初中化学“溶解现象”项目式教学*——从海带中提取碘和甘露醇

围绕“海带中碘的检验和提取”和“甘露醇的提取”2个社会生活情境展开,通过流程图的制作、流程问题的探讨、实验的具体操作以及课后拓展研究等4组任务,来完成“溶解现象”章节复习,建构工业流程的认知模型,理解“溶解、溶液、溶解度、结晶”等学科概念,渗透元素观、微粒观、平衡观等学科观念,发展设计探究实验、数据分析与证据推理等学科关键能力。     

科学探究能力的构成要素——基于国外科学课程文件的分析

科学探究能力构成要素的不明确使得对学生探究能力的培养和评价缺乏实效性。对国外科学课程文件中科学探究能力的构成要素进行频次统计,得出科学探究能力的构成体系：提出问题能力由“发现并建构明确的问题”等4个要素构成;猜想与假设能力由“基于观察和所学科学知识进行预测,建构可验证的假设”等4个要素构成;制定计划能力由“确定定性和定量方法”等6个要素构成;进行实验能力由“按照设计程序进行实验”等10个要素构成;收集证据能力由“用硬件）如计算机）和软件、电子资源收集和存储信息”等4个要素构成;解释与结论能力由“分析、推理证据的规律,通过归纳、演绎得出结论”等5个要素构成;反思与评价能力由“评价结论和观点正确性和局限性”等6个要素构成;表达与交流的能力由“口头进行探究实践报告,并准确地、有逻辑性地运用语言”等7个要素构成。     

准确快速计算含多肽酰胺和核酸碱基的氢键复合物的氢键强度和氢键作用势能曲线

N-H···O=C、C-H···O=C、N-H···N和C-H···N等氢键作用是蛋白质a-螺旋结构、b-折叠结构和DNA双螺旋结构形成的主要因素,在生物分子识别、蛋白质复制以及遗传信息传递等过程中起重要作用。准确快速计算生物体系中存在的N-H···O=C、C-H···O=C、N-H···N和C-H···N等氢键作用强度以及氢键强度随分子几何结构(距离和角度)变化的势能曲线对正确模拟(从而正确认识和理解)蛋白质折叠机制和DNA双螺旋结构形成机制等生物过程意义重大,对设计合成具有特殊功能的生物分子材料有重要指导价值。本文主要介绍了近年来建立的偶极-偶极氢键作用模型及其在快速预测多肽-多肽分子间和核酸碱基-多肽分子间氢键作用强度和氢键作用势能曲线方面的应用。     

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管及其在太阳能电池中的应用

介绍了阳极氧化法制备二氧化钛纳米管的技术发展历程, 论述了其制备过程及生长机理, 探讨了电解液、pH值、氧化电压、氧化时间、氧化温度和后处理方法等因素对TiO₂纳米管结构和形态的影响, 综述了近几年来利用TiO₂纳米管组装染料敏化、量子点和本体异质结等太阳能电池所取得的进展, 展望了其未来发展趋势和应用前景.     

混合式教学法在分析化学教学中的设计与实践*——以“碘量法”为例

针对中医药类专业中分析化学课堂以教为主、师生互动少、教学效果较差等问题,借鉴“线上线下(O2O)”混合教学模式,利用清华在线网络平台、雨课堂和中国MOOC等网络资源开展课程建设,并对分析化学课堂教学进行改革,重构教学理念和教学流程,“翻转”师生角色,将线上与线下教学有机统一,借助线上的网络学习资源、测试平台等帮助学生在时间和空间上自由学习,达到学生个性化、差异化学习的目的。     

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管及其在太阳能电池中的应用

介绍了阳极氧化法制备二氧化钛纳米管的技术发展历程, 论述了其制备过程及生长机理, 探讨了电解液、pH值、氧化电压、氧化时间、氧化温度和后处理方法等因素对TiO₂纳米管结构和形态的影响, 综述了近几年来利用TiO₂纳米管组装染料敏化、量子点和本体异质结等太阳能电池所取得的进展, 展望了其未来发展趋势和应用前景.     

聚合物负载季鏻盐催化 CO2 与环氧化物的环加成反应

 制备了聚合物负载的季鏻盐催化剂, 并用于 CO₂ 与环氧氯丙烷环加成反应中. 采用红外光谱、热分析、原子吸收光谱和扫描电子显微镜等手段测定了催化剂的结构、热性能、磷元素含量和表面形貌等. 考察了 CO₂ 压力、温度、催化剂用量和反应时间等对环加成反应性能的影响. 结果表明, 在催化剂用量为 0.09 g, CO₂ 压力为 4.5 MPa, 于 150 ^oC 反应 6 h 时, 3-氯甲基环碳酸酯收率可达 97.7%, 选择性大于 99%. 且催化剂易分离回收, 重复使用 5 次后产物收率和选择性没有明显下降. 同时探讨了该催化剂上 CO₂ 环加成合成环碳酸酯的可能机理.     

波聚合体系、引发、过程及应用

波聚合是一种通过局部反应区域向未反应区域连续移动将单体转化为聚合物的反应模式,具有简便快速、节能降耗和产物性能优异等优势,是化学合成、功能材料与结构材料制备的新方法。本文对波聚合反应体系、引发、过程、应用及存在问题等方面进行综述。重点评述了新型波聚合体系如二元或多元体系、离子液体体系、深共晶溶剂体系等;新型引发剂如光引发剂和离子液体引发剂等特殊引发剂;波聚合反应体系中的助剂如填料、交联剂、链转移剂、活化剂、增稠剂、表面活性剂和催化剂等对聚合过程和产物结构性能的影响;新发展的引发方式如紫外线、水、等离子体和耦合引发等;以及特殊波聚合过程。最后,展望了波聚合存在问题和商业化应用的研究方向。     

氧化亚铜微/纳米结构的形貌可控制备及光催化和防污性能

利用简便易行的液相法,采用葡萄糖为还原剂,通过调整加料方式、反应温度、NaOH用量等条件,实现具有{110}截面八面体、八面体和短足形等形貌的Cu₂O微/纳米结构的可控制备,运用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计等对产物进行组成、结构、形貌和光响应的表征,对Cu₂O的形貌结构和生长机理进行研究。对比和优化了具有不同形貌的Cu₂O微/纳米结构对甲基橙染料的光催化性能。将不同形貌的微/纳米Cu₂O作为防污剂复配的自抛光防污涂料,涂层磨蚀率、接触角与实海挂板实验证明该涂料具有良好的防污性能。     

践行立德树人 聚焦课程思政——以无机化学为例*

课程思政是新时代背景下提出的一种创新的教育理念,开展课程思政,应做到润物无声。介绍如何将思想政治教育有机融入于“无机化学”课程内容和课堂讲授等环节,力求培养学生的家国情怀、生态意识、辩证思维等科学素养,增强“四个自信”,实现“知识传授”和“价值引领”的有机统一。     

材料化学课程思政的探索与实践*——以“常见金属材料”为例

以“金属材料”中的“常见金属材料”为例,从教学内容和教学评价2个方面探讨了材料化学课程的思政教学。从铝合金、铜合金、钢铁等几种常见金属材料的生产、应用等方面将教学内容与思政元素有机融合,在教学评价中融入思政教育,增强学生的创新创业意识、环境保护意识、资源保护意识、民族自豪感和社会责任感,践行“立德树人”的教育理念。     

类石墨烯二硫化钼及其在光电子器件上的应用

由单层或几层二硫化钼构成的类石墨烯二硫化钼(graphene-like MoS₂)是一种具有类似石墨烯结构和性能的新型二维(2D)层状化合物, 近年来以其独特的物理、化学性质而成为新兴的研究热点. 本文综述了近年来类石墨烯二硫化钼常见的几种制备方法, 包括以微机械力剥离、锂离子插层和液相超声法等为主的“自上而下”的剥离法, 以及以高温热分解、水热法等为主的“自下而上”的合成法; 介绍了其常用的结构表征方法, 包括原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱等; 概述了类石墨烯二硫化钼的紫外-可见(UV-Vis)吸收、荧光发射等基本光物理性质及其相关机理; 总结了类石墨烯二硫化钼在二次电池、场效应晶体管、传感器、有机电致发光二极管和电存储等光电子器件领域的应用原理及其研究进展, 展望了这类新型二维层状化合物的研究前景.     

喷雾干燥辅助表面活性剂自组装制备新型SiO2介孔材料

将喷雾干燥辅助表面活性剂自组装应用于介孔SiO₂材料的合成, 先后制备了2种无机SiO₂ 介孔材料(PW-P和PW-C)和2种苯基修饰的有机-无机SiO₂介孔材料(Ph-PW-C和Ph-PW-C-S), 结合XRD, BET, SEM和TEM等表征, 初步讨论了喷雾干燥过程中表面活性剂种类、硅源以及反应介质的酸碱性对所制备材料的表面组成和形貌、比表面积、孔容以及孔道结构等的影响.     

TiO2光催化剂的形貌与晶面调控

二氧化钛（TiO₂）具有化学稳定性高、无毒、价格低廉、来源广泛及光电性能优异等优点,被广泛应用于太阳能电池和光催化等领域,尤其是在污染物的光催化降解方面,可很好地解决当前的环境污染问题。但一方面受带隙宽度限制,使其对太阳光的利用率不足5%,不能充分利用太阳光中的可见光;另一方面由于光生电子-空穴容易结合,催化效率低,从而使TiO₂的实际应用受到限制。因此必须采取合适的措施,一方面要增强TiO₂对可见光的吸收,提高对太阳光的利用率;另一方面要抑制光生电子-空穴的复合,提高光催化效率。目前越来越多的科学家通过控制TiO₂的形貌、晶型、特殊晶面暴露等手段来提高TiO₂光生电子-空穴的传输速率和光电转换效率。本文主要综述了近年来在TiO₂光催化剂的特殊形貌和特殊晶面暴露等方面的研究进展,对未来的研究和发展方向作了展望。     

喷雾干燥辅助表面活性剂自组装制备新型SiO2介孔材料

将喷雾干燥辅助表面活性剂自组装应用于介孔SiO₂材料的合成, 先后制备了2种无机SiO₂ 介孔材料(PW-P和PW-C)和2种苯基修饰的有机-无机SiO₂介孔材料(Ph-PW-C和Ph-PW-C-S), 结合XRD, BET, SEM和TEM等表征, 初步讨论了喷雾干燥过程中表面活性剂种类、硅源以及反应介质的酸碱性对所制备材料的表面组成和形貌、比表面积、孔容以及孔道结构等的影响.     

生物正交剪切反应及其应用

生物正交反应在化学生物学的研究中发挥着越来越重要的作用.传统的生物正交反应以新化学键生成的连接反应为主,其在实现生物分子的“标记”、“示踪”和“捕捉”等研究中发挥着重要作用.近年来,一类新兴的反应类型--以化学键断裂为基础的生物正交剪切反应逐渐发展起来,并在分子的“释放”、“激活”和“操控”等方面得到了越来越广泛的应用.本文首先重点介绍了生物正交剪切反应,总结了这些反应的特点、适用范围和已经实现的用途.随后通过具体的例子介绍了这些反应在化学生物学中的应用,包括小分子前药的激活、蛋白质功能的调控、细胞的工程化等.最后文章对生物正交剪切反应的发展趋势进行了展望.     

星形聚乳酸

星形聚乳酸以其独特的结构与性能引起了人们的广泛兴趣,通常使用“先核后臂”法进行合成。本文根据不同类型的“核”进行分类,如小分子多羟基醇（天然糖醇）、无机（杂环）化合物的衍生物、金属有机化合物、多元酚的衍生物和星形高分子等,综述了星形聚乳酸近年来合成（尤其是丙交酯开环聚合法合成）、性能与应用等方面的研究进展,指出星形聚乳酸高分子量、低黏度、良好溶解性和热稳定性等优点有利于其在药物缓释等生物医用材料中的加工应用。     

石墨相氮化碳的化学合成及应用

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有独特的电子结构和优异的化学稳定性, 近年来不仅被作为不含金属组分的催化剂和催化剂载体, 广泛地应用于有机官能团的选择性转换、光催化分解水、氧还原和Au、Pd、Ag、Pt等贵金属的负载, 还被作为绿色储能材料和硬模板剂用于H₂、CO₂的存储和纳米金属氮(氧)化物的制备等, 在能源和材料相关领域逐渐引起人们的关注. 本文将从材料的制备和应用角度,综述国内外同行近年来在g-C₃N₄研究中所取得的一些重要进展, 并对其未来发展趋势,特别是在能源和环境领域中的应用进行了展望.     

NOx的催化分解研究

氮氧化物(NO_x)的直接催化分解是公认的消除NO_x污染最有吸引力的方法。本文综述了NO_x催化分解研究领域深受关注的几类催化剂,包括贵金属、金属氧化物、钙钛矿及类钙钛矿型复合氧化物、离子交换的ZSM-5型分子筛、杂多化合物和水滑石类材料等六大类催化剂。介绍了相关的反应机理、反应动力学和催化性能等问题的国内外研究进展,概括了上述催化剂的优缺点,提出了未来的发展方向。     

超分子凝胶性质与溶剂参数关系的研究进展

为了能有效地开发功能性凝胶, 人们对超分子凝胶机理做了大量研究. 但目前的研究还局限于凝胶因子结构和外界环境等影响因素, 而有关溶剂对超分子凝胶体系的影响规律还不十分清楚. 本文将结合最新研究进展详细地讨论凝胶性质(如凝胶-溶胶转变温度(T_gel)、临界凝胶浓度(CGC)、凝胶流变学性质等)与溶剂参数(如ε、E_T(30)、χ、δ、δ_d、δ_p、δ_h等)的关系, 揭示溶剂影响凝胶性质的规律; 在此基础上, 进一步介绍了超分子凝胶行为预测模型: 一维模型、Teas图模型和Hansen空间模型, 并讨论了各模型的优缺点, 以期为新型超分子凝胶体系的设计提供参考.