【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。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240281
针对二维单层BiOI纳米片的晶格热导率及其声子输运性质进行了深入探究。通过结合第一性原理计算和玻尔兹曼输运理论,系统地分析了单层BiOI纳米片在不同温度下的声子群速度、格林艾森参数、三声子散射率和散射相空间等关键物理量。计算结果显示,单层BiOI纳米片在室温下的本征晶格热导率约为4.71 W·m-1·K-1,当温度升高至800 K时,其热导率显著降低至1.74 W·m-1·K-1。面外声学支(ZA)、横向声学支(TA)和纵向声学支(LA)声子模式在所研究的温度范围内对晶格热导率的贡献几乎相等。低晶格热导率的物理根源归结于低声子群速度、强烈的声子-声子散射过程以及较低的德拜温度。此外,还探讨了单层BiOI纳米片的电子结构,确认了其具有半导体特性,并且间接带隙约为2.16 eV。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310102
平衡核间距在研究双原子分子性质中有着非常重要的地位,通过光谱实验和量子化学计算都可以得到其平衡核间距。H2是最简单的双原子分子,本文将以它为例介绍求同核双原子分子平衡核间距的光谱实验方法,包括拉曼光谱、电场诱导偶极矩跃迁光谱和四极矩跃迁光谱,并介绍其薛定谔方程的求解历史,尤其是平衡核间距和键解离能。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240036
采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和六亚甲基亚胺(HMI)组成双模板体系,以气相二氧化硅为硅源,在150 ℃下动态原位合成了薄层的MWW型MCM-22分子筛纳米片,并考察了CTAB添加量对分子筛产物的影响。采用粉末X射线衍射(PXRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、高倍透射电子显微镜(HRTEM)、吡啶红外(Py-IR)和2,6-二叔丁基吡啶红外(DTBPy-IR)测试方法对合成的分子筛样品进行表征。结果表明:采用双模板体系可以制备出5~10 nm的薄层MWW型纳米片。同时,通过偏三甲苯异构化反应对样品的催化性能进行了表征,催化结果显示样品d-MWW-4%CTAB具有较好的催化性能,其中偏三甲苯的质量转化率、均三甲苯质量收率及均三甲苯选择性分别为34.97%、22.42%和64.09%,这主要归因于薄层纳米片MCM-22具有的较大外表面积和片层间形成的晶间介孔结构。
【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。
【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。
【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 3d的d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。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202408004
金属-载体强相互作用(SMSI)是多相催化中的一个重要概念,其发生可以显著提高催化剂稳定性并可能调变催化剂性能。然而,由于SMSI效应一般是可逆的,在与其构建的氧化还原条件相反的情况下会发生消退,因此其应用一般需要反应条件与构建条件相同或接近,因而受到限制。本研究报道了在羟基磷灰石负载的Rh催化剂(Rh/HAP)体系上构建的氧化型SMSI(O-SMSI)在还原性环境—糠醇加氢中的应用。通过CO吸附原位漫反射红外傅立叶变换光谱和电镜表征,发现经过500 ℃的高温氧化处理后在Rh/HAP催化剂上形成了O-SMSI效应,该效应伴随着载体对Rh颗粒的包裹行为。在O-SMSI作用下,Rh物种稳定存在于载体表面,其烧结和液相反应下的流失被显著抑制,因此催化剂在循环测试中表现出了稳定的糠醇转换活性和环戊酮选择性。另外,我们还观察到,Rh/HAP体系上的O-SMSI效应及其伴随的包裹行为只是部分可逆而非完全可逆。即使在高达600 ℃的高温还原后,部分SMSI效应仍然保留,确保了催化剂在还原反应中的稳定性。这一发现极大地拓展了SMSI催化剂的应用范围,并为稳定的加氢催化剂的研发提供了新途径。