Au/Co3O4-ZnO催化剂上CO2-三醇羰基化合成三醇碳酸酯
李亚晋, 刘会敏, 马兰, 刘佳雄, 贺德华
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202308005
CO2与丙三醇羰基化合成丙三醇碳酸酯是一项前景广阔的CO2利用途径。尽管该反应可以通过热驱动的催化途径实现,但受热力学平衡的限制。在本研究中,我们开发了xAu/20Co3O4-ZnO系列催化剂,并引入太阳光辐射能量来实现光热协同催化反应,以突破热力学限制。由p型半导体Co3O4和n型半导体ZnO复合而成的Co3O4-ZnO氧化物具有异质结构,而负载于Co3O4-ZnO表面的Au纳米粒子具有局域表面等离子体共振(LSPR)效应。我们研究了xAu/20Co3O4-ZnO的可见光吸收性能、光生电子-空穴对分离效率以及Au添加对xAu/20Co3O4-ZnO催化剂光热协同催化性能的影响。此外,我们还研究了Au掺杂对xAu/20Co3O4-ZnO的体相和表面性质(晶相结构、形貌、比表面积、元素结合能、表面酸碱性、还原行为)的影响。研究结果显示,Au/20Co3O4-ZnO的异质结构有助于吸收可见光并提高电子-空穴对的分离效率。负载于Co3O4-ZnO表面的Au纳米颗粒约为50 nm,Au的加入改变了Zn和Co的电子密度,增强了Co物种的还原性,并增加了Co3O4-ZnO表面的氧空位。此外,Au纳米粒子的LSPR进一步提高了Au/20Co3O4-ZnO的可见光吸收能力,并改善了光生电子-空穴对的分离,从而提高了光热协同催化性能。在优化的条件下(150 ℃、5 MPa、6 h、25 W可见光照射),2%Au/20Co3O4-ZnO表现出良好的光热协同催化性能,丙三醇碳酸酯的产率为6.5%。这项工作有望为合理设计更好的CO2-丙三醇羰基化制丙三醇碳酸酯光热催化剂提供参考。
关键词: CO2利用, 丙三醇羰基化, 丙三醇碳酸酯, 等离子体金属, 光热催化
Au25-xAgx(PET)18(PET=2-苯乙硫醇)团簇基电化学传感器对溴磷的精确检测
秦建芳, 张玉莹, 贾李娟, 梁嘉奇, 杨宇星, 杨海英, 刘旭
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250378
面向农产品中有机磷农药残留的快速检测需求,我们基于酶抑制效应构建了一种金属团簇基电化学传感器NF/KbE-CS/Au25-xAgx@G/GCE,其中,NF、KbE、CS、Au25-xAgx、G、GCE分别代表Nafion、白芸豆酯酶、壳聚糖、Au25-xAgx(PET)18纳米团簇(PET=2-苯乙硫醇)、多层石墨烯、玻碳电极。该传感器中,Au25-xAgx@G复合材料不仅为生物酶的固定提供了理想基质,更凭借其优异导电性与双金属协同电催化效应,显著促进了界面电子传输,有效放大了检测信号。此外,通过Au25-xAgx@G与KbE-CS的协同作用,实现了对丙溴磷的高灵敏检测。测试条件优化后,该传感器对KbE活性的抑制率与丙溴磷质量浓度的对数在10~2 200 μg·L-1范围内呈良好的线性关系(R2=0.988 4),检出限低至0.064 μg·L-1。所构建的传感器表现出良好的重现性、稳定性与抗干扰能力,并成功应用于实际样品中的农药检测。
关键词: 复合材料, 电化学传感器, 丙溴磷, 酶抑制法
利用自制简易流动合成反应仪制备2-(4-氯亚苄基)二腈——推荐一个化学综合实验
王一诺, 干浥尘, 李珂宇, 徐大振
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202506036
连续流反应由于其操作安全、反应高效、环境友好等优点,近年来在合成领域中得到广泛应用。本实验设计了一种连续流反应,在聚苯乙烯材料上负载1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)作为可循环催化剂,催化4-氯苯甲醛与丙二腈间的Knoevenagel缩合反应,绿色、高效合成2-(4-氯亚苄基)丙二腈。本实验将教材中经典的有机反应与科研前沿相结合,在帮助学生巩固理论的基础上,引入新型的连续流反应激发学生的学习兴趣,鼓励学生对经典有机反应制备过程进行优化,培养善于思考、勇于创新的综合型人才。
关键词: 连续流反应, Knoevenagel缩合, 负载催化剂, 有机合成
超分子手性晶体工程
童金, 于澍燕
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308113
晶体工程学是在超分子自组装基础上发展起来的,跨越晶体学、材料科学、合成化学的交叉学科。超分子手性晶体工程属于晶体工程学的一大分支,运用晶体工程学原理和方法设计手性超分子合成子,构筑出手性超分子晶体材料,并进一步探讨对映体选择性识别分离和催化方面的应用前景。
关键词: 晶体工程学, 超分子手性, 手性超分子晶体材料, 手性构筑基块, 自组装
基于科研案例的计算材料实验设计
陈显飞, 张文涛, 杜海英
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202403112
创新教育是培养高素质创新型人才的内在需要。将前沿的科学研究成果和研究方法纳入到课堂教学中,可为学生提供更为丰富、实践性和前瞻性的教育体验。本实验设计涵盖计算材料学中的晶体结构模型建立、晶体结构优化、能带结构计算、化合物催化分解等操作步骤,帮助学生掌握第一性原理计算的基本原理、流程和分析方法,将理论结合实际的工程问题,培养学生使用现代工程工具和新型技术工具识别、分析、解决复杂工程问题的能力。
关键词: 第一性原理计算, 计算材料学, 材料学实验, 计算模拟软件
“物理化学”,品“古人智慧”
赵欣怡, 蒋海英
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202504068
中国古诗词中,许多看似浪漫的文学语言,实则暗含深刻的科学观察。例如李绅笔下的“锄禾日当午”,表面是简单的农事场景描绘,背后却引发思考:这究竟是农事经验的总结,还是违背科学规律的误判?再如周敦颐《爱莲说》里“出淤泥而不染”的莲花,为何能在污浊环境中保持洁净?这些疑问背后,恰恰是物理化学原理在自然现象中的生动体现。本文将以科学视角重新解读经典诗词,揭示古人智慧与自然规律的深层共鸣,深入挖掘传统文化与科学原理的内在联系,为理解古典文学和科学知识提供全新思路。
关键词: 传统文化, 古诗词, 物理化学, 科普
集成X射线、TEM和STM的晶体教学尝试
马宏伟, 张芳, 艾惠, 张妞, 彭绍春, 李晖
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308107
以Si晶体为例,介绍了一种结合X-射线、电子显微学和扫描隧道显微技术进行晶体学教学的尝试。主要是从基本原理、实验技术、实验结果等方面建立不同方法之间的联系,也说明其区别。目的是使学生能依据基本的晶体学原理、概念和数据,理解不同的晶体结构分析和表征方法提供的晶体学信息之间的区别和联系,达到融会贯通的效果。
关键词: 晶体学, 教学, X-射线, TEM, STM
以“”为中心的问题式实验教学改革
宰建陶, 陈虹锦, 魏霄, 张利, 马荔, 钱雪峰
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309023
基础化学实验不仅可以验证化学理论和训练实验技能,更应注重学生分析问题、解决问题能力的提升。针对基础学科拔尖学生的培养,我们本着因材施教的理念,开展了基础化学实验课程的教学内容、知识体系、教学方法的改革和实践。通过构建以“学”为中心、问题为导向的教学模式,系统提升实验教学在人才培养中的效果和作用。
关键词: 探究式课题研究, 创新能力培养, 基础化学实验
化学“101计划”——化学生物教材设计与建设
刘扬, 陈鹏, 刘磊
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202407085
化学生物学是化学“101计划”所布局建设的12门核心课程之一。作为一门研究生命进程当中化学本质与分子基础的前沿交叉学科,化学生物学涉及领域范畴广,知识跨度大;而伴随着化学生物学前沿的不断发展,如何建立系统的课程体系并兼顾不同专业学生的学习需求,为教材的设计建设提出了更高要求。为此,教材编者们通过调研比较不同化学生物学教材内容及课程设计,梳理总结化学生物学教材模块及知识点;从化学生物学的分子基础、核心技术及前沿应用三个方面,建立从理论到应用、从基础到前沿的化学生物学教学框架;在知识融合、内容深度、实践导向等方面展示创新特色。以交叉学科的发展和国家战略需求为出发点,力求呈现一本化学与生命科学、医学交叉融合的新型化学生物学教材,为学生带来兼具挑战性和启发性的学习体验。
关键词: 化学“101计划”, 化学生物学, 教材设计与建设
化学“101计划”化学测量实验课程设计
吴伟泰, 张来英, 淳远, 乔亮, 任斌
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202409031
“化学测量学实验”是教育部化学“101计划”4门核心实验课程之一。本文详细介绍该课程定位、课程目标、课程设计思路、课程模块、课程知识点和教学内容等。并介绍如何针对各自学校特色利用该课程提供的不同级次的实验进行重组和设计。旨在通过化学测量学实验推动拔尖基地高校和相关高校的化学实验教学的改革与创新,提升拔尖创新人才的培养质量。
关键词: 化学“101计划”, 化学测量学实验, 课程设计, 教学改革

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