BiPO4/石墨烯光电极的制备及其光电催化性能（英文）

光电催化(PEC)氧化法是一种使用半导体电极材料在光和电的共同作用下处理水中有机污染的有效方法.在PEC工艺中,施加偏压不仅可以利用电催化对有机污染物进行降解,而且在偏压作用下,光生电子-空穴对能够得到有效的分离和传输,从而大大提高了机物污染物的去除速率.尽管PEC技术已经取得了许多重要的突破,但是能量转换效率仍然无法满足实际应用.因此,开发具有优异性能,良好稳定性和低成本的光电极材料是一项具有挑战性的研究工作.本文采用两步电沉积法制备了BiPO4纳米棒/还原氧化石墨烯/FTO复合光电极(BiPO4/r GO/FTO).电镜结果表明,电沉积制得的纳米棒状磷酸铋均匀负载在石墨烯纳米片层表面.采用甲基橙为模型体系,考察了复合光电极的光电催化活性.BiPO4/r GO/FTO复合电极的光电催化降解速率是BiPO4/FTO光电极的2.8倍,显示出优良的光电催化活性.实验进一步研究了工作电压和BiPO4沉积时间对甲基橙光电降解性能的影响.最佳的BiPO4沉积时间为45 min,最佳工作电压为1.2 V.捕获实验和ESR实验表明羟基自由基(·OH)和超氧化物自由基(·O2-)是该电极的主要活性物种.BiPO4/r GO/FTO复合电极经过四次循环实验后其降解甲基橙效率保持不变,显示出高稳定性,采用光电流,交流阻抗及其荧光测试对其光催化机理进行推测.结果表明该复合光电极具有高PEC活性的主要原因是:石墨烯的引入加快了BiPO4的电子空穴的分离,拓宽了石墨烯的可见光吸收范围;同时,石墨烯诱导产生的BiPO4混合相也进一步促进了光生电子空穴的分离,提高了光电降解活性.     

细胞色素P450酶催化的烷烃选择性羟化

碳氢键选择氧化是合成化学领域的重要课题,其中烷烃选择性羟化反应更是面临着化学选择性、区域选择性和立体选择性等多重挑战.细胞色素P450酶广泛分布于动植物和微生物体内,是公认的多功能生物氧化催化剂.P450酶对惰性C-H键的选择性氧化具有独特优势,在催化烷烃选择性羟化反应方面拥有巨大潜力.本综述简述了P450单加氧酶及其催化烷烃选择性羟化的反应机理,梳理了来自CYP153家族、CYP52家族和其他家族的天然P450酶催化各类烷烃底物的氧化反应和选择性,讨论了理性设计和定向进化策略在开发烷烃羟化P450突变酶过程中的经典案例,介绍了底物工程、诱饵分子、双功能小分子协同催化等几种化学活化P450酶的策略及其在烷烃羟化上的应用,探讨了P450酶在烷烃选择性羟化方面所面临的挑战和解决途径,并展望了其应用前景.     

一种确定氧化数的新方法

氧化数是元素的重要性质,在无机化学中应用广泛。长期以来,确定元素氧化数主要根据桐山良一和鲍林等建立的规则,这些规则对于氧化数概念在化学中的推广普及起了很大的作用,但在遇到结构复杂或未知化合物时有时仍然会出现问题。本文根据IUPAC的氧化数定义提出,氧化数完全取决于成键两原子之间的电子供需关系,元素的最高正氧化数受到其原子价层电子数的限制,而元素的最低负氧化数受到同周期稀有气体元素外层电子数与其价层电子数差值的限制,据此建立了确定元素氧化数的新方法,该方法既不需要考虑分子结构,也不依赖元素氧化数的习惯规定,符合氧化数概念提出的初衷,简便易行,例外情况少,不仅适合大学化学教学,也适合中学化学教学。     

超高效液相色谱-质谱联用法监测人心房钠尿肽的化学合成

多肽作为神经递质、激素、受体等参与和调节许多重要的生命过程。随着对多肽结构与功能认识的深入,化学合成多肽在生物医药、生命分析等领域显示了重要价值。人心房钠尿肽（ANP）是一种由28个氨基酸组成的多肽类激素,其含量和代谢异常与心血管疾病、癌症等密切相关。针对ANP重要的生理功能,该文开展了ANP化学合成及其过程的监测与优化,设计了集固相合成线性直链多肽和液相氧化成环为一体的策略。基于高效液相色谱的分离性能和多级质谱的结构鉴定能力,建立了超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）分析新方法,对固相合成产物进行了分离分析,并对液相氧化方法进行了筛选和优化,最终分离纯化得到了目标多肽,为人心房钠尿肽的高效化学合成及氧化成环反应提供借鉴。     

丙烯直接环氧化Cu基催化剂的研究进展与挑战

作为一种重要的化工原料,环氧丙烷年产量近千万吨,然而目前工业上制备环氧丙烷的方法仍然面临着成本高、副产物多以及污染严重等问题。直接氧气氧化法进行丙烯环氧化因为具有原子经济、环保等优点受到了越来越多的关注。但是,催化过程中丙烯的α-H和环氧丙烷都具有很高的活性,使得在高转化率的条件下提升环氧丙烷选择性成为一个巨大的挑战。研究者们发现相较于其他币族金属,Cu基催化剂表现出更优异的丙烯直接环氧化反应性能。本综述总结梳理了近年来关于Cu基催化剂催化丙烯直接环氧化反应的研究成果,聚焦于Cu基催化剂改性方法,并对Cu基催化剂依然存在的问题和挑战进行深入探讨。     

RuO2修饰纳米多孔Ni-Mo复合电极及其电催化析氢性能

采用脱合金化结合胶体聚沉的方法制备了纳米多孔Ni/RuO_2、Ni-Mo/RuO_2复合电极材料。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对电极材料的物相、元素组态、形貌结构、孔径大小和结晶度进行表征,并通过线性扫描伏安、交流阻抗以及循环伏安等方法测试多孔电极的电催化析氢性能。分析结果显示:RuO_2由于聚沉作用包覆在Ni基合金的骨架表面。Mo的加入使Ni-Mo合金非晶化的同时,促使其骨架细化,形成双连续的纳米多孔结构。Mo与RuO_2的加入以及Mo含量的增加均提高了电催化析氢性能。纳米多孔Ni_(2.5)Mo_(2.5)/RuO_2复合电极在50 mA·cm~(-2)的电流密度下析氢过电位为182 mV。     

有序介孔炭负载铜基催化剂Cu/CMK-3用于气相甲醇氧化羰基化反应

通过纳米浇铸法合成了有序介孔炭CMK-3,再通过浸渍法制备了Cu/CMK-3催化剂,并将其用于气相甲醇氧化羰基化反应。N2吸附-脱附测试、X射线衍射(XRD)以及透射电镜(TEM)的表征结果表明,Cu/CMK-3具有序介孔结构,活性Cu物种均匀分散于CMK-3的表面及孔道中,粒径为10~20 nm,远小于相同条件下制备的铜/活性炭(Cu/AC)催化剂。固定床反应器的活性评价结果显示450℃下制备的Cu/CMK-3催化活性最高,反应10 h内碳酸二甲酯(DMC)的时空收率(STY)达到286 mg·g^-1·h^-1,选择性为76%。长周期活性评价结果表明Cu/CMK-3稳定性较相同条件下制备的Cu/AC有大幅提高,50 h内DMC的STY降低了20%,75 h内降低了28%。     

仪器分析教学中通过实例培养学生的创新能力——电位滴定终点确定的新方法

以电位滴定终点确定新方法探讨研究为例,从5个方面介绍将创新能力培养融入基础课教学的探索。通过该研究提高了学生基础课学习热情与学习质量。首先改进了二次差值微商终点计算方法,通过Excel 计算Δ2E/ΔV-V 二次差值微商法数据表中的最高点与最低点直线线性方程 y=ax+b,令 y=0, x=-b/a即为终点。另外,研究得到了模拟滴定曲线微分法确定电位滴定终点的新方法。用Excel 对滴定曲线进行三次方程模拟即:y=ax3+bx2+cx+d,二次微分后得到: d2y/dx2=6ax+2b, 当d2y/dx2=0,对应的x=-b/3a处即为滴定终点。2     

利用手持技术探究酸碱性对高锰酸钾氧化性的影响

高锰酸钾作为常用的氧化剂,其氧化性强弱与体系酸碱性相关。通过手持技术,利用氧化还原电势(ORP)传感器和pH传感器去探究体系酸碱性对高锰酸钾氧化性的影响。实验发现:pH在酸性条件下,高锰酸钾溶液的氧化性明显增强,随着体系pH的减小,氧化性继续增强;在碱性条件下,其氧化性明显减弱,随着体系pH的增大,其氧化性继续减弱。实际实验中需要根据各种综合因素选用适宜酸碱性的高锰酸钾溶液做氧化剂。     

高中化学项目教学案例——探寻柠檬水中的维生素C

选取“维生素C”这一生活中常见的还原性物质,面向已经学习“氧化还原反应”基础知识的高一年级学生开展项目教学活动。通过提出项目问题、师生共同拆解项目问题设计研究方案和子任务、学生实施子任务研究等项目教学环节,在形成相应子任务成果的同时,进一步帮助学生巩固从氧化性和还原性视角认识化学物质性质的认识角度,建立基于物质性质定量分析目标物质含量的实验思路和思维框架,提升学生对于氧化还原反应功能和价值的认识。