梦游矿物中药王国
杨天成, 杨炀, 屈春花, 储瑞, 夏悦
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202403015
矿物类中药主要成分为无机化合物,其源于中国古代炼丹术,是中国传统药物的三大类别之一,也是中药学专业无机元素化学的重要讨论对象。本文通过一个小故事对部分重要的矿物中药进行了介绍,结合矿物药炮制过程中的化学变化引导人们进一步熟悉相关元素的性质,认识矿物药中无机元素的药效作用,增进对中药学和化学之间联系的认识。
关键词: 矿物药, 石灰, 石膏, 朱砂, 砒霜
植物色素王国奇遇记
郑春阳, 刘石瑀, 衣诺, 商虹
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308085
植物色素是存在于植物细胞中的天然有机化合物。它们赋予植物五彩斑斓的颜色,在光合作用及其他生理反应过程中发挥着重要作用。本文对植物色素的分类及化学分子结构进行了科普,并介绍了其基本显色机理,引导人们从分子水平上认知绚丽多彩的世界、明确有机化学与植物生理活性的内在联系。
关键词: 植物色素, 有机化合物, 分子结构, 显色机理
危化品王国的奇妙之旅
汤宏胜, 张咏荷, 王德祥, 宁晓辉, 张天龙, 李延, 李华
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202403098
实验室的化学品种类繁多,其中有一类极具危险的化学品,它们时常引发各类事故,但又在人类生活中有着十分重要的作用,这就是危险化学品。在实验室中大家总是无法避免接触这类化学品,因此认识危化品,分辨它们的危险属性,确保正确储存和规范使用至关重要。本文以和平大使淇淇的视角,带大家走进危险化学品国度里的各个部落,介绍实验室危险化学品的分类以及储存方法,让大家了解并从容面对他们,并且能够安全使用,避免实验室危险事故的发生。
关键词: 实验室, 危险化学品, 分类, 科普
王国保卫战——皮肤携手防晒霜共进退
高于淼, 陈亿鑫, 魏嘉欣, 于军洁, 王云侠
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404149
近年来,随着健康生活概念的普及,人们的防晒意识日益提高,但是大部分人不清楚如何通过科学防晒实现皮肤健康与身体健康的“双赢”。本文从化学视角,以一个“守护家国”的小故事作为知识载体,用通俗易懂的语言向读者科普防晒的相关知识,主要包括防晒原因、不同防晒霜的组成、防晒原理和利弊等,希望能够使读者建立正确的防晒思路。
关键词: 防晒霜, 科学防晒, 健康
食品王国大讲堂——“颜”之有理
方思敏, 吴红, 盛思哲, 李玲玲, 王钰熙, 李红春, 蒋俊
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202402012
以童话故事的形式,运用生动有趣的形象,通俗易懂的语言,由浅入深地引导人们透过植物性食品色彩丰富的外表以及常见的变色现象探寻其中蕴含的科学原理,从而帮助人们知其然更能知其所以然,加深对植物性食品中主要色素(叶绿素、类胡萝卜素、花青素)结构与性质(溶解性与稳定性)的认识,增强对酶促褐变的原理以及阻褐方法的了解,建立对着色剂等食品添加剂的正确观念。
关键词: 色素, 性质, 酶促褐变, 植物性食品, 着色剂
NiS和Pt双助催化剂增强BaTiO3纳米纤维光催化制氢性能
王娟, 王仲秋, 商琴, 王国宏, 李金懋
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240102
采用静电纺丝、水热和光沉积的方法制备了一种以Pt和NiS为助催化剂的BaTiO3/Pt/NiS双异质结光催化剂。优化后的BaTiO3/Pt/NiS样品的制氢速率最高为489 μmol·h-1·g-1,是纯物质BaTiO3的2.5倍。这主要归因于BaTiO3与Pt之间形成的肖特基结促进了光生电子的快速转移,以及BaTiO3与NiS之间构建的p-n结实现了对光生空穴的高效捕获。光电化学测试结果进一步证实了BaTiO3/Pt/NiS异质结光催化剂中的光生电子和空穴被高效分离,从而具有更高的分解水制氢性能。
关键词: BaTiO3/Pt/NiS, 纳米纤维, 双助催化剂, 光催化制氢
钛酸铋/氮化碳无机/有机复合S型异质结纯水光催化产过氧化氢
李可, 刘创, 李静萍, 王国宏, 王楷
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202403009
过氧化氢不仅是一种常见的工业化学品,还是潜在的能源载体。在纯水环境中人工光合成过氧化氢(H2O2)是一种具有成本效益且环保的方法。然而,传统的单一人工光合成H2O2催化剂存在光吸收有限、团聚严重、难以重复使用等问题,这严重阻碍了其应用。在本研究中,我们采用了简单的静电纺丝辅助超声组装策略,在有机石墨相氮化碳(CN) 纳米片表面上成功复合了无机钛酸铋纳米纤维(BTO),并形成了具有紧密接触界面的无机/有机BTOCN S型异质结光催化剂。经过光照,BTOCN复合材料的产H2O2速率达到1650 μmol∙g−1∙h−1,并且在纯水无牺牲剂条件下可以持续产生H2O2。这种增强的光催化活性归因于增强的光吸收、S型异质结的高电子-空穴分离效率和强氧化还原活性。原位辐照X射线光电子能谱测试和电子顺磁共振实验结果表明BTOCN异质结光催化剂中的电子迁移遵循梯型电荷转移路径。综上所述,本研究提供了一种简单的无机/有机S型异质结光催化剂的制备方法,该方法可以优化能带结构以促进光生载流子的分离,从而实现高效的人工光合成过氧化氢效率。
关键词: 异质结, 光催化, 过氧化氢生成, S型机理
熔融中间体运输导向合成富氨基g-C3N4纳米片用于高效光催化产H2O2
陈郭强, 郑子璇, 钟威, 王国宏, 吴新鹤
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202406021
为避免使用当前g-C3N4纳米片合成策略中的外加辅助,如模板、强酸、强碱等,本研究设计了一种g-C3N4熔融中间体运输的创新模式,在没有任何外加物质辅助情况下,成功一步合成富含氨基g-C3N4纳米片。该创新模式具体包括先将三聚氰胺放置在倒置坩埚的顶部平台上,随后进行一步煅烧。在煅烧过程中,三聚氰胺及其随后形成的g-C3N4中间体转变为熔融状态,并沿倒置坩埚外表面逐渐向下流动。这种熔融中间体运输模式可以有效减少其团聚,并使其依次分批聚合成富含氨基的g-C3N4纳米片。此外,所得富氨基g-C3N4纳米片的光催化产H2O2速率显著提高,约为85.8 μmol·L–1·h–1,是传统块体g-C3N4的2倍,这主要是因为除了其纳米片结构具有较大的比表面积外,富氨基结构可以有效增强对O2原料和*OOH中间体的吸附,并加速*OOH高效转化为H2O2。该探究提供了一种创新模式来合成富含氨基的g-C3N4纳米片,并深入探究了其光催化机理。
关键词: 光催化, 氮化碳纳米片, 富氨基, 中间体运输, 产过氧化氢
TiO2/CdIn2S4 S型异质结光催化剂促进光催化产氢耦合香兰醇氧化
雷嘉莉, 王娟, 张文慧, 王国宏, 梁子辉, 李金懋
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100174
本文采用静电纺丝与水热法相结合的策略,成功制备了具有双功能的TiO2/CdIn2S4 S型异质结光催化剂,用于耦合产氢与香兰醇(VAL)选择性氧化为香兰醛(VN)。实验结果表明,含0.5 wt% CdIn2S4的复合材料表现出最佳光催化性能,其产氢速率达403.36 μmol g−1 h−1,同时VAL转化率为90.99%。实验与密度泛函理论(DFT)计算证实,S型异质结结构可有效促进光生电荷的迁移与分离,显著提升电荷分离效率。在该体系中具有更强氧化能力的光生空穴被保留下来,用于催化VAL转化为VN,而具有更强还原能力的电子则用于光催化产氢反应。本研究提出了一种将光催化产氢与有机化合物选择性转化相结合的新策略,为开发高效太阳能驱动的新型光催化系统提供了创新思路。
关键词: TiO2/CdIn2S4, S型异质结, 双功能光催化剂, 香兰醇, 选择性氧化

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