【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240404
In this study, ZnSnO3/NiO heterostructures were synthesized using a co-precipitation method followed by an annealing process. The gas-sensitive characteristics of the sensors based on these samples were evaluated. The results indicate that the sensor performance was optimized when the molar ratio of Ni to Zn was 1∶2. Specifically, the response values of the ZnSnO3/NiO-2-based sensor to 100 μL·L-1 triethylamine (TEA) gas at 220 ℃ reached 70.6, which were 6.1 times higher than that of the pure ZnSnO3 based sensor. The findings demonstrate that ZnSnO3/NiO heterostructures exhibited not only short response and recovery times (1 s/18 s) but also good gas selectivity, repeatability, and long-term stability. The enhanced sensing mechanism has been investigated in detail.
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202304037
聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)交联温敏纳米纤维膜作为一种相变温度易于控制的新兴响应性材料,克服了传统PNIPAm块状水凝胶的生产成本高、响应速率慢和PNIPAm非交联温敏纳米纤维耐水性差的缺点,受到广泛研究并应用于智能开关、温度致动器、水油分离、药物、细胞控制释放和伤口敷料等领域。形貌稳定性和快速响应性是温敏纳米纤维膜在重复体积变化过程中最大的挑战,同时也作为评价PNIPAm温敏纳米纤维膜的实用性最重要指标引起了人们广泛的关注。本文全面综述了PNIPAm温敏纳米纤维膜近二十年来国内外的突破性进展和非交联作用下PNIPAm温敏纳米纤维膜的形貌变化和响应性,重点综合分析了物理和化学交联中交联反应类型、交联度、交联时间和交联分子量对PNIPAm温敏纳米纤维膜的形貌稳定性和响应行为的影响,为之后纤维膜的交联处理提供了理论支持,并对PNIPAm温敏纳米纤维膜的发展及应用前景进行了展望。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230370
采用种子生长法制备金纳米棒(AuNRs)以构建光学传感器,用于Fe3+和Cu2+的高选择性快速可视化检测。在酸性环境中,Fe3+和Cu2+通过与KI溶液反应,将I-氧化成I2。I2刻蚀AuNRs,导致其纵向表面等离子体共振(LSPR)吸收峰蓝移,从而实现对Fe3+和Cu2+的检测。结果表明,反应温度为50 ℃时,添加0.8 mL 0.1 mol·L-1 HCl、2 mL AuNRs生长液和20 mmol·L-1 KI溶液,与2 mL 500 μmol·L-1 Fe3+或30 μmol·L-1 Cu2+反应25或90 min,可将AuNRs刻蚀至LSPR吸收峰消失。该方法对Fe3+和Cu2+检测具有高选择性和准确性,对于Fe3+、Cu2+共存体系的检测,可通过加入适量F-与Fe3+生成配合物[FeF6]3-完成对Fe3+的化学掩蔽,消除Fe3+的干扰,实现共存体系中Cu2+的准确检测。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310032
试纸——通常指的是经过化学处理以后可对特定对象产生颜色变化的一类纸基产品,是人们进行快速检测分析的好帮手。本实验在玻璃纤维滤纸表面改性的基础上,设计了一种基于稀土配合物荧光传感特性的重金属离子检测试纸,充分展示了其在检测水中是否含有重金属离子方面的有效性与便捷性。创新设计的验“金”试纸在检测水源重金属离子污染方面大有用途,充分凸显了化学在促进生态文明建设方面大有可为。试纸的制作过程简单、安全与环保,所得验“金”试纸实用、易用与好用,实验过程既能科普试纸的一般制作与检验原理,又能激发学生进行科学探索与应用实践的兴趣,并在试纸使用的过程中传播生态文明的理念。本实验简单、易重复、门槛低、绿色环保且安全,实验过程具有独特的色彩美学,令人印象深刻,既适合在公众场所开展科普实验,又适合在小学高年级、中学和各本专科院校的实验教学中开展和普及。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202304020
以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与十二烷基硫酸钠(SDS)通过阳离子架桥形成的拟聚阴离子为软模板,通过改变PVP、SDS和纳米材料前驱体氯金酸(HAuCl4)浓度以及反应时间等因素,调控还原产物金纳米花形貌及粒径。表面张力、电导率、毛细管电泳及Zeta电位等实验结果表明PVP-SDS-HAuCl4形成新的拟聚阴离子,透射电子显微镜和X射线衍射结果表明SDS、PVP和HAuCl4的较低浓度组合更易获得表面凸起丰富的金纳米花。PVP-SDS拟聚阴离子发挥了二级软模板作用,在PVP (50 g·L−1)-SDS (2 mmol·L−1)-HAuCl4 (0.25 mmol·L−1)溶液中调控合成的金纳米花为{111}晶面为主的面心立方结构,其平均等效粒径为108 nm,且表面上密集分布约16.5 nm的凸起。该金纳米花有较强的表面增强拉曼散射(SERS)活性,探针分子罗丹明6G的SERS信号强度依赖于金纳米花的表面凸起形貌。该研究中金纳米花的SERS增强因子最高达6.71 × 107,优于同类金纳米花的文献报道水平(106);尽管低于石墨负载的金纳米粒子(1 × 108)或阳离子软模板合成的金纳米棒(5 × 109),但成功避免了基质干扰或阳离子强吸附使应用受限。
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202304043
金纳米棒在光学、电学、信息学和生物医学等领域具有广泛的应用。然而,一些具有特殊要求的金纳米棒还不能通过常规的方法制备。在本研究中,我们创新地将十二醇(LA)分子引入到传统种子生长方法中,成功实现了具有固定宽度的不同长径比(AR)金纳米棒(FW-Au NR)的按需制备。此外,通过合理地选择相应的反应条件(如氯金酸和硝酸银的浓度),可以在130–38.4,109–26.4和16–46 nm范围之间分别调节FW23-Au NRs,FW14-Au NRs和FW6.5-Au NRs (右上角的标注数字表示金纳米棒的宽度)的长度。即,可在一个较大的长度范围内调节具有固定宽度的金纳米棒的长径比。并且,在合适浓度的十二醇,0.24–0.30 mmol∙L−1范围内调节硝酸银浓度,可以使这些金纳米棒的宽度固定在6.5–23 nm之间。另外,实现FW-Au NRs制备的关键是银离子和十二醇分子对分布在金种子晶面上的CTA-Br-Ag+化合物的密度的协同影响。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240442
Herein, an FMS/CC composite was successfully fabricated by depositing FeMoS4 onto a pristine carbon fiber cloth (CC) substrate via a facile two-step hydrothermal method. The amorphous nature of the FMS/CC composite endows it with abundant catalytically active sites, thereby accelerating the reduction of I3-. More importantly, the dye-sensitized solar cells (DSSCs) prepared by scraping it on flexible titanium mesh with low resistance had low series resistance (Rs). Electrochemical characterizations revealed that the DSSCs employing the FMS/CC counter electrode achieved a power conversion efficiency (PCE) of ca. 9.51% (surpassing the ca. 8.15% efficiency of the Pt counter electrode), open-circuit voltage (Voc) of ca. 0.79 V, short-circuit current density (Jsc) of ca. 18.31 mA·cm-2, and fill factor (FF) of ca. 0.65. Moreover, after 100 times of cyclic voltammetry (CV) test, the CV curve remainedunchanged, indicating the excellent stability of FMS/CC in the electrolyte containing I3-/I-.
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202407052
近年来,金纳米粒子被发现具有纳米酶特性,可以模拟天然过氧化物酶催化过氧化氢分解。本实验选用明胶还原制备金纳米粒子,通过紫外-可见分光光度法测定金纳米粒子催化过氧化氢分解反应的米氏常数。将科学前沿概念“纳米酶”设计成适合本科生的物理化学动力学实验,既可锻炼学生的综合能力,又能激发学生对化学实验的兴趣与民族自豪感。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310126
面向化学类(非高分子)专业的高分子化学实验教学发展较为缓慢,亟需紧跟研究前沿,引入新内容。本文总结了近十年的教学改革经验,并以温敏型高分子的制备、溶液性质、光学性能与应用为例,介绍如何通过实验教学内容、实验技术、教学方法等方面的创新,设计符合理科人才培养需求的、契合时代与科学发展的、被学生喜爱与重视的一系列高分子化学实验,以有效解决培养需求与课业负担之间的矛盾,且在不新增开课、课时有限的情况下,加入到化学类专业本科教学体系中,激发学生对学科领域的兴趣,提升学生的探究和创新能力。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202405112
为全面推进科教融合,推进化学实验教学的改革,本文以金纳米粒子实验为例,在综合化学实验中引入“科学、技术、社会(STS)理念”,通过“课题”形式开展本科实验教学。将科研方法和科学技术融入本科教学,让学生掌握科学研究方法和最新的科学技术,培养学生科研实践探索能力,实现科学与技术在社会中得到应用的获得感。
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