论证“是否应该停止使用氮肥”社会性科学议题教学——氮及其化合物的复习

“氮及其化合物”复习教学中,通过社会性科学议题“是否应该停止使用氮肥”,在真实复杂的两难问题情境中,使学生基于物质类别和元素价态视角分析、设计氮肥的制备、使用以及减少其对环境影响中涉及的含氮物质的转化,提高学生自主应用氮元素“价-类”二维图综合分析、解决真实问题的能力,促进证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等多维度化学学科核心素养的融合发展。经过多轮教学改进,结合教学效果抽提出以下教学策略：课上课下统筹安排,合理设置任务,提高学生参与议题的兴趣,促使学生全身心投入对议题的探讨;聚焦真实问题解决,将议题的探讨过程与关键能力持续进阶紧密结合并相互促进;让学生经历“做真事、真做事、真反思、真发展”的完整过程。     

氢键概念的形成和发展

1902年,瑞士化学家维尔纳对氯化铵结构的解释为氢键概念的形成奠定了基础。1920年,美国化学家拉提麦尔和罗德布什首先认识了水中的氢键：2个八隅体所持的氢核构成的“弱键(weak bond)”。1928年,美国化学家鲍林在解释[FHF]^-的结构时首次使用“氢键(hydrogen bond)”一词,但并未对氢键的概念进行明确定义。1939年,鲍林在《化学键的本质》中明确提出了氢键的概念,并解释了氢键的性质,自此,氢键的概念正式形成。近年来,科学家经过深入研究发现了氢键的新类型：π型氢键、双氢键、金属氢键和单电子氢键。随着科学思想和科学技术的发展,关于氢键的认识也会越来越深入。     

CoO纳米颗粒/石墨烯纳米纤维复合材料的制备及电化学性能

用石墨烯和Co(CH₃COO)₂·4H₂O作为原料,利用超声辅助法合成了锂离子电池的负极材料CoO纳米颗粒/中空石墨烯纳米纤维复合物.采用X射线衍射(XRD)确定材料的物相组成,采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察材料的表面形貌和微观结构,采用X射线光电子能谱(XPS)确定材料的价态结构.采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗谱表征材料的电化学性能.结果显示,在100 mA/g的电流密度下,循环了160次后,可逆容量仍超过800 mA/g,库仑效率保持在99%以上.该材料优异的电化学性能主要归因于石墨烯的中空纤维结构,中空内部可以容纳电解液,能直接将离子输送到颗粒表面,实现了离子的快速传输;二维中空纤维搭建成三维网络结构,实现了三维电子传导网络.     

六聚吡咯/丝组缀合物结构的NMR和 ESI-MS/MS表征

利用片断合成法合成了具有DNA切割能力的六聚吡咯/丝组缀合物, 检测了该化合物的¹H、¹³C NMR 和ESI-MS/ MS 图谱, 确证了该化合物的结构, 通过¹H-¹H COSY, HSQC,HMBC等2D NMR 技术对其¹H 和¹³C NMR 数据进行了归属和解析, 并探讨了其ESI-MS/ MS 质谱裂解规律.     

铁与氯气反应的产物分析

应用高温传感器测定了铁在氯气中燃烧时的温度;基于实际反应温度、压强与物质状态,对铁与氯气的相关反应进行了热力学分析,发现FeCl₃(Fe₂Cl₆)是铁与氯气反应过程中绝大多数情况下的热力学稳定产物,而铁与氯气反应生成FeCl₂的条件则较为苛刻;反应的动力学分析,FeCl₂和FeCl₃的结构分析,也表明铁与氯气反应生成FeCl₃更加有利。     

敞开式离子化质谱技术及其在微生物分析中的应用

敞开式离子化质谱(Ambient ionization mass spectrometry,AI-MS)是近年来兴起的质谱分析技术,可在敞开的大气环境下实现离子化,无需或只需少许样品前处理步骤,具有实时、简便、快速、高通量等诸多优点。近年来AI-MS技术的发展与应用已成为质谱领域备受关注的热点之一。该文综述了AI-MS的技术分类与原理特点,总结了AI-MS在微生物领域的应用。重点介绍了AI-MS在微生物种属鉴定与分型、微生物代谢物分析与生物膜分析、质谱成像等领域的应用。目前,环境电离与便携式质谱仪相结合已得到越来越广泛的应用,即将成为质谱领域的新热点。     

一种选择性SO2荧光探针的合成及性能研究

以4-(二乙氨基)水杨醛为原料,经Knoevenagel 缩合反应、Vilsmeier反应以及Wittig反应得到中间体3,以2,3,3-三甲基-3H-吲哚为原料,经亲核取代得到中间体4; 3与4发生缩合反应得到含半花菁结构的香豆素类SO₂荧光探针PA1,其结构经¹H NMR、 ¹³C NMR和HR-MS(ESI)确证。该探针具有良好的水溶性,可以快速检测外源性SO₂,检出限为0.38 μM,响应时间为3 min。探针于498 nm处的荧光强度随着SO₂浓度增加而增强,当SO₂浓度为0~120 μM时,荧光强度与浓度的线性相关系数为0.998。      

Ni-N-C单原子催化剂活化过硫酸盐降解苯酚

采用煅烧法制备了以木质素生物炭为载体的单原子催化剂(Ni-N-C-10), 用于高效活化过硫酸盐(PMS)降解苯酚. 利用扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 经球差校正的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(AC-HAADF-STEM)、 X射线粉末衍射仪(XRD)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等对材料进行了表征分析, 证明合成了原子分散的催化剂Ni-N-C-10. 探究了制备过程中双氰胺的投加量和降解实验中催化剂投加量、 PMS投加量、 pH值以及温度对苯酚降解的影响. 结果表明, 在催化剂制备过程中, 加入10倍质量比的双氰胺更有利于实现原子分散. Ni-N-C-10/PMS体系在较低的催化剂和PMS投加量、 以及较宽的pH值范围(3~9)内都能有效活化PMS降解苯酚. 此外, 该体系的稳定性好且应用范围广, 除了能高效降解苯酚外还能快速降解双酚A、 四环素和亚甲基蓝. 电子顺磁共振检测和自由基淬灭实验结果表明, Ni-N-C-10/PMS体系降解苯酚为SO₄^?-、 ·OH和¹O₂ 3种主要活性物种共同作用的结果, 其中¹O₂起主导作用. 反应前后Ni-N-C-10催化剂的XPS分析结果表明, 催化降解苯酚的效率与Ni位点呈正相关.     

金刚石纳米线氮空位色心的表面与尺寸效应

使用大规模自旋极化密度泛函理论计算研究了表面修饰和尺寸对金刚石纳米线(DNs)中氮空位(NV)色心的几何结构、 电子结构、 磁性和稳定性的影响. 理论上设计了几种不同的DNs, 这些DNs具有不同的表面修饰(干净、 氢化和氟化), 并且直径达数百个原子. 实验结果证明, 中性(NV⁰)和带1个负电荷(NV^-)的NV色心的电子结构不受半导体表面修饰和DNs直径大小的影响, 但NV色心的稳定性对这两个因素具有不同的响应. 此外, 研究中还发现, 由于DNs中存在圆柱形表面电偶极子层, 对DNs中掺杂的NV^-色心的稳定性, 表面改性诱导了不依赖尺寸的长程效应. 特别地, 对于n型氟化金刚石表面, 掺杂在DN中的NV^-色心可以稳定存在, 而对于p型氢化表面, NV⁰则相对更稳定. 因此, 表面修饰为控制金刚石纳米线中的NV色心的电子结构和稳定性提供了一种精确有效的调控方法.     

基于Au NPs@NU-901电化学传感器检测饼干中丁基羟基茴香醚的研究

基于金属有机骨架的拓扑三维结构的高比表面积以及金纳米颗粒(Au NPS)的优异电催化活性,金纳米颗粒与金属有机框架的复合材料在电化学传感领域拥有应用潜力。该文成功合成了Au NPs@NU-901复合材料,并采用透射电镜、X射线衍射、红外光谱以及X射线光电子能谱对其进行表征。采用线性扫描伏安法和差分脉冲伏安法研究了复合材料对丁基羟基茴香醚(BHA)电化学氧化反应的催化能力。结果表明,Au NPs@NU-901对BHA的电化学氧化具有较好的催化能力。基于Au NPs@NU-901制备电化学传感器用于BHA的定量检测,BHA的氧化峰电流与其浓度在0.10~50 μmol/L范围内呈现良好线性关系,相关系数(r2)为0.994 8,检出限(S/N=3)为0.049 μmol/L,相对标准偏差(RSD)为3.6%。将该传感器应用于饼干样品中BHA的检测,加标回收率为95.6%~104%,样品检测结果与高效液相色谱法的测定结果吻合。方法的选择性好、灵敏准确,适合于饼干中BHA的检测。