基于纳米棒刻蚀比色法检测铁、铜离子
李红, 丁晓莹, 刘慈航, 张靖涵, 饶艳英
【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。
关键词: 金纳米棒, 铁离子, 铜离子, 比色法检测
验“”试纸——基于色彩美学的科普实验设计
方子安, 温钱钱, 王逸迪, 欧阳红霞, 王琦, 李秋平
【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。
关键词: 试纸, 金属离子检测, 传感, 稀土元素, 科普实验
调控纳米花表面凸起的策略及其表面增强拉曼散射活性
冯瑞沁, 樊晔, 方云, 夏咏梅
【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。
关键词: 金纳米花, 表面增强拉曼散射, 纳米凸起, 拟聚阴离子, 软模板
不同长径比的具有固定宽度纳米棒的合成
贺鸿鹏, 张萌萌, 郝梦娇, 杜伟, 夏海兵
【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。
关键词: 金纳米棒, 十二醇, 固定的宽度, 对称性打破效率, 有效颗粒数
纳米酶催化过氧化氢分解反应的米氏常数的测定
戴煜, 孙雪婷, 吴昊屿, 李乃竹, 程国娥, 张孝进, 夏帆
【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。
关键词: 纳米酶, 金纳米粒子, 过氧化氢分解, 米氏常数, 物理化学实验
熵合金及熵陶瓷在电解水中的应用进展
彭凯, 赵新怡, 陈子茜, 张旭海, 曾宇乔, 蒋建清
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240454
析氢、析氧的动力学过程迟缓,带来电解水制氢能效低、成本高的问题,给绿氢的大规模应用设置了严重障碍。开发具有低成本、高催化性能的催化材料,是突破这一瓶颈问题的关键环节。近年来,高熵材料因其优异的物理和化学性能在各领域受到广泛关注。高的混合熵可以赋予材料大的晶格畸变、显著的迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应,为催化剂的成分设计和性能提升提供了良好平台。高熵材料也因此开始在电解水制氢领域崭露头角,并迅速成为解决绿氢制备低能效问题的一种理想催化剂,是该领域当前的一个研究热点。鉴于此,本文综述了高熵合金和高熵陶瓷在电解水催化方面的研究现状。文章首先基于电解水反应机制,总结了高熵合金、高熵陶瓷催化剂的成分设计和结构调控策略,梳理了用于析氢和析氧催化的不同高熵合金、高熵陶瓷成分体系,介绍了高熵电解水催化剂的合成方法,并对其优缺点进行了评估,最后对该领域面临的挑战和未来发展方向进行了展望,以期为低成本、高性能高熵电解水催化剂的开发提供新思路,促进绿氢相关技术的研究和发展。
关键词: 高熵合金, 高熵陶瓷, 电解水, 析氢反应, 析氧反应
A photothermal agent with high photothermal conversion efficiency and high stability for tumor therapy
Tao LIU, Yuting TIAN, Ke GAO, Xuwei HAN, Ru'nan MIN, Wenjing ZHAO, Xueyi SUN, Caixia YIN
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240107
A photothermal agent (ECEI) with high photothermal conversion efficiency (85.78%) was synthesized based on coumarin fluorescent groups. In addition, the experimental results of hot and cold cycling show that ECEI has good photostability. Despite damage to the mitochondrial membrane potential, ECEI can effectively target mitochondria and induce cancer cell death under laser irradiation. This allows ECEI to maximize mitochondrial damage and thus inhibit tumor cell reproduction. Notable, after irradiating mouse tumors once, the mouse tumors gradually disappeared within 10 d. This indicates that ECEI has an excellent tumor inhibition effect.
关键词: photothermal therapy, tumor ablation, high photothermal conversion efficiency
基于“STS理念”的“课题式”本科综合化学实验教学探究——以纳米粒子相关实验为例
刘利娜, 魏小兰, 胡建强
【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。
关键词: 本科实验教学, STS理念, 实验探究, 科学研究, 科学技术
菲咯啉官能化的氮杂环卡宾同核和异核银/配合物的合成及体外抗癌活性
饶宏, 胡杨, 马艺聪, 吕春欣, 钟伟, 杜理华
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240275
使用菲咯啉官能化咪唑盐配体((HL) PF6,L=3-苄基-1-[2-(1, 10-菲咯啉)咪唑叶立德])分别合成了一个双核氮杂环卡宾(NHC)银配合物NHC-Ag2和一个异核的氮杂环卡宾银/金双金属配合物NHC-Ag/Au。通过NMR和元素分析对NHC前体和金属配合物进行了表征。单晶衍射分析表明,这2个配合物具有类似的结构,2个金属中心原子分别由2个配体的4个菲咯啉氮原子和2个卡宾碳原子配位,呈四面体和直线型构型。体外细胞毒性研究表明,配合物NHC-Ag2NHC-Ag/Au具有比它们的前体咪唑盐配体和顺铂更强的抗癌活性。如在结肠癌LoVo细胞中,NHC-Ag2NHC-Ag/Au的IC50值(半抑制浓度)分别为(5.6±0.3)μmol·L-1和(6.4±0.3)μmol·L-1,均优于顺铂的细胞毒性。机制研究表明,配合物NHC-Ag2NHC-Ag/Au引起了LoVo细胞内线粒体膜电位变化和活性氧(ROS)的过度产生,最终导致细胞膜通透性增加和细胞死亡。
关键词: 氮杂环卡宾, 银和金配合物, 同核和异核双金属配合物, 体外抗癌活性
基于离子迁移动力学的取向ZnQ分子筛保护层实现稳定水系锌金属负极的构筑
李尚华, 李玛琳, 迟茜文, 尹心, 罗招娣, 于吉红
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202309003
水系锌离子电池以其安全可靠、成本低、容量大、环境友好等优点被认为是最有前途的储能体系之一。然而,锌金属负极在水系电解液中通常面临严重的副反应和枝晶生长问题。在锌负极表面构建具有高离子迁移动力学的保护层是构筑高稳定、长寿命锌负极的有效策略。本文中,我们在锌负极表面制备了ZnQ分子筛(BPH拓扑)取向保护层,实现了高离子迁移动力学的稳定锌负极(ZnQ@Zn)的构筑。具有三维有序孔道的ZnQ分子筛在锌箔表面定向排列,为锌离子提供了良好的传导通路,分子筛孔道中的水分子有助于调控锌离子的配位环境,从而提高锌离子的迁移动力学。因此,ZnQ@Zn对称电池在1 mA∙cm−2的电流密度下展现出27 mV的超低过电势以及超过1100 h的循环寿命。此外,ZnQ@Zn//NaV3O8·1.5H2O全电池在8 A∙g−1的电流密度下循环1800次后,容量保持率高达96%,展现出优异的循环性能。本研究为构筑高迁移动力学锌负极保护层提供了新思路,并拓展了分子筛材料在储能领域中的应用。
关键词: 水系锌离子电池, 锌金属负极, 保护层, ZnQ分子筛, 离子迁移动力学

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