摘要：通过实验和理论已经验证钴基氧化物是一种很有前景的析氧反应(OER)催化剂。然而,普通的钴基催化剂在酸性环境中非常不稳定,在酸性电解质中容易被腐蚀。因此,在目前的研究中,设计出能在强酸性条件下同时保持活性和稳定性的析氧催化剂是实现大规模工业制氢应用的一项重要挑战。因此,我们报道了通过在四氧化三钴的尖晶石晶格中引入锰(Mn)从而产生富含缺陷的催化剂(CoMn_(1)O),它在酸性电解质中具有较长的使用寿命。我们利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和能量色散光谱(EDS)元素图研究了晶相结构和化学价态。在引入锰后,由于局部晶体结构的改变,产生了大量的缺陷。此外,随着锰含量的增加,可以观察到Co 2p光谱的红移,这表明Co的总价逐渐增加,形成了更稳定的Co-O键。此外,当Mn与Co的比例达到1(CoMn_(1)O)时,目标催化剂表现出良好的OER活性,在10和50mA·cm^(-2)时,过电位分别为415和552 mV。详细的物理表征和电化学测试表明,CoMn_(1)O比不含锰的Co_(3)O_(4)(CoMn_(0)O)能稳定4倍以上的时间。这可以归因于锰的引入调节了Co的电子密度偏向O,从而形成更稳定的Co-O键。Mn可以通过延缓Co活性位点的氧化速率来促进酸性氧的进化,并进一步提升稳定性。密度泛函理论(DFT)计算进一步分析了CoMn_(1)O和CoMn_(0)O的电子结构。与CoMn_(0)O相比,CoMn_(1)O中Co 3d的d带中心(εd)向费米能级(EF)移动。这表明CoMn_(1)O通过加强与OER中间物的键合作用从而降低了反应能垒。本研究为设计非贵金属电催化剂实现高效稳定的酸性析氧提供有前景的策略。

摘要：采用DMol3密度泛函理论方法研究了Cu2+,Fe2+,Mn2+与壳聚糖中3种不同化学环境氧原子的相互作用.初始结构采用悬式模型(pendantmodel),利用竞争配位法设计了H2O和OH-分别与Cu2+相互作用形成六配位、与Fe2+和Mn2+相互作用形成七配位的中性络合物.9个初始结构在GGA水平上,利用非对称限制法、自旋非限制法及BLYP/DND法进行了全优化和频率分析.研究结果表明,对于Cu2+,由于Jahn-Teller效应,其络合物为四配位;Fe2+和Mn2+主要形成五配位或四配位的络合物;壳聚糖中只有C3位上的羟基O3′能与3种金属离子发生配位作用.

摘要：实验教学是化学教学中的重要环节,在大一开设无机及分析化学实验的基础上,为有兴趣和学有余力的大二学生开设了开放型无机综合化学实验课。通过这种以学生为主、教师为辅的开放型设计性实验,不仅实现了兴趣与实验的结合,提高了学生的基本操作技能、创新意识、团队精神及综合实践能力,而且使学生对文献查阅、实验方案设计、实验报告的撰写等科研流程有了初步的认识,培养了学生对科研工作的兴趣。

摘要：化学综合性实验从学生查阅文献资料、设计实验方案、独立完成实验、撰写科技小论文等环节,培养学生严谨的科学实验态度和团队合作意识,培养学生的实践动手能力、自我管理能力以及独立解决问题的科研创新能力。本文对开设化学综合性实验存在的问题进行了分析,以利于实验教学改革的推进和深化。