摘要：利用太阳能驱动的半导体光催化技术将H_(2)O和O_(2)转化为H_(2)O_(2),是传统蒽醌工艺的可持续替代方案之一.在光催化O_(2)还原生产H_(2)O_(2)的过程中,主要涉及到O_(2)的还原和H_(2)O的氧化两个半反应.然而,单一的窄带隙半导体往往难以满足整体反应的热力学电位要求.为了克服这一挑战,研究人员借鉴自然光合作用的原理,提出了构建Z型异质结体系的策略.这种体系不仅能有效促进电荷的分离,从而增强光催化效率,而且能保留光生电荷较强的氧化还原能力,这对于H_(2)O_(2)的光合成至关重要.此外,O_(2)的活化对于H_(2)O_(2)光合成同样重要.然而,目前在构建Z型异质结时,对于Z型异质结的两组分自身电荷传输方向的匹配性鲜有关注.因此,构建具有电荷定向传输的Z型异质结,并精准负载O_(2)活化位点,对于提高H_(2)O_(2)的光合成效率和稳定性具有重要意义.本文以苝-3,4,9,10-四羧酸二酐(PTCDA)为前驱体,在水解的过程中,引入预制备的钒酸铋量子点(BQD),原位构建BQD/PTA Z型异质结.然后,通过低温辅助光还原策略将纳米Au精确修饰在苝四甲酸(PTA)上,制得具有定向电荷传输的BQD/PTA-Au Z型异质结.形貌表征结果表明,PTA的形态为平均厚度为3.5 nm的不规则纳米片,其表面均匀负载了直径约为7 nm的BQD纳米颗粒,而超小的Au纳米粒子(直径约为5 nm)则负载在PTA纳米片的边缘.优化后的BQD/PTA-Au异质结光催化H_(2)O_(2)产率为218.6μmol g^(-1)h^(-1),约为PTA纳米片的6.4倍;此外,在405 nm波长下,该异质结的表观量子产率为PTA的4.8倍.在模拟太阳光条件下,BQD/PTA-Au异质结的太阳能到化学能转换效率(SCC)为0.47%;且在连续5次的循环实验中表现出良好的稳定性.光物理和光化学测试结果表明,BQD/PTA Z型异质结的构建显著促进了PTA的电荷分离,Au修饰后复合体的电荷分离进一步增强.扫描开尔文探针(SKP)测试结果表明,BQD和PTA的能带结构满足Z型电荷传输路径,电子顺磁共振和原位X射线光电子能谱分析结果表明,所构建的Z型异质结由于电荷传输方向匹配,显著促进·O_(2)-自由基的形成;而后续的Au修饰则能够定向接受来自PTA的光生电子.旋转圆盘电极测试结果表明,BQD/PTA-Au的平均电子转移数最接近2,说明其遵循两电子氧还原反应(ORR)路径.结合物种捕获实验推测,·O_(2)-自由基是BQD/PTA-Au异质结光合成H_(2)O_(2)的主要活性物种.原位漫反射红外光谱测试证实,纳米Au修饰可进一步提高O_(2)在催化剂表面吸附,并加速两电子的O_(2)还原反应.综上,本文围绕着具有各向异性电荷迁移的PTA,设计构建了电荷定向迁移的Z型异质结体系,实现了高效的H_(2)O_(2)光合成,为高效Z型异质结体系设计构建提供了新思路.

摘要：分析了当前高校实验室安全教育课程思政存在的问题,阐述了“课程思政”在实验室安全教育中的育人意义,结合实验室安全教育课程的基本特征,总结了课程围绕教学目标、教学内容、教学方法、教学评价、师资队伍五个层面进行的课程思政教学设计与探索。构建的课程思政教学体系在培养学生化学实验安全知识和技能的同时,提升了学生的安全意识、家国情怀、品德修为、科学精神,助力于培养德才兼备的新时代高素质化学人才。

摘要：实验室常见仪器设备及玻璃装置的安全使用是实验室必备的知识和技能。本案例将专业知识与思政元素有机融合,将实验室常见仪器设备及玻璃装置进行安全实验与实验室安全事故及实际生活相联系,围绕学生核心素养为导向的多融合教学设计与实施,进一步强化了学生的安全与环保意识,激发了学生的学习兴趣,并对MOOC中相应知识进行了延伸、拓展和补充,培养了学生的知识迁移能力,让学生充分认识到实验室仪器设备及玻璃装置安全使用对保障实验安全以及国家安全稳定的重要意义。增强了学生的社会责任感,对提升学生的能力和素质发挥了良好作用。

摘要：陶瓷材料作为一种高强度、高硬度、耐磨性、耐高温的材料,在航空航天领域拥有着广阔的前景。通过溶胶凝胶法以硅酸四乙酯作为硅源,二苯基甲烷二异氰酸酯作为氮源,正丙醇锆作为锆源合成了SiZrNOC预陶瓷聚合物。通过失重率测试结果显示,当Zr/N比为3∶1时,陶瓷产率最高,达到53%。使用扫描电子显微镜对陶瓷微观结构进行分析,结果表明,随着热解温度的升高,材料的内部结构变得规整,致密化程度显著增强。设计的陶瓷材料将有能力改善或扩展其在未来航空航天相关领域的应用。为开发高温下具有热稳定性和抗氧化性的材料提供了一个新的选择。

摘要：发光寿命是光化学的重要概念,也是体现发光材料性质的一项重要参数。尽管发光材料在人类生产生活、军事及航空航天领域有广泛的应用,但是普通大众对于“发光寿命有长有短”这一科学概念并没有清晰的认识。本项目以生活中的光为切入点,以发光寿命在人眼可识别范围内(>100 ms)的长余辉材料作为展示媒介。通过探究三聚氰胺与苯二甲酸在水介质中的自组装,设计并合成了一类寿命长、亮度高的有机长余辉材料,因其合成方法简单、原料便宜易得、实验现象明显且重现性高,非常适合作为科普主题;同时在日常生活中探寻发光现象,创新设计趣味动画、“光绘涂鸦”等新型科普模式,寓教于乐、寓教于做,点燃人们探究化学世界的热情;借助Bilibili、抖音等网络平台广泛宣传,拓宽化学知识的普及范围。针对具有不同年龄和知识结构对象群体的特点和需求,科普内容设立了多个独立互动模块,“量体裁衣”,力求获得“覆盖面广、接受度高”的效果,让发光寿命真正贴近生活、走向大众。

摘要：功函可调硼烯基电极材料可有效提升载流子的迁移效率,因此对于最大化器件的能量转换效率及性能至关重要.基于第一性原理密度泛函理论,研究了碱(土)金属吸附双层α-硼烯(M/DBBP;M=Li~Cs;Be~Ba)纳米复合材料的几何、稳定性、电子结构和功函随M电离能(IP)的变化规律.结果表明,所研究的10个M/DBBP体系均是热、动力学稳定的.M/DBBP体系的M—B键长、结合能、吸附原子与DBBP之间的电子转移和功函均与吸附原子IP呈(近)线性关系.由于Li和Be的尺寸非常小,其大幅增加的M—B成键区域导致Li/DBBP和Be/DBBP的结合能偏离了与其吸附原子IP之间的线性关系.由于Ca/DBBP中层间区域形成了独特的多中心键,使得Ca/DBBP的层间相互作用强度显著高于其余9个体系.M/DBBP保持了金属性,碱(土)金属原子与DBBP之间的成键方式均为离子键.此外,吸附原子向基体转移的电荷数和诱导偶极矩均随吸附原子IP的减小而增加,是碱(土)金属/DBBP功函降低的主要原因.本研究揭示了M/DBBP复合体的几何、稳定性、电子结构和功函的变化规律,为深入认识上述科学问题,以及实验上设计功函可调的硼烯基电极材料提供理论依据.

摘要：将卤系阻燃剂八溴醚(BDDP)、磷系阻燃剂磷酸三苯酯(TPP)、硼酸盐系阻燃剂五硼酸铵分别与异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫(IBPIF)发泡料浆混合,经自由发泡和高温固化工艺制得阻燃IBPIF,并对阻燃IBPIF宏观泡孔结构、表观密度及极限氧指数(LOI)进行测试。结果表明:添加BDDP和TPP的IBPIF出现泡孔结构破坏并有贯穿孔和开裂现象,且添加TPP会使IBPIF高温固化后严重收缩,添加五硼酸铵的IBPIF泡孔结构较为规整;添加量为甲组分与发泡黑料总质量20%时,添加BDDP,TPP和五硼酸铵的IBPIF的LOI分别为30.0%,30.2%,30.6%,与纯IBPIF相比,分别升高了35.75%,36.65%,38.46%,但IBPIF的LOI升高速率随TPP添加量的升高逐渐减缓。

摘要：为了有效解决化学化工类实验教学无法或者难以实现的教学过程问题,组建了黑龙江大学化学化工虚拟仿真实验教学中心,搭建了辅助虚拟实验教学和管理于一体的开放共享的虚拟仿真信息化网络平台,设计开发了系列化工、制药、仪器类虚拟仿真实验教学项目,开展理论课+线下实验课+虚拟仿真实验+慕课四维课程体系建设,期望提升本科一流专业和拔尖人才试验班建设以及本科人才培养,为提高学校本科教学质量提供有力的保障。

摘要：电催化氮还原反应(Nitrogen reduction reaction,NRR)可以在常温常压环境下将N2还原为NH3,是最有希望代替传统Haber-Bosch法的技术之一。目前,由于缺乏高效催化剂,电催化NRR难以实现工业化,亟需探索和设计高效的催化剂。本综述总结了非贵金属基催化剂在电催化NRR应用中的最新进展,包括氧化物、硫化物、碳化物和氮化物等,阐述了元素掺杂、空位、形貌和异质结构等对催化剂电催化NRR性能的影响规律和研究现状。讨论了提高电催化NRR效率的方法,提出了不同催化剂存在的问题并指出了相关解决方案,为后续NRR电催化剂的发展和改进提供了新思路。

摘要：在电催化剂中,通过元素掺杂策略引入缺陷可能显著提高材料的催化活性和稳定性。通过La掺杂(1~5 at.%)来提高CeO_(2)/nano-G的电化学反应活性,并加快界面电荷转移。掺入La的CeO_(2)/nano-G电极,析氧电位达到2.57 V,表现出比原始CeO_(2)/nano-G电极更稳定的电催化活性。此外,La-CeO_(2)/nano-G电极还被证明可以在电氧化过程中有效地矿化诺氟沙星(NOR),3 at.%的La-掺杂量可使降解效率高达98.2%。XPS结果表明,La掺杂后CeO_(2)表面的氧空位数量增加,可能是La-CeO_(2)/nano-G电极的电化学反应活性和稳定性增强的原因。这些结果可为设计具有高电催化活性和稳定性的CeO_(2)/nano-G电极提供了缺陷工程策略方面的启示。