过渡态理论在化学体系中的2个应用实例*

在大学本科一二年级的物理化学教学中,化学动力学章节的学习涉及到对不同时间尺度的认识。本文利用过渡态理论得到的速率常数表达公式,以乙烷分子碳/碳单键旋转和水分子氢键交换的动力学过程为例,对这2个应用实例的动力学过程所发生的时间尺度做出估算。这些时间尺度的估算对于学生理解不同动力学过程的物理图像至关重要,同时也有助于加强学生对重要公式的理解并能够将这些公式在化学体系中灵活运用。     

荧光反猝灭法测定药剂中卡托普利

建立荧光反猝灭法测定卡托普利(CAT)的体系。碘(I-3)与罗丹明B(RhB)缔合作用使罗丹明B荧光信号强度减弱直至荧光猝灭,而卡托普利可将I-3还原为I-,使体系荧光信号再现。在2~20μmol·L^-1范围内荧光强度再现值ΔF与卡托普利浓度有线性关系:ΔF=-8.438+10.774 c(r=0.9986),检出限为3.34×10^-9 mol·L^-1。方法用于药剂卡托普利含量测定,测定值与标示量一致,加标回收率在95.2%~102.3%之间。     

“双一流”高校学生国际期刊论文写作需求分析*——对化学专业的调查

以某“双一流”高校化学专业学生为研究对象,通过问卷调查和访谈,调查他们在国际学术期刊论文写作方面的需求。研究发现学生需求程度较高的是团队教学,青睐英语写作教师与化学专业教师有配合的教学,并希望对写作及时反馈,同时需要编辑、图书馆员等协助提高学术素养。值得注意的是,学生对个性化、一对一辅导的需求程度最高。该研究结果对高校,尤其是“双一流”高校国际期刊英语论文写作课程的设置和教学具有参考价值。     

从“最强酸碱”话题入手介绍超强酸、超强碱

酸碱质子理论是普通化学中的重要模块。学习酸碱质子理论一般从弱酸水溶液入手,若将应用范围扩展为所有含质子的化合物,该理论将被赋予更多的内涵。在含质子的已知化合物中,K_a的范围十分宽广,跨越了100个数量级以上。哪种酸碱“最强”一直是学生间喜闻乐见的话题,以此话题出发,介绍了常见的超强酸、超强碱与相关概念及应用。这些概念的介绍不仅拓展了学生的视野,更能够加深学生对酸碱质子理论的理解,对未来分析化学、无机化学、有机化学的教育产生积极意义。     

绿色氧化法制备联苯类化合物的研究性实验设计与实践*

以苯甲醛和丙酮为原料,利用Robinson增环反应先制备3-甲基-5-苯基环己-2-烯-1-酮,再引导学生设计并研究了水相绿色氧化3-甲基-5-苯基环己-2-烯-1-酮合成联苯类化合物3-乙氧基-5-甲基-1,1′-联苯的影响因素,利用核磁共振确定了产物结构。该研究性实验教学以绿色化学为中心,结合了2步连续反应,产物易提纯且产率高,并开展了开放式大型分析仪器教学和测试,对学生有机合成实验能力和科学研究能力的培养具有很好的教学效果。     

维生素C的3种分光光度法测量比较*——仪器分析设计性实验教学的探索与实践

仪器分析设计性实验是培养大学生创新能力的重要手段和途径。根据仪器分析实验课的特点,开设“维生素C的3种分光光度法测量比较”设计性实验项目,通过文献调研、原理阐述、方案制定、性能测试、SPSS数据处理分析软件应用等实验环节,培养学生的综合能力和创新能力。分别建立了每种方法的标准曲线,比较相关系数、回收率和相对标准偏差,并对3种方法进行精密度与准确度实验。实践表明,通过设计性实验的实践,学生的实践能力、创新能力、基本科学素养和综合素质得到明显提高。     

基于Ti3C2-MXene的太阳能界面水汽转换

水资源匮乏是现代化发展中面临的全球性问题,太阳能界面水汽转换(Interfacial Solar Steam Generation, ISSG)是一种高效、绿色、低成本进行海水淡化和废水处理的方法。ISSG使用绿色的太阳能作为热源,通过光热转换并将热限制在水气界面上以高效产生蒸气,然后经过冷凝收集获得清洁水。设计和构筑具有强光吸收的光热转换材料是ISSG的技术核心。Ti₃C₂-MXene是一种新型二维碳化钛材料,具有比表面积大、水分散性好和光热转换效率高等优点,在ISSG领域具有巨大的应用潜力。本文介绍了ISSG技术和MXene,总结了光热转换材料的设计原则,论述了Ti₃C₂-MXene复合材料在ISSG领域的研究进展,其中包括二维MXene薄膜、三维MXene气凝胶和水凝胶、生物基-MXene复合材料的构筑和性能等,并分析了Ti₃C₂-MXene所面临的挑战和发展前景。     

Janus 粒子在环境检测领域中的应用

Janus 粒子,也称为阴阳结构粒子或两面性非对称粒子,是指表面上具有两种或两种以上不同化学组成或性质的不对称粒子。目前,Janus 粒子因其独特的结构和功能已经逐渐成为生物医药、催化、材料以及防污等领域中的新型功能材料。在环境检测领域,Janus材料亦因其特殊的光学、磁学及电学性能,为提高检测灵敏度、选择性和稳定性等提供了新的研究方向。基于此,本文主要讨论了Janus材料在环境检测方面的特点、优势和相关应用。最后,本文基于本课题组的研究经验以及工作中所面临的问题,对本领域的发展和未来的研究方向提出了展望,以期对本领域的未来发展提供指导。     

Copper Nanoparticles In鄄Situ Anchored on Nitrogen鄄Doped Carbon for High鄄Efficiency Oxygen Reduction Reaction Electrocatalyst北大核心CSCD

Compared with noble metal platinum (Pt)-based catalysts, inexpensive non-noble metal electrocatalysts have attracted extensive attention for oxygen reduction reaction (ORR). Herein, chitosan as a kind of biomass resource rich in nitrogen and carbon was used to prepare nitrogen-doped carbon (N-C) and N-C in-situ anchored by copper nanoparticles (Cu/N-C). The as-obtained N-C and Cu/N-C nanoparticles were successfully used as non-noble eletrocatalysts tested for ORR. Compared with the N-C, the Cu/N-C showed the high surface area of 607.3 m2窑g-1 with the mean pore size of 2.5 nm and the pore volume of 0.40 cm3窑g-1. The most positive Gibbs free energy change was the rate determining step for ORR process with the 4e mechanism, where the value of the Cu (111)/N-C(-0.39 eV) was lower than that of the N-C(-0.26 eV). The Cu/N-C exhibited superior onset and half-wave potentials (0.96 V and 0.84 V, respectively) in alkaline media (0.1 mol窑L-1 KOH), all of which are much better than those measured for N-C and commercial Pt/C. Furthermore, the Cu/N-C showed superior methanol crossover avoidance and oxygen reduction stability. © 2021 Authors. All rights reserved.     

ANiN(A = Li,Na, Mg,Ca)的结构、热力学、弹性和电子性质的第一性原理研究

三元过渡金属氮化物ANiN (A = Li, Na, Mg, Ca)是潜在的可充放电池的电极材料。物理性质,比如热稳定性、电子能隙以及弹性稳定性等,对于这些材料的电池应用都是非常重要的。本文使用第一原理方法,对比研究了ANiN这些材料的结构、动力学、弹性和电子结构性质。对状态方程和声子谱的计算被用来确定体系的稳定结构。对最稳定结构的弹性常数的计算表明,这些稳定结构都满足 Born-Huang的稳定性判据,意味着它们的弹性稳定性。对体系电子结构的计算表明,LiNiN和CaNiN是半金属（half-metals）,MgNiN是磁性材料,而NaNiN是通常的金属。这些材料的磁学性质都通过Stoner理论进行了解释。最后,电荷密度的计算被用来很好地说明了这些材料中的Ni-N成键的特征,表明成键特点主要是离子性的,但明显地混合了共价性。