2025年,第40卷,第2期出版日期 2025-02-22
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目录
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专题
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- 新冠病毒光热/比色双模态定量综合性实验设
- 曾景斌, 王文静, 赵田雨, 郭庚辰, 矫春鹏, 江永忠, 温聪颖
- 设计了“新冠病毒光热/比色双模态定量综合性实验”，通过开发在近红外光下具有高效光热转换效率的标记纳米探针，结合自行搭建的小型光热成像仪，有效克服了商用胶体金试纸条灵敏度低和不能准确定量的问题。该法操作简便快速，只需15 min即可完成，能够实现裸眼比色定性和光热信号定量检测，检测限低至1.2 pg·mL-1，相比于胶体金试纸条，不仅实现了准确定量，且灵敏度提高了近10000倍，极大地缩短了病毒检测的窗口期。教学实践表明，该实验能够提高学生的综合能力、开拓其学术视野，并培养学生的科研素养和创新潜能。
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2025, 40 (2): 1-10.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202402027
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- 纳米孔道单分子电化学测量仪的实验教学应用与课程设计探索
- 胡正利, 应佚伦, 王佳, 钟诚兵, 孔璇凤, 余晓冬, 章文伟, 张剑荣, 龙亿涛
- “科研融合型”仪器分析与化学测量实验是南京大学化学类专业本科生“早期介入科研”的重要途径，以此类实验课程为载体融合思政教育，有利于帮助学生树立正确的价值观，对于全面培养学生的科研兴趣、科学品德和学术素养具有重要意义。本文以基于自制仪器开设的“纳米孔道电化学单分子测量”实验为例，探讨了“验证学习”到“自主探索”的两段式实验教学模式，提出课程思政整体设计框架，提炼严谨求实、自强创新、科技报国等思政元素有效融入实验教学全过程，引导鼓励学生主动学习科学前沿技术和科研成果，自觉将课堂知识延伸至课外自主探索科研活动，实现了价值-知识-能力“三位一体”育人目标，为“科研融合型”化学实验课程建设与教学改革提供借鉴。
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2025, 40 (2): 11-19.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202402048
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- 智能化自动滴定仪在大学化学实践教学中的应用
- 曹靖, 陈吉文
- 良好的教学平台是提升教学质量的重要措施之一。在化学滴定分析的实验教学中，传统手工滴定的实验原理验证其准确性往往依赖于操作者技能的经验和熟练程度，检测周期长、人为因素影响较大。为丰富滴定实验的教学方法，引导学生掌握不同的滴定方式，本文研制了基于智能算法的自动滴定系统并应用于大学化学实践教学领域。所研制仪器通过实时采集化学反应图像，利用神经网络算法瞬时判断滴定终点，具有精度高、可靠性强、操作简单、实验数据可追溯等优点。智能化滴定仪器的引入，不仅提升了学生实验的检测时效，减少了人为因素的干扰，提高了实验的可重复性和准确性，而且对实验操作技能、实验原理验证两个培养目标需求进行了资源的合理分配，进而展开教学效果的独立评估与监控，有助于及时调整教学策略，切实提高教学质量。
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2025, 40 (2): 20-27.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403052
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- 高效液相色谱仪器拆装实验设计与实践
- 肖华, 陈滔, 胡水, 李洁, 曾尊祥, 陈洪燕, 许先芳, 朱芳
- 分析仪器基础知识与操作技能是高校化学专业的重要教学内容，也是高校科研探究必备的基本素养。高效液相色谱仪作为一种重要的分析仪器，广泛应用于化学、生命科学、制药工业、环境科学、食品科学和石化分析等领域。为了进一步加深学生对液相色谱仪器结构与原理的理解，融会贯通，将理论应用于实践，本实验设计探究性仪器拆装实验教学内容，重新利用已报废的高效液相色谱仪，设计仪器拆装实验，引导学生打开仪器外壳，深度探索仪器内部“世界”。在实验过程中，有机融入课程思政教育，坚持以学生为中心，以探究为导向，增强学生独立思考与解决问题的综合能力，激发其探索未知、勇于创新的实践精神，培育其科技报国的家国情怀。
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2025, 40 (2): 28-39.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202404020
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- 自制表面解吸大气压化学电离质谱装置检测不饱和脂肪酸
- 张小平, 胡平花, 张军, 杨文雯, 曹晶晶
- 为应对当前化学教学实验多以验证性实验为主且学生自主创新能力不足的现状，设计了一项新实验——“自制表面解吸大气压化学电离质谱装置检测不饱和脂肪酸”。通过让学生自主搭建常压电晕放电电离装置，他们可以深入理解电离与环氧化的原理，激发实验主动性。这种自制装置简便高效，大幅降低教学成本，同时避免使用有机试剂，体现绿色环保理念。在本实验中，学生将研究新型活性物种水自由基阳离子(H2O)2+·与油酸的C＝C键的环氧化反应，以实现对植物油中油酸的快速定量分析。该实验考察了分析化学的基本操作及有机质谱实验技能，旨在培养学生的动手能力及科学创新思维，非常适合用于本科化学实验教学。
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2025, 40 (2): 40-49.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405121
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- 旧谱新声(生)——基于旧仪器改造的创新实验教学
- 吴晶, 王威, 兰景凤, 俞娥, 蒲巧生
- 当前仪器分析实验中所使用的商品化设备结构较封闭、自动化程度高，使用方便但不利于教学过程中功能单元和运行过程的展示，针对该问题我们对一台旧的核磁共振波谱仪进行了数字化改造。利用数据采集卡代替其原装的笔式信号记录仪及示波器，并编写专用程序，实现了对仪器模拟信号的数字化处理及计算机上谱图的显示、处理和存储。经改造，仪器功能更贴合教学需求，多维度地提升了仪器分析实验的教学效果，不仅有助于深化学生对理论的理解，还可激发学生的创新意识。
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2025, 40 (2): 59-66.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202408127
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- 积木式自搭建离子色谱仪的教学设计与实践
- 陈招斌, 李华敏, 彭淑女, 吴平平, 邓顺柳, 王翊如
- 针对化学测量学与技术专业的培养目标，在本科实验教学中引入自搭建离子色谱仪实验课程，学生通过亲自搭建和调试仪器，加深对离子色谱仪器原理及构造的理解，训练学生的实践能力和创新思维。实验中利用商品化的配件和自加工的零件组装搭建具有完整功能的离子色谱仪，完成仪器的参数调试和性能测试，并利用自搭建的仪器测定自来水、湖水和饮料等实际水样中阴离子的含量，取得良好的教学效果。本实验设计以教学离子色谱仪搭建为例，展示实验仪器的设计思路和实现过程，让更多老师和同学加入仪器设计和新方法开发的队伍中。
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2025, 40 (2): 82-88.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202408135
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- BOD-Q水质测定仪的研制及其实验教学应用
- 宋诚, 王厦, 刘鸿
- 生化需氧量(BOD)是水污染控制领域科学研究中关键的数据指标。传统BOD基于溶氧耗量的检测方法，具有测试周期长、结果误差大、重现性差、操作复杂等问题，严重制约着水环境水生态领域的发展和实验教学的应用。本文提出一种BOD检测的新原理、新方法、新仪器，阐述了一项原始创新科学仪器——“BOD-Q水质测定仪”的研制及其实验教学应用，结果表明，该仪器将BOD检测时间从传统的5天缩短至0.5-5小时，检测误差≤10%，将该仪器引入实验教学中可丰富教学内容，提高教学质量。
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2025, 40 (2): 89-96.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202409005
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- 为解决尾气泄漏问题的新型实验发生装置的设计及其在大学实验教学的应用
- 汤煜平, 周丽诗, 王书雅, 张乐颜, 胡宇翔, 逯彩彩, 林慰, 吴梓昊
- 针对传统含尾气吸收实验装置在拆卸过程中普遍存在的残余尾气泄漏问题，本研究基于压力平衡原理设计了新型实验发生装置，可在免于拆除装置造成尾气泄漏的前提下取得有效产物，去除反应生成的有害气体产物，规避了在拆卸装置时可能发生的残余尾气泄漏风险。在介绍装置的设计思路、使用方法及操作步骤后，本文以本科生化学合成实验——二苯乙二酮的制备为例，通过实际实验对比，新型实验发生装置相比传统实验装置，在保证实验效果和效率的同时，其在实验结束拆除装置过程中的二氧化氮泄漏量大幅度减少，有助于减少尾气对实验操作者的危害，减少环境污染，显著提升了实验室实验教学的安全性和环保性，进一步促进了化学实验教学中环保理念的渗透与实践。
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2025, 40 (2): 104-110.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202408073
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- 金属纳米粒子的制备及光学性质探究与表面增强拉曼应用
- 裴昕迪, 王嘉祎, 樊橙希, 邓人豪, 裴银豪, 张则予, 王宇哲, 吴平平, 张华, 王翔
- 旨在学习金属纳米粒子的光学性质及其在表面增强拉曼光谱(SERS)中的应用，涵盖金属纳米材料的合成制备、表征及应用，让学生在学习无机合成、光学表征方法的同时，体验目前科学研究中材料制备-性质表征-体系应用的实验逻辑和思路，适用于不同学习阶段的学生。具体来说，首先通过改变合成条件，制备不同粒径和形状的金属纳米粒子。继而通过紫外吸收光谱(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)等来表征相互关联的光学性质与形貌，并能与基本的纳米光学原理对应理解。最后在SERS的应用中体现如何通过前期制备和表征来优化检测效果。环环相扣的学习和设计，让学生在学习专业知识的同时，提升科学思维。
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2025, 40 (2): 111-120.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202409019
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- 暗场显微镜下的纳米颗粒识别与观测细胞膜上的扩散运动——推荐一个化学测量学实验<
- 孙元芳, 张然, 罗天, 张欣, 王翊如, 黄腾翔, 方宁
- 单颗粒示踪是实现动态生物过程实时观测的重要技术突破，对于挖掘静态观察中所隐藏的机制尤为重要。随着光学显微成像的发展，商品化仪器能够轻松实现微观尺度下对于生物过程的实时观察。本实验采用纳米金、银材料作为成像探针，探讨了等离激元纳米材料的尺寸效应；并设计活细胞成像实验，通过观察金纳米棒在细胞膜上的扩散运动将单颗粒示踪技术引入本科生教学，并将其作为化学测量学的示范性试验。本实验内容丰富、趣味性强，面向已基本掌握化学、化学生物学等基础知识并对化学测量学感兴趣的二、三年级本科生，旨在将单颗粒示踪领域研究前沿融入本科生教学，引导学生自主探索，有利于激发学生的科研兴趣与培养专业素养。
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2025, 40 (2): 121-129.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202409025
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- 教学拉曼光谱仪的模块化组装及实验教学应用
- 叶为春, 杨海朋, 潘婷, 范祥花, 杨秀佳, 王然, 马萌萌, 徐鑫鑫, 张保新, 沈永雯, 曾智聪
- 鉴于拉曼光谱在分析检测上的独特优势，本文研制一款体积小、成本低、适合拆卸组装的教学型拉曼光谱仪，以培养学生在化学测量学领域上的拔尖综合能力；利用自主开发的仪器部件进行模块化设计和组装，开展具有科学性和趣味性的拉曼光谱检测应用。在理解拉曼光谱技术原理的同时掌握拉曼测试技能，提升学生的知识综合应用能力、动手能力和创新意识，帮助学生深入理解科学仪器内在构造、仪器设计和性能优化，激发学生的仪器创制热情。
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2025, 40 (2): 130-136.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202409014
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- 单分子器件电学特性测量仪器的研制及教学设计
- 陈亚兰, 叶雨清, 刘豪杰, 刘俊扬, 吴文峰, 白杰, 李晓慧, 洪文晶
- 为了填补本科实验教学中单分子尺度电学表征实验教学的空白，我们自主研发了一款专为教学实验定制的高精度单分子器件电学特性测量仪器，并基于该仪器设计了一套完整的实验教学方案。该实验已被纳入厦门大学“化学测量学与技术”专业必修课及化学“101计划”——化学测量学实验课程，展现出鲜明的跨学科特性。通过开展单分子器件电学特性的测量实验，不仅能够激发学生对未来半导体和芯片技术前沿动态的思考，更能在实践过程中有效锻炼学生的跨学科思维能力，促进学生综合素养的全面提升。
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2025, 40 (2): 137-150.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202410042
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教学研究与改革
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- 信息化技术在有机化学实验教学中的应用浅析
- 李瑞歌, 吕东灿, 高光芹, 许家喜, 申文波
- 旨在探讨多样化的信息化技术在有机化学实验教学中的应用，以及这些技术如何改善教学效果、激发学生学习的兴趣和积极性，提高学生的实验技能和创新能力。通过分析当前有机化学实验教学的现状，本文提出了一系列创新的信息化融合教学改革方法，并探讨了信息化技术在这些方法中的应用潜力。分析了现代化信息技术在高等教育中面临的挑战和机遇。
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2025, 40 (2): 159-166.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405093
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- 化学专业本科生多维创新能力培养的探索与实践
- 刘城芳, 刘绪, 赖文勇
- 面对飞速发展的时代，培养具备多维创新能力的化学专业人才是国家发展的重要任务。针对化学专业本科生培养过程中存在的问题，本文通过多样化的课程设置、个性化的精准指导和立体化的协同培养等方面，开展“导师制-精准化-国际化”一制两化科研模式，建立“项目-方案-基地”三元素实践模式，实现“人才-学科-科研-产业”四位一体的协调发展的目标。通过多重手段和措施最终提高化学专业本科生的多维创新能力，为化学专业的人才培养提供重要的思路。
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2025, 40 (2): 167-174.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405075
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- 固基础、强应用的无机合成化学课程教学设计
- 李亚娟, 桑商斌, 陈万松, 陈立妙, 李娟, 刘又年, 黄健涵
- 无机合成化学是中南大学应用化学专业的专业核心课，具有知识点多、内容复杂、难度大等特点。近年来，通过理性的教学设计，以合成反应原理(化学热力学和化学动力学)为主线，进行合成设计、合成方法、合成技术的贯通，搭建了由线到面、由面到体的知识框架，教学中融入合成化学的最新研究进展及教师自己的科研成果，以国家科技发展和环境保护的迫切需求、科技民族使命感自豪感等课程思政内容为主线贯穿全课程，实现了基础理论扎实、专业知识丰富、有责任有担当的应用化学专业人才的培养目标。
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2025, 40 (2): 175-183.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405102
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- 基于ADDIE模型的国家线上线下混合式一流课程的构建与实践——以“无机及分析化学”课程为例
- 魏秋红, 吴秋华, 李慧亮, 王春
- 在一流课程建设背景下，线上线下混合式一流课程的建设需要具体化的指导方案，本文遵循ADDIE (Analysis-Design-Development-Implementation-Evaluation)模型中的分析、设计、开发、实施和评价五个步骤，结合“学习通”智慧教学平台，构建了线上线下混合式一流课程建设的框架，并在“无机及分析化学”课程建设中进行了教学实践，阐释了ADDIE模型中五个阶段的详细步骤。该建设方案步骤明晰、易于应用，不仅指导了我校“无机及分析化学”国家一流课程的建设，提高了学生的学习能力和教师的教学水平，取得了显著的教学成效，还可为其他混合式一流课程建设提供参考方案，具有较强的推广应用价值。
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2025, 40 (2): 184-190.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405034
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- 基于软物质功能材料大学生创新平台的多元化教育实践与人才培养探索
- 谭占鳌, 于润楠
- 探讨了软物质功能材料大学生创新平台在多元化教育实践与人才培养方面的探索与实践。该平台具有交叉合作性、创新实践性和开放自主性的特点，为学生提供了丰富的实践机会和创新空间。本文详细介绍了平台在课程设计、教学方法、实验实践、竞赛教学等方面的创新尝试，以及这些探索对提升学生综合素质、培养复合型和创新型科技人才的积极作用。此外，还分析了平台在人才培养方面的成效，包括提供实践操作机会、激发创新思维和创造力、促进跨学科学习与合作、加强与实际工作环境的联系以及培养终身学习态度等方面。
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2025, 40 (2): 191-200.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405007
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知识介绍
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- 光、电化学驱动芳基自由基的形成和转化研究
- 成秀亮, 程诗砚, 龚磊
- 芳基自由基是许多化学反应的重要中间体，具有独特的电子结构和极高的反应活性，其有效生成和定向转化很具挑战。本文介绍了近年来化学研究者们利用快速发展的光、电化学手段，有效克服了这一难题，用于C―H芳基化等诸多合成反应。这些新颖的底物激活模式和后续转化调控策略，丰富了自由基化学在本科教学层面的内容，也有助于学生深化对自由基反应机制的理解。
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2025, 40 (2): 201-209.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405124
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- 有机电化学合成简述
- 李姝慧, 周玉静, 唐海涛
- 有机电化学合成具有绿色高效的特性。近年来，有机电化学合成领域的研究及工业应用发展迅速，有机电化学合成已经成为了一门热点学科。因此，了解学习有机电化学合成的相关知识具有重要意义。本文主要从有机电化学合成的基本原理、优点、电合成装置、电解方式和研究进展展开论述，以此让学生了解有机电化学合成的一些基本知识以及有机电化学合成的优势和前沿，培养学生的绿色化学意识，拓展学生的化学知识。
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2025, 40 (2): 210-215.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405077
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- 氧中心自由基
- 胡雨潇, 黄冰冰, 常文举, 沈杰
- 自由基在有机化学中扮演着至关重要的角色，与碳正离子、碳负离子、卡宾等高能活性中间体共同构筑了有机化学的基石。氧中心自由基，作为自由基家族中一类特殊且重要的活性中间体，其独特性质不仅赋予其引发一系列有机反应的能力，更在医疗健康与环境保护等领域引发了广泛而深入的研究。本文旨在深入剖析并重点介绍四种氧中心自由基——三重态氧气(·O2·)、羟基自由基(HO·)、超氧自由基阴离子(O2-·)以及烷氧类自由基(RO·)的物理化学本质特性和多样化的合成策略，并进一步阐述其在有机合成领域中的具体应用实例与广泛影响。
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2025, 40 (2): 216-227.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405213
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科普
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- 亲疏水隐性图案显示和油水分离科普展示实验
- 黄程程, 程好, 张先宏
- 界面现象及与之相关的应用无处不在，本实验基于固-液界面润湿过程的理论基础、材料化学结构与界面润湿之间的相互关系，通过材料的设计与合成、亲疏水表面构筑方法的选择与实施，对表面润湿现象的直观表征和亲/疏水涂层的应用进行科普展示。为彰显美丽化学和绿色化学的核心理念，自主创新设计了“隐性图案显示”和“油水分离”这两个趣味性强、观赏性佳的实验，直观科普了亲/疏水表面表征效果及生活应用。本科普实验方法简单、操作安全、现象明显、观赏性强、兼具科学性与艺术性，让人们近距离体验亲疏水表面的制作过程，不仅能够提高参与者的动手实践能力，还能激发参与者对化学的学习兴趣，以及对新材料、新技术的探索热情。
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2025, 40 (2): 234-241.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405027
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- 谈老不色变，氧化的前世今生
- 李姝慧, 武芸杞, 潘英明
- 当今时代，“养生”主义盛行，“抗氧化”逐渐成为一个热点话题，其中抗衰老就是抗氧化的一部分。本文以一场自由基的奇幻之旅，揭示了“生活中人的皮肤有皱纹，用久的塑料制品会变硬，食用油久置变质”等一些日常现象产生的原因，提出正确抗氧化的方法。通过此文，希望减少人们对容貌衰老的焦虑，提升人们的身体健康与心理健康。
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2025, 40 (2): 242-246.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405088
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- 肌肉内的分子奥秘
- 窦子霄, 沈执中, 陈建成
- 讲述主人公小周与小黄在新冠疫情后重拾运动过程中所面临的种种挑战。小周在长时间不运动后，急于恢复身体状态，却因为过量运动而导致身心疲惫，甚至比之前的状态更差。文章据此引出肌浆网的生理功能，同时探讨了γ-氨基丁酸(GABA)、5-羟色胺(5-HT)等物质由于运动引起变化进而影响心情感受的化学过程，以及过量运动会引起皮质醇这一化学物质的增加，并说明它对肌肉增长的不利。最后，讨论了锻炼对肌肉纤维的影响。
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2025, 40 (2): 247-250.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405149
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- NO便携治疗探索之路
- 赵杨波, 张煜彦, 翟佳惠, 毛宇佳, 沈珍, 陈建成
- 医院急救室里，NO奇迹般地把一个呼吸衰竭的孩子从死亡线上拉了回来。医护人员感慨NO的神奇功效之余，也不免因钢瓶的笨重、不安全而烦恼。不久后一次与化学家朋友的闲聊却给了医生意外之喜：NO原来可以即时发生和使用，而且由于N的化合物能以多种价态稳定存在，有许多制备NO的方案可供选择，便携式NO治疗仪指日可待！在研发团队的共同努力下，各种各样的方案不断被提出、评估、试验。经历了一遍遍修改完善，最终NO即时发生治疗仪被成功研发出来，代替钢瓶在医院被广泛应用。新的NO治疗仪由于便携易用得到了医生护士一致好评，研发团队也因此受邀分享他们研发和创业的经验与心得。如批判性思维、创造力、人员管理、与他人协调等，都是不可或缺的因素，是团队通往成功的基石。
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2025, 40 (2): 255-261.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405163
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化学实验
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- 铱配合物的合成及性质表征——一个综合化学实验
- 宋忠明, 马欣婷, 李抒情, 阿晟然, 张玉洋, 唐婧, 姚悦, 毛月圆, 郑胜彪, 姚湾湾
- 为培养本科生的综合实践能力，本综合实验基于有机合成方法制备了一个金属有机铱配合物，探究了铱配合物的光物理性质。实验方案包括材料合成、分离提纯、结构表征、性质表征。实验内容涉及面广，知识体系较为丰富。希望能通过此实验系统锻炼学生的科研动手能力，培养学生研究有机光电功能材料的基本素质，拓宽学生的知识范围。
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2025, 40 (2): 278-288.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405106
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- 氢氧化钴纳米片/泡沫镍电极的制备及其电解水性能测试的综合实验设计
- 刘开华, 何涛, 郭清华, 翁永根, 刘珊珊
- 为提高应用化学专业学生学以致用的能力，设计了以氢氧化钴纳米片/泡沫镍为电解水多功能电极的全流程设计性实验，内容涵盖能斯特方程、电解水原理、氢氧化钴纳米片/泡沫镍电极的制备与表征、电解水性能测试、实验结果分析、优化方案的探讨等。通过该全流程实验的设计，巩固电化学基础知识，加深学生对能斯特方程和电解等知识的理解，引导学生理论与实践结合的同时，激发科学研究的兴趣，掌握科学系统的研究方法，最终提升学生分析和解决问题的能力。
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2025, 40 (2): 289-296.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405104
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- MOF衍生的多孔碳材料制备及其电容性能研究——基于OBE理念设计一个综合化学实验
- 段俊新, 余奥, 李全华, 屈德宇, 刘丹, 程冬炳, 王东雪, 李曦
- 基于成果导向的OBE理念，围绕人才培养的毕业要求和课程目标，结合科研成果设计了一个综合实验——MOF衍生的多孔碳材料制备及其电容性能研究。该实验采用常压直接加入法合成Zn-MOF-5 (Zn4O(OOCC6H4COO)3)，通过碳化、酸洗等技术制成分层多孔碳材料并对其进行表征，最后考察了其电化学性能。通过该综合实验，学生不仅可以了解超级电容器这一科技前沿领域，而且可以有效地提升材料合成与表征、仪器操作和数据分析能力，培养学生综合应用知识的能力和解决复杂问题的能力，促进创新思维、团队协作意识和交流沟通能力的提升，从而达成高等工程教育毕业要求。
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2025, 40 (2): 297-305.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405099
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- 铜/氧气催化合成非对称尿素类化合物实验设计
- 白朝鲁门, 包永胜
- 铜/氧气协同催化的自由基反应已经在有机合成领域中得到了广泛应用，具有产率高、条件温和、官能团兼容性好以及环境友好等特点。基于绿色可持续发展理念，我们结合团队近年的科研成果，设计了一个室温条件下铜/氧气协同催化酰胺C―C键断裂合成非对称尿素类化合物的综合实验。本实验原料易得，条件温和，操作性强，无需复杂仪器，同时能够有效激发学生的创新能力，让学生了解自由基化学的发展前沿，具有重要的应用价值和教学价值。
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2025, 40 (2): 306-311.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405118
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- 钙钛矿/有机串联叠层光伏器件的制备及性能表征——推荐一个大学化学研究型综合实验
- 谭占鳌, 李明华, 王文立, 孙振宇
- 钙钛矿材料具备优异光电性能和带隙可调的特性，是制备高效光伏器件的良好选择。有机太阳能电池具有溶液制备和可柔性弯折的特点，与钙钛矿太阳能电池具有相似的器件结构。构建钙钛矿/有机串联叠层可有效提升光谱利用率，突破单结器件的理论效率，展现出更广阔的应用潜力。本实验以串联叠层光伏器件前沿进展为出发点，推荐一个综合化学设计性实验，使本科生学习了解钙钛矿/有机叠层电池的原理及进展，并以此为基础提高其创新思维与实验实践综合能力。本实验中的串联叠层钙钛矿器件包括宽带隙钙钛矿前结子电池、中间层以及有机后结子电池，涉及了基于液相法和真空气相法的薄膜制备过程，通过扫描电子显微镜和X射线衍射表征钙钛矿薄膜的微观形貌与结晶特性，使用模拟太阳光和电学测试系统测量制备叠层器件的光电性能。本实验难度适中，涉及内容丰富，旨在让学生通过本实验去了解光伏器件的工作原理和前沿发展，提升学生对光伏电池的兴趣，并培养其科研创新及实践能力。
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2025, 40 (2): 312-319.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405044
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- 人工智能预测模型在有机化学实验教学中的应用初探
- 周成卓, 谢召军
- 有机化学实验是化学及其相关专业的基础必修课程，合成实验是其中的核心教学内容。本文将人工智能预测模型引入当前有机化学实验中的合成实验，选取ASKCOS模型进行正向合成预测和逆合成预测。预测结果显示，现有模型对于课程涉及的合成实验的预测效果良好，正向合成预测和逆合成预测的命中率最高可达到88.5%。人工智能预测模型在本科实验教学中的应用有助于加深学生对有机化学合成反应特点的理解，增进人工智能辅助有机合成的理念，促进学科交叉，提高教学质量，有助于培养学生的发散性思维，为他们今后的科研工作打下基础。
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2025, 40 (2): 320-331.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405090
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- “在水上”无催化剂Mukaiyama-aldol反应合成3-二氟烷基-3-羟基氧化吲哚
- 张梦瑶, 苟星烨, 黄友, 刘慧娟, 余金生
- 采用“任务驱动型”小组合作探究的教学模式，将前沿科研热点——“在水上”无催化剂反应策略引入有机化学实验教学。以环境友好的水为溶剂，实现了无催化剂条件下1-甲基靛红与二氟烯醇硅醚的Mukaiyama-aldol反应，高效构建了一类高附加值3-二氟烷基-3-羟基氧化吲哚。通过小组合作探究四组对照实验，比较该反应在三种常用有机溶剂(二氯甲烷、甲苯、甲醇)与水中的实验结果，引导学生自主验证以水为溶剂的“在水上”反应的优越性，使学生理解水也可以是有机反应的有效溶剂这一绿色化学的前沿研究知识点，从而打破学生对有机反应使用有机溶剂的固有认知。教学过程避免了“灌输式”教学，将学生的理性认知与直观感受有效结合，有效加深了学生对有机化学学科前沿知识的理解与掌握，是基础理论知识、科学探究、化学专业素养三者相互融合的成功尝试，有助于培养化学专业高质量人才。
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2025, 40 (2): 332-340.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405126
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- 稀土金属催化糠醛合成环戊-2-烯酮衍生物的本科实验设计
- 冯梦霞, 李小洪, 胡建强, 黄良斌
- 介绍了稀土金属催化剂ErCl3·6H2O催化的生物质平台化合物糠醛和大宗化学品二苄胺，通过Nazarov人名反应及4π电环化，一步高收率构建重要合成中间体环戊-2-烯酮衍生物的本科实验方案。实验设计整体方案包括：反应合成-抽滤-重结晶分离-样品表征四个环节。反应条件温和、操作简单、重复性良好、安全无毒、耗时短、产率高等特点完全满足本科生实验课程要求。实验中引入绿色化学理念、生物质平台化合物高附加值转化、稀土金属催化等主题，不仅丰富了本科生课程实验，而且能更充分地提升学生的化学素养和学习兴趣。
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2025, 40 (2): 341-347.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405152
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- 环己烯的电化学自由基碳氢键氧化反应
- 钟颖璇, 魏占坤, 周立镈, 宗嘉渊, 李梦帆, 程旭
- 环己烯的制备是基础有机实验课程中一个经典的实验项目。以环己烯为原料，在电化学条件下进行C―H键自由路径的官能团化，可以展现自由基反应在现代化学中的重要作用。在本文中，我们以氮羟基邻苯二甲酰亚胺为氢原子转移催化剂及氧化试剂，在电化学条件下，实现了环己烯的C―H键氧化。该反应利用廉价易得的电极材料，无需外加氧化物，成本低廉。同时，通过电化学分析和键解离能数据探究，理解碳氢键活化的反应能量变化，进而更深入地理解反应机理。
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2025, 40 (2): 348-356.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405158
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- 全溶液法制备反式钙钛矿太阳能电池与表征综合创新实验设计
- 闫伟博, 王义成
- 太阳能电池是太阳光能利用的主要途径，是新能源重要发展领域之一。近年来钙钛矿太阳能电池异军突起，光电转换效率大幅提升，有望替代Si和CdTe等传统太阳能电池。钙钛矿太阳能电池器件的制备常用到高真空薄膜沉积装置，设备昂贵且制备工艺复杂，难以引入到本科生实验教学课程中。本文为“新能源材料与器件专业”设计的全溶液旋涂法制备反式平面钙钛矿太阳能电池的创新实验，降低了对设备的要求，简化了制备工艺流程，可重复性好且安全性高，有利于学生深入理解和掌握太阳能电池的工作原理、基本工艺流程和表征方法。
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2025, 40 (2): 357-363.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405176
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- 可见光催化合成α-芳基环胺
- 徐文涛, 马杰民, 钟宇华
- 光催化有机合成在近十几年得到了广泛关注，其具有反应条件温和、效率高、官能团容忍度与选择性好等优点。现有的本科有机合成实验绝大多数均是热反应，处于研究前沿的自由基光化学则较少涉及，我们利用商业可得的三级胺作为原料，通过可见光催化合成高附价值的α-芳基环胺。整个反应绿色高效，实验操作简单，易于学生理解，方便展开教学实施。同时丰富了光催化反应在基础有机化学课程的内容，为后续发展有机光化学奠定基础。
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2025, 40 (2): 364-370.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405159
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- 可见光催化合成二氟甲基化咖啡因
- 朱丛军, 张师杰, 郭涛, 袁金伟
- 可见光催化的反应具有条件温和、反应高效、能耗低、官能团兼容度好等优点，成为了合成化学的有力工具。氮杂环骨架和含氟官能团广泛存在并应用于活性分子中，选择性地将二氟甲基(CF2H)引入到氮杂骨架中有可能显著改变先导候选药物的药理和药代动力学性质。本文报道了在可见光催化下利用双二氟乙酰氧基碘苯作为二氟甲基化试剂，完成了咖啡因的自由基二氟甲基官能团化反应。该反应不涉及过渡金属以及氧化剂，操作简单，易于学生掌握，具有重要的教学及应用价值。
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2025, 40 (2): 371-377.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405187
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- 光催化氧化绿色合成β-萘甲醛
- 郭冬冬, 张永坡, 殷丛丛, 赵晋忠, 王永强
- 醇氧化成醛是有机合成中的基本反应之一，将其开发为有机化学基础实验对学生掌握课本知识和常见实验仪器的操作有积极意义。本文设计了β-萘甲醇的光催化氧化反应，在四丁基铵十聚钨酸盐(TBADT)的催化作用下，氧气作为氧化剂，成功生成β-萘甲醛。该实验操作简单、产率高、反应条件温和，适合在本科生基础实验教学中推广。
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2025, 40 (2): 378-384.
DOI: 10.12461/PKU.DXHX202405156
