学, 工程教育认证
钴―氧键合作用提升缺陷型Co2MnO4酸性析氧反应稳定性
谢静宜, 吕千喜, 乔韦珍, 卜辰宇, 张昱声, 翟雪君, 吕仁庆, 柴永明, 董斌
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202305021
通过实验和理论已经验证钴基氧化物是一种很有前景的析氧反应(OER)催化剂。然而,普通的钴基催化剂在酸性环境中非常不稳定,在酸性电解质中容易被腐蚀。因此,在目前的研究中,设计出能在强酸性条件下同时保持活性和稳定性的析氧催化剂是实现大规模工业制氢应用的一项重要挑战。因此,我们报道了通过在四氧化三钴的尖晶石晶格中引入锰(Mn)从而产生富含缺陷的催化剂(CoMn1O),它在酸性电解质中具有较长的使用寿命。我们利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和能量色散光谱(EDS)元素图研究了晶相结构和化学价态。在引入锰后,由于局部晶体结构的改变,产生了大量的缺陷。此外,随着锰含量的增加,可以观察到Co 2p光谱的红移,这表明Co的总价逐渐增加,形成了更稳定的Co―O键。此外,当Mn与Co的比例达到1(CoMn1O)时,目标催化剂表现出良好的OER活性,在10和50 mA∙cm−2时,过电位分别为415和552 mV。详细的物理表征和电化学测试表明,CoMn1O比不含锰的Co3O4(CoMn0O)能稳定4倍以上的时间。这可以归因于锰的引入调节了Co的电子密度偏向O,从而形成更稳定的Co―O键。Mn可以通过延缓Co活性位点的氧化速率来促进酸性氧的进化,并进一步提升稳定性。密度泛函理论(DFT)计算进一步分析了CoMn1O和CoMn0O的电子结构。与CoMn0O相比,CoMn1O中Co 3dd带中心(εd)向费米能级(EF)移动。这表明CoMn1O通过加强与OER中间物的键合作用从而降低了反应能垒。本研究为设计非贵金属电催化剂实现高效稳定的酸性析氧提供有前景的策略。
关键词: 中空结构, 钴锰尖晶石氧化物, 钴锰普鲁士蓝类似物, 酸性析氧反应
基础重交叉融合的药学创新人才培养探索与实践——以中山大学药学院为例
吴一诺, 尹胜, 胡文浩, 欧田苗
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202412016
中山大学药学院坚持以“立德树人”为根本任务,以培养复合型药学创新人才为目标,结合药学学科发展现状,以学生发展为中心,积极融入新医科建设。强化以化学、医学和生物学为基础的本科人才培养体系,深入推进课程体系建设和一流课程建设,构建“三全育人”和“五育并举”的新发展格局,全面推进以交叉融合为特征的创新型药学拔尖人才培养,努力培养具有深厚理论基础、优秀科学素养、卓越创新能力和宽广国际视野的药学精英人才。
关键词: 创新型药学人才, 学科交叉, 线上线下混合式课程
等离子体金纳米双锥局域电场促进共价有机框架光催化析氢研究
邓玉金, 陈怡爽, 张礼杰, 金辉乐, 杨云, 徐全龙, 王舜
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100193
将等离子体金属纳米晶与半导体光催化材料复合是一种提升其光催化性能的有效策略。然而,由于局域表面等离子体共振(LSPR)效应复杂的物理化学行为,其活性增强机制仍不明确。本研究通过原位生长策略精确合成了具有强局域电场(LEF)的金纳米双锥体(NBs),并将其封装在TpBD-COF中。实验表明,优化后的AuNBs/TpBD-COF复合材料表现出良好的光催化产氢性能,420 nm波长下的表观量子效率(AQE)达到0.58%。电磁场模拟和飞秒瞬态吸收光谱证实,强的局域电场有效促进了电荷分离激子的形成,从而为TpBD-COF产氢过程提供更多热载流子(高能电子/空穴对)。本研究工作为探究LSPR效应提升COF基光催化性能提供了深入见解。
关键词: 共价有机框架, 局域表面等离子体共振, 光催化产氢

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