注重基础促进交叉尊重选择培育英才 ——北京大学化学学科"拔尖计划"十年

北京大学化学与分子工程学院在实施基础学科拔尖学生培养计划过程中,实行动态管理制度,低年级统一培养,高年级通过制定个性化教学方案和参加科研训练的办法遴选拔尖学生,探索"扎根课堂打好基础,依托科研提高能力,着眼交流开阔眼界"的培养模式,实现"以高水平科研带动创新人才培养"的目标。在基础核心课程中设置平行的英文班和阅读讨论班以适应不同学生的需求。2016年,随着北京大学综合改革计划的推进,进一步明确了"一体化、多层次、开放式、重基础、求创新"的教学指导思想,在注重化学基础理论知识和基本实验方法培养、注重数学和物理基础知识学习的基础上,构建多样化和多模式的立体课程体系,为学生提供适合的课程学习和个性化学术发展途径。     

碳纳米管薄膜的制备及其在柔性电子器件中的应用

近年来,柔性电子器件的发展日新月异。以碳纳米管为代表的碳纳米材料,尤其是其组装成的宏观结构碳纳米管薄膜具有良好的柔性和优异的导电性,且具有化学稳定、热稳定、光学透明性等优点,在柔性电子领域展现了极大的应用潜力。本文简要综述了近年来碳纳米管薄膜在柔性电子器件领域的研究进展。首先详细介绍了碳纳米管薄膜的两类主要制备方法,分别为干法制备和湿法制备;继而介绍了碳纳米管薄膜在多种柔性电子器件的组装、性能与应用方面的最新研究进展;最后总结了碳纳米管薄膜基柔性电子领域的发展现状,并讨论了该领域所面临的挑战及其未来前景。     

1, 1'-双(二苯基膦基)二茂铁介导的芳烃碳氢键芳基化反应制备联芳基骨架

The broad existence of the biaryl linkage in bioactive organic molecules and functional materials makes it an attractive synthesis target via construction of aryl-aryl carbon bonds. Transition metal catalyzed cross-coupling reactions of two pre-functionalized aryl partners, e.g., Suzuki-Miyaura cross-coupling and Negishi cross-coupling reactions, are the main methods typically used for the construction of biaryl linkages. Since the end of the last century, transition metal catalyzed direct C―H arylation of unactivated arenes has emerged as a practical alternative to the well-established cross-coupling strategies. However, the use of transition metal catalysts and/or organometallic reagents would lead to problems, such as the disposal of waste from large-scale syntheses and the removal of heavy metal contaminants from pharmaceutical intermediates. In this regard, the base-promoted homolytic aromatic substitution (BHAS) reaction of aryl halides with unactivated arenes offers a simpler strategy for the synthesis of biaryl scaffolds, and avoids the use of transition metals. Although the BHAS reaction can proceed to a small extent without any additives, particularly at elevated temperatures, the addition of organic promoters would significantly accelerate the reaction rate and improve the overall efficiency of the process. Over the past ten years, a wide variety of N- and O-based organic promoters have been developed to promote the BHAS reaction in the presence of the tert-butoxide base. The mechanism of the BHAS reaction has been studied extensively, and is accepted as occurring via a radical chain process involving an aryl radical. However, the role and mode of initiation of most organic promoters studied remain controversial. The development of more and varied organic promoters will surely promote the mechanistic understanding and further development of the BHAS reaction. Herein, we report that 1, 1'-bis(diphenylphosphino)ferrocene (dppf, or DPPF) can act as a P-based promoter to facilitate the direct arylation of unactivated arenes with aryl iodides using potassium tert-butoxide as the base and electron donor. A broad range of aryl iodides and arenes reacted smoothly under the optimized reaction conditions, giving arylated products in good yields and with high regio-selectivity. Intramolecular C―H arylation also worked well following a sequence of single electron transfer (SET)/initiation, 5-exo-trig aryl radical addition, ring expansion, deprotonation, and re-aromatization/propagation. A mechanistic study indicated that the diphenylphosphino group of dppf played a vital role in the initiation step by enhancing the SET-inhibiting ability of the tert-butoxide anion. A primary kinetic isotope effect was observed in the parallel reactions between 4-methoxy-iodobenzene with benzene and deuterated benzene, implying that the deprotonation of the cyclohexadienyl radical intermediate by tert-butoxide was the rate-determining step in the radical chain pathway.     

光固化阻燃单体、树脂合成及其阻燃机理研究

本文综述了过去十余年间中国科技大学施文芳教授研究组在光固化阻燃技术领域的工作成果，主要包括活性单体、稀释剂、光固化树脂配方等体系，品类有磷酸酯类单体、含磷丙烯酸酯、超支化丙烯酸酯树脂、膦酸酯类单体和树脂、丙烯酸化环状磷腈、甲基丙烯酸化三聚氰胺、含磷环氧单体等十余种。同时介绍了这些配方体系的合成、性能和应用方法，以及对其热降解、阻燃性能评价和阻燃机理的研究。     

某些分析化学实验教材中均相沉淀概念的误区

目前,均相沉淀法在大学分析化学实验中已很少采用。高锰酸钾间接滴定法测定钙含量是大学分析化学实验中的经典实验之一,历史上存在均相沉淀法和传统沉淀法2种不同的沉淀操作。虽然我国现有大学分析化学实验中已不采用均相沉淀法进行该实验,但在某些分析化学实验教材中,却存在概念混乱的现象,即把传统沉淀法称作均相沉淀法。对这种现象进行了探讨和总结。     

初三学生化学三重表征转化的眼动实验研究

化学三重表征研究一直深受国内外学者的重视,目前,初级表征的研究已有一定的理论基础,但是,次级表征（即不同表征水平之间的转化）的研究仍是研究的弱点和难点。纸笔检测、口语报告研究方法都存在一定的局限。为了从信息加工过程研究三重表征间转化的基本特点,采用眼动分析法对12名初三学生进行3×3两因素混合实验。结果显示：（1）在初三上册期末,学优生基本可以进行三重表征之间的直接转化;（2）学中生符号表征较强且依赖于符号表征,表现出“双通道协同加工”现象,符号—宏观、微观转化水平较强,宏观—微观、符号和微观—符号、宏观转化水平较弱;（3）学困生普遍缺乏三重表征的思维和意识,三重表征间的转化水平较低,相比较而言,符号-宏观、微观表征转化稍强于宏观-微观、符号表征转化和微观-符号、宏观表征转化。     

Co(Ⅱ)-Zn(Ⅱ)掺杂配位聚合物的 合成及物理性能

采用均苯三甲酸配体、 硝酸锌与硝酸钴反应, 一步合成了钴掺杂的锌配位聚合物Zn_1-xCo_x(BTC)·(OH)(H₂O)₃(NMP)(DMF)(H₂O)_1.5(H₃BTC为1,3,5-均苯三酸, NMP为1-甲基-2-吡咯烷酮, DMF为N,N'-二甲基甲酰胺, x=0~0.8). 该化合物结构经X射线单晶衍射确定, 属于立方晶系, 空间群P2₁3, 晶胞参数a=1.43863(20) nm. 利用元素分析、 能量散色光谱(EDS)、 UV-Vis光谱、 X射线粉末衍射(XRD)、 热重分析(TGA)、 氮气吸附和磁性分析等表征手段对样品的物理性质进行了表征. 氮气吸附实验结果表明, 该配位聚合物具有良好的微孔吸附特性, Langmiur比面积为832 m ²/g, 孔径为0.84 nm; 元素分析结果表明, 钴/锌摩尔比为1∶1时, 在37~300 K温度范围内其磁性表现为反铁磁性, 并满足Curie-Weiss定律.     

固态发光碳纳米粒子的制备及在潜指纹成像中的应用

采用热分解法, 以柠檬酸钠和尿素为前驱体, 通过控制反应温度制备了不需要结合任何固体分散基质即可呈现明亮固态发光的碳纳米粒子(CNPs). 利用X射线衍射(XRD), 透射电子显微镜(TEM), X射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光致发光光谱(PL)等对CNPs的物相、 形貌和粒径、 表面基团及光学特性进行了表征. 结果表明, 该CNPs为无定形碳结构, 准球形形貌, 粒径分布在5~15 nm范围, 其表面存在C=O, C=N和O=C—N等基团. CNPs的水溶液和固体粉末在365 nm紫外光辐射下, 均呈现明亮的蓝绿色发光. 将该CNPs粉末用作荧光试剂可直接显现不同非渗透性客体表面的潜指纹(LFPs). 在365 nm紫外光激发下, CNPs粉末刷显后的LFPs细节特征清晰可辨, 强荧光背景客体表面的LFPs获得了高对比度的显现效果. 同时, 老化30 d的LFPs利用CNPs粉末也能够显现出可识别的指纹细节. CNPs发光粉末作为指纹试剂在刑侦领域具有潜在的应用前景.     

多维度信息记录与再现技术的进展

随着信息技术的高速发展和大数据时代的到来,有效存储和管理海量数据的要求对数据存储技术提出了严峻挑战。光存储技术在能耗、容量、成本、寿命、安全等方面的优势,使其正逐渐成为未来数据存储的主流技术。本文围绕光存储技术的维度展开论述,纵向介绍了几种常用的光存储技术。目前以光盘为代表的二维面存储技术,存储容量已接近其理论存储极限（23.5 GB/disc）;以双光子吸收技术、全息存储技术为代表的三维体存储技术,其存储容量相较二维存储技术提升了2~4个数量级;五维存储技术进一步扩展了数据存储的维度。可以预见,未来光存储技术会在大存储容量、超高存取速度、高性能存储材料、多维度存储技术等方面取得突破和进展。     

新型咔唑基半胱氨酸双光子荧光探针的合成及光学性能

以咔唑为母体，设计并合成了一种可检测半胱氨酸的新型双光子荧光探针（3），其结构经¹H NMR, ¹³C NMR, HR-MS(ESI)和元素分析表征。采用UV-Vis和FL研究了3的光学性能。结果表明：半胱氨酸加量为0~50 eq.时，3的紫外最大吸收峰从365 nm蓝移至342 nm；在350 nm处出现一个等吸收点；在450 nm处的荧光强度增强约23倍。