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本期目次
2024年,第39卷,第11期出版日期 2024-11-28
目录
教学研究与改革
  • “四新”建设视域下无机化学“理实融通，驱动创新”的混合式教学模式研究与实践
  • 胡芳东, 姜晓蕾
  • 为了满足对人才的需求，并融入“四新”建设，构建了“理实融通、驱动创新”的混合式教学模式，使教书育人相得益彰。根据无机化学课程的特点，通过重构课程内容和建设资源库、创新“一互通、三融合、二反思”的教学方法、建立“三位一体”的考核评价机制以及创建全新创新实践活动等多项举措，将创新创业教育与课程教学深度融合。“理实融通、驱动创新”的教学模式让学生掌握专业知识的同时，强化了学生的科学素养、创新思维和科研能力，支撑“四新建设”。
  • 2024, 39 (11): 1-8. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202402013
  • 青年教师如何提高物理化学课程的教学水平
  • 吴从意
  • 物理化学课程是化学化工及相关理工科专业的一门重要基础课，具有理论概念抽象和公式推导较多等特点，是公认的教学难度大的课程。随着大批青年教师进入高校承担起物理化学的教学工作，如何提高教学水平是一件重要且紧迫的事情。本文从作者自身体会谈起，总结五年来在注重积累、重视习题、密切交流、联系实际、内容关联和重视实验等方面的经验，以期抛砖引玉，为青年教师提高教学水平提供一定的借鉴和参考。
  • 2024, 39 (11): 15-19. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202402054
  • 基于OBE理念的物理化学实验线上线下混合式“八环节”教学法的构建与探索
  • 杨绳岩, 孟祥珍, 王新, 张杨
  • 针对当前物理化学实验教学中存在的问题，秉承成果导向(OBE)教育理念，精心设计各个教学环节，将传统的“课前预习、课堂实验、课后报告”三步实验教学模式细分为“课程导入、课前预习、课堂翻转、课程实验、实验报告、课后提升、成绩评定、课程座谈”八个教学环节，在物理化学实验中构建了“一个理念+八个环节”线上线下混合式教学体系。该体系的建立旨在驱动有效的教与学，将知识传授、能力培养、思维训练融入每个环节，培养学生独立思考、自主学习能力，提升学生的综合创新能力，同时也为同类院校的实验教学改革提供借鉴与参考。
  • 2024, 39 (11): 28-37. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202402019
  • 强化学术牵引，深化科教融合：创新化学本科人才培养的探索与实践
  • 左彪, 张旖芝, 陈铮凯, 田厚宽, 王勇能, 张伟, 王伟祖, 郑旭明, 王新平
  • 创新人才培养是高等教育的永恒主题。本文介绍了浙江理工大学化学与化工学院在创新化学人才培养方面的探索与实践；以学术科研为牵引，通过优化课程构架、健全科研实践体系、加强导师队伍建设三方面，将学术科研有机融入本科生培养过程，促进科教融合，加强理实融通，提升学生思辨能力和实践创新水平，培养卓越化学人才。
  • 2024, 39 (11): 38-43. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202402066
  • 将思政元素融入“化学反应热”教学
  • 吕洋, 贾颖萍, 李艳华, 钟和香, 王新平
  • 由于化学热力学知识抽象，因而被认为难以进行课程思政。本文以其中“化学反应热”教学内容为例，给出我们“润物细无声”地把思政元素融入教学的实践过程，以及实现对学生知识-能力-素质“三位一体”培养目标的点滴经验。
  • 2024, 39 (11): 44-51. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202402059
  • 材料化学专业提升就业核心竞争力人才培养体系的研究
  • 袁妍, 吴海涛, 张旖, 蒋莉, 曹丰, 董延茂
  • 新时代背景下，如何培养高校大学生的就业能力，提升就业核心竞争力是当前高校就业工作亟待解决的重大问题。本论文分析了地方高校材料化学专业本科生能力培养和就业现状，结合实践经验从思想引导和能力培养两个方面入手，探索产教融合(I)理念，工程教育认证(E)，科教融汇(S)方式，课程思政(M)融入培养体系，研究和探讨了提升材料化学专业学生就业核心竞争力的“IESM”人才培养体系，为地方高校材料化学专业学生人才培养体系提供借鉴。
  • 2024, 39 (11): 52-56. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202402015
  • 分析化学教学改革热点与发展趋势可视化分析
  • 孙振丽, 王宁, 林可欣, 代琴, 周玉菲, 曹丹丹, 党延峰
  • 针对分析化学理论及实验教学改革，运用CiteSpace工具深入分析了我国分析化学教学改革的文献资料。通过可视化分析识别出分析化学教学中的关键改革热点，如融合翻转课堂、互联网+、慕课等现代教育技术的实践教学模式。同时探讨了课程思政融合、信息化教学和新工科理念等前沿教学趋势，旨在为分析化学的教学改革提供理论依据。
  • 2024, 39 (11): 57-64. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403095
  • 人工智能与化学实验课程建设
  • 杜静, 于曦, 马骁飞, 赵温涛
  • 本文结合人工智能技术及其在化学相关研究中的实际应用，探讨了人工智能与化学课程的建设方案。提出了人工智能与化学实验课程的教学目标、课程设置与教学大纲、实施方法及教学效果，并介绍了人工智能与化学实验课程及AI+化学化工虚拟仿真平台建设。为我国化学教育及未来化学研究提供助力。
  • 2024, 39 (11): 65-71. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403072
  • 科教协同在药学类专业有机化学教学中的探索与实践——以卤代烃亲核取代反应历程为例
  • 程道娟, 方方
  • 科教协同是当今高校教学改革发展的重要方向，有利于培养具有创新精神和实践能力相结合的拔尖创新人才。有机化学是中医药院校药学类各专业的一门理论性和实践性并重的专业基础课。随着有机化学理论知识和实验技术的突飞猛进，在药学类专业有机化学教学中引入科教协同理念势在必行。本文以卤代烃亲核取代反应历程SN2/SN1为例，对教学过程进行再编排，将专业素养和科研前沿融于教学内容中，提高课堂的教学质量，提升学生的专业认同感、使命感，培养科学精神和家国情怀。
  • 2024, 39 (11): 72-78. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403105
  • 物理化学实验课程的逆向性教学实践初探——以化学反应动力学为例
  • 谭德新, 梁莉敏, 吕宝苡, 关惠文, 陈海程, 王艳丽
  • 为促进物理化学及实验教学的模式改革与创新，以化学反应动力学为研究主线，借助逆向性(UbD)教学模式，通过预设学习目的、确定评价体系和设计教学环节，实现高效教学。逆向性教学实践的课程设计，不仅能提高学生自主学习积极性，提升思政、探究以及创新能力，帮助学生构建知识体系，还能让学生知识和技能迁移、原理和态度迁移，为高校人才培养提供新途径。
  • 2024, 39 (11): 79-86. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403048
  • 融合OBE理念的仪器分析课程融入思政教学闭环设计与实践——绪论
  • 郭琳琳, 张金君, 苗成朋, 刘博静, 范小振
  • 以成果导向教育(OBE)理念为指导，在仪器分析课程教学中以学生为中心，融入课程思政进行教学实践，使课程思政回归课程教学的本源。以绪论一章为例，分别在课前、课中、课后教学环节中融入思政教学，教与学密切结合，课内与课外密切结合，将科学精神和科学思维全方位的落实到整个教学过程中，使学生成为课程思政学习和实践的主体，构建学习闭环和思政闭环。基于OBE理念和思政育人目标的一致性，实现知识传授、能力培养、价值塑造三位一体的教学目标，提升课程的教学效果与质量。
  • 2024, 39 (11): 87-95. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403001
  • 体现综合育人功能的无机化学中“碳族元素”教学内容的重构与实践
  • 简亚军, 翟全国, 顾泉, 高胜利
  • 基于“结构-性质-应用-制备”一体化原则和“专业-能力-素质”有机融合的指导思想，通过完善教学内容、渗透学科前沿、还原化学史、融入课程思政、设置开放性思考题及引入线上教学等手段，对碳族元素教学内容进行了重构。重构后的课程体现了“高阶性、创新性和挑战度”，实现了《无机化学》课程的综合育人功能。
  • 2024, 39 (11): 96-107. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403006
  • 基于“Just-in-Time”动态精准对接产业需求的化工过程开发与设计课程改革与实例
  • 靳满满, 吕志果, 牛庆涛
  • 化学工业是国民经济的基础产业和支柱产业，而化工过程开发与设计在化工生产中扮演着至关重要的角色，是调整产业结构、优化产业布局、提高自主创新能力及发展循环经济的重要基础和支撑。本文创新性地提出基于准时制“Just-in-Time”动态精准对接产业需求的教学模式，结合环戊烯绿色催化氧化制戊二酸技术开发对化工过程开发与设计课程进行教学改革，并构建了一种高校化工专业课程建设与产业需求精准对接的动态调整机制，寄望为校企协同育人提供参考和借鉴。
  • 2024, 39 (11): 108-116. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403030
  • 无机化学中“配位化学基础”教学内容的重构探讨
  • 翟全国, 张鹏, 袁文玉, 王颖, 李淑妮, 胡满成, 高胜利
  • 一流的教学内容要求达到“知识-能力-素质有机融合”。“配位化学基础”教学内容作为无机化学理论基础之一的主章节，应在教育部提倡的“专业-能力-素质有机融合”育人精神指导下，突破长期存在的固化框架，构建新的课程设计，加强基础概念的科学性和准确性，培养学生学以致用的能力，提高学生的科学素养，体现“高阶性、创新性和挑战度”。提议将章名改为“配位化合物基础及应用”，内容扩充描绘为6个模块；尽量使教学内容的重构在保证基本面知识结构的前提下与时俱进，适当凸显配位化学发展中的最新理论、最新研究成果、最新前沿、实践成果；同时凸显“专业与思政同向同行”，充分发挥课程育人功能，从专业、能力、素质全方位促进学生学业发展。
  • 2024, 39 (11): 117-130. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403065
知识介绍
  • 自由基的亲核性和亲电性
  • 史雷
  • 自由基物种的电子富裕或缺少程度以及极性效应是支配其反应性和选择性的关键因素。一般来说，自由基可以根据电负性、反应性能或得失电子后物种的稳定性等划分为亲核自由基和亲电自由基。本文着重介绍一系列常见碳原子中心自由基和杂原子中心自由基的亲核性或亲电性的分类原则和方法，同时提供若干合成化学中的具体应用实例。
  • 2024, 39 (11): 131-135. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202402018
  • 含氮环烷烃选择性构建功能化芳烃研究进展
  • 张云皓, 王一诺, 王思然, 徐大振
  • 含氮杂环类化合物广泛存在于自然界，具有多种生物活性。近几年，使用含氮环烷烃作为原料合成含氮芳烃成为目前的一个研究热点，该方法无需导向基团，可选择性地一步实现C—C、C—N、C—S和C—Se键的构建和芳构化。本文整理了近年来有关该方法构建功能化喹啉和吲哚的文献报道，进行了系统的梳理和综述，并对该领域未来的发展作出展望。
  • 2024, 39 (11): 136-145. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401083
  • 通过自由基历程烯烃1,2-双官能团化反应同时构建C—O键和C—X键研究进展
  • 吴丹清, 刘佳俊, 李天宇, 徐大振, 苗志伟
  • 通过自由基途径的烯烃1,2-双官能团化反应是有机合成中从烯烃直接构建C—X (X = C, N, O…)键的重要手段，其优点包括良好的区域选择性、步骤经济性和原子经济性，符合绿色化学的发展要求。含有碳-氧键的有机功能化合物种类很多，发展简单高效构建碳-氧键的合成方法是有机化学家广泛关注的研究领域。本文综述了在构建碳-氧键的同时，构建碳-碳键、碳-氮键、碳-硫键和碳-卤键的反应研究进程，并对该领域的未来发展方向进行了展望。
  • 2024, 39 (11): 146-157. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403087
  • 具有轴手性化合物的对映选择性合成研究进展
  • 赵熙林, 涂星宇, 李宗宣, 董锐, 蒋博, 苗志伟
  • 轴手性化合物具有独特的手性结构，在不对称催化、医药、光电材料和天然产物等诸多领域具有重要应用。近年来轴手性化合物对映选择性合成取得了较大的研究进展，在手性轴的类型上除了传统的C—C轴和C—N轴以外，N—N轴、C—S轴、C—O轴和C—B轴手性化合物的不对称合成也取得了新的突破。本文综述了近年来各类轴手性化合物不对称合成的研究进展，并对该领域未来的发展方向进行了展望。
  • 2024, 39 (11): 158-173. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403106
  • 现代光学方法去除黄曲霉毒素的研究进展
  • 徐宇阳, 杨儒颖, 张彦哲, 刘延东, 李可奕, 卫泽辉
  • 黄曲霉毒素是主要由曲霉真菌产生的毒性次生代谢产物，在食品、药材等产品的运输、存储过程中极易产生，对人和动物能够产生高致癌效力，已成为一种全球性广泛关注的安全危害因素。一直以来，研究者们努力开发各种有效的策略来降解食品和药材中的黄曲霉毒素，这些方法涵盖了物理、化学以及生物学等各类技术手段，其中光辐射消除方法因其操作简单、成本低廉、消除效率高和不破坏样品成分等特点而受到广泛的关注。因此，本文重点综述了现代光学方法在去除黄曲霉毒素上的应用，包括紫外、红外、脉冲强光、光催化、等离子体等方法，为开发高效便捷、安全可控的黄曲霉毒素去除方法提供参考。
  • 2024, 39 (11): 174-181. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202402064
科普
  • 悟空巧饰磷脂膜，囊泡大败癌细胞
  • 刘书羽, 孙小敏, 宋勃翰, 曾高峰, 杜冰冰, 果崇申, 王琮, 王磊
  • “我们能人工合成一个细胞吗？Can a cell be artificially synthesized？”——这是2021年《科学》期刊新发布的世界最前沿的125个重大科学问题之一。科学家为了揭示“生命起源”的奥秘以及解决世界关注的重大基础科学问题，设计出人造细胞这类仿生材料。它们最明显的特点就是具有与生物细胞类似的结构与功能。因此，深入研究人造细胞，不仅有利于研究真实细胞的结构与功能机制，还有助于建立非生物物质与真实细胞之间的联系，从而搭建非生命系统与生命系统之间的桥梁，为生命起源等相关研究提供实验与理论依据。而磷脂囊泡作为目前应用最为广泛的人造细胞更是有着广阔的应用前景。为了使“磷脂囊泡”这类材料以及相关研究技术得到更广泛的认识，本文基于耳熟能详的四大名著之一——《西游记》，讲述了孙悟空凭借火眼金睛帮助磷脂囊泡战胜癌细胞的故事，介绍了磷脂囊泡的设计和制备、代表功能以及体内治疗案例，以期促进广大读者对该技术的理解，并激发更多该技术潜在的应用可能。
  • 2024, 39 (11): 182-188. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202404113
  • 非“矾”之旅
  • 向秋雨, 屈春花, 徐广, 杨亚飞, 夏悦
  • 以明矾、绿矾、胆矾为代表的矾类物质在人类生产生活和化学实践中的应用已有上千年历史。本文以一则故事引导读者探索明矾、绿矾和胆矾在净水、食品、杀菌、染色、制酸、医药等不同领域发挥的不同作用，熟悉相关的化学变化，并了解不当使用造成的危害。使读者在学习矾类相关知识的同时，体会化学与社会之间的密切关系。
  • 2024, 39 (11): 189-195. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202404094
化学实验
  • 二氟吡咯烷的光化学合成、分析及表征综合实验设计
  • 于婷婷, 陈鸶, 孙良龙, 史同同, 孙凯, 王薪
  • 光化学合成技术具有反应条件温和、设备简单、利用光能等优点，近年来已成为合成化学中的一个研究热点。但在目前本科生有机化学实验教学中，鲜见光化学合成反应相关实验。含氟氮杂环广泛存在于天然产物和药物活性分子中，也是有机合成的重要中间体。结合团队近年的科研成果，设计了一个光化学合成二氟吡咯环的综合性实验，由底物和产物制备、结构表征、光化学合成分析等部分组成。此实验可训练提高学生有机合成、结构解析等技能，通过将科研成果转化为有机化学实验教学，激发学生对有机化学实验的学习兴趣，并对培养学生的创新意识和树立“绿色合成”理念具有积极作用。
  • 2024, 39 (11): 196-203. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401022
  • 电化学氧化硫醚制备亚砜
  • 张林宝, 郭维斯, 王书文, 宋然, 李明
  • 电化学合成是一种绿色、高效、可持续的有机合成方案，但在本科基础实验中的应用并未有效推广。亚砜类化合物常见于功能性有机化合物中，在天然的药物或材料中也有广泛应用。对于亚砜类化合物合成方法的研究在有机合成领域一直是热点话题，但传统的方法存在诸多缺陷。我们开发了一种以氯化钠为电解质将硫化物选择性氧化为亚砜的电化学方案，其中氯化钠起双重作用：(1) 作为电解质；(2) 作为氧化还原介质。
  • 2024, 39 (11): 204-209. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401009
  • 微波促进下沙芬酰胺甲磺酸盐的合成
  • 于月娜, 房芳
  • 本文基于一款治疗阿兹海默症的药物——沙芬酰胺甲磺酸盐进行教学设计，以4-(3-氟苄氧基)苯甲醛为起始原料，引入微波合成技术，采用还原胺化策略，经过三步反应，迅速、高效得到目标产物，并采用核磁、熔点和旋光分析方法鉴定结构与纯度。实验设置既兼顾有机综合实验技术的训练，又注重知识的交叉融合。
  • 2024, 39 (11): 210-216. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401076
  • 碳布担载PtBi自支撑电极的制备及其电氧化性能研究——推荐一个综合化学实验
  • 宁小媚, 占亮, 周小松, 罗金, 周训富, 罗翠芬
  • 本实验通过碳布担载PtBi自支撑电极的制备、表征及电氧化应用，促进“科教融合”，实现创新型人才培养。通过该实验，学生既能更好地理解物理化学中电化学装置和能量转化的内容以及催化剂性能评价指标，激发学生的科研兴趣，又能掌握纳米材料的制备、表征、电化学测试等基本实验技能，培养学生的科学素养，提高学生利用电化学及动力学内容分析性能数据、理解电氧化反应过程及电极过程的能力。
  • 2024, 39 (11): 217-224. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401085
  • 银催化的开环Minisci反应——开发适合本科生的教学实验
  • 鲁缘怡, 赵俊, 李洪爽
  • Minisci反应是利用亲核性的碳自由基中间体对芳杂环进行的取代反应。本研究以1-甲基环丙醇和苯并[d]噻唑为原料在银催化、水相反应条件下发生自由基烷基化，高效合成了4-(苯并[d]噻唑-2-基)-2-丁酮，具有操作步骤简单、反应条件温和及原子经济性的优势。本反应已经本科生进行验证，将有效补充自由基化学相关知识，适合开发成为教学实验。
  • 2024, 39 (11): 225-231. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401088
  • 科教融合：水合物熔盐促进作用下柠檬酸三丁酯的合成研究用于科研创新训练教学
  • 王景华, 于延新, 任衍彪, 王业胜
  • 科研创新训练是理工科专业本科生的一门必修课，是对所学专业知识在科学研究中的综合运用，因而在培养学生理论联系实际、科研课题的设计、独立进行分析问题和解决问题的能力方面具有重要作用。本文将水合物熔盐中柠檬酸三丁酯的合成研究应用于科研创新训练教学中，引导学生从研究背景、课题的提出、课题的设计、分析方法的建立、实验过程研究、结果分析等方面进行了课题的整体设计研究。通过本课题的研究工作，学生综合运用能力、分析问题解决问题的能力以及独立进行科研的能力显著提高，达到了预期目标，获得了水合物熔盐中柠檬酸三丁酯的最佳工艺条件和促进作用机理，为工业化生产奠定了理论基础，是教学和科研相互融合相互促进、值得推广的一种科研创新训练教学方式。
  • 2024, 39 (11): 232-240. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202402057
  • 科研新成果助力提升天然产物化学实验课程的高阶性——以盐酸小檗碱在光动力抑菌薄膜中的应用为例
  • 王立娟, 宁语苹, 李坚, 罗沙, 罗雄飞, 王睿文
  • 天然产物化学实验是基于理论课基础上的一门重要实践课程，以验证为主的实验课缺少高阶性，不利于学生综合能力的提升。因此，通过将科研新成果融入课程的综合实验设计，融入“双碳”理念，强化课程的“两性一度”。该实验将高荧光强度的光动力抑菌食品包装膜的前沿研究融入到天然产物化学实验中，首次将天然聚集诱导发光剂盐酸小檗碱与植酸结合成盐加入到食品包装膜中，构建了一种具有高荧光强度的光动力抑菌膜。本实验融合了天然产物化学、聚集诱导发光和食品微生物学的内容，并推动学生熟悉原理-实验-表征-分析的科研流程，实质性丰富学生的综合知识，强化学生实践能力和创新意识，助力林产化工专业拔尖人才的培养。
  • 2024, 39 (11): 241-250. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403017
  • 高效吸水性凝胶的制备——推荐一个综合化学实验
  • 张昊翔, 赵之翰, 金永成, 牛志强, 田金磊
  • 吸水性水凝胶是当今科研热点之一。水凝胶是一种高分子化合物，具有出色的吸水能力和保水能力，常用于医疗、卫生、农业、环保等领域，如制作敷料、尿不湿、保湿剂、植物栽培基质等。本实验以丙烯酸和丙烯酰胺为单体，通过光引发自由基聚合制备了一种新型高效水凝胶毛巾，其具有易折叠、可剪裁的优秀力学性质，也有传统水凝胶的高吸水性能。同时结合扫描电镜表征，可以让学生在制备实验的同时学习仪器分析相关操作，适用于本科综合化学实验。本实验同时借助染料吸附实验，制成五彩缤纷的透明水凝胶，具有极高的观赏性，生动有趣，更能激发学生对化学的兴趣与热爱。
  • 2024, 39 (11): 251-258. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202401084
  • 对羟基苯乙酮萃取实验研究
  • 蒋历辉, 董万荣, 阳华, 夏涌清, 彭红建, 袁俊, 胡晓倩, 曾子涵, 邹应萍, 罗一鸣
  • 部分高校开设的有机化学萃取实验，采用是乙酸乙酯萃取质量分数为5%的苯酚水溶液，鉴于苯酚具有中等毒性和腐蚀性，在实验操作过程中，如萃取、有机相干燥、蒸馏溶剂回收等实验环节都会挥发，为了绿色化实验，减少指导教师和学生在实验过程中吸入有毒化合物及苯酚对环境的危害，选择了化妆品中常用添加剂对羟基苯乙酮替代苯酚作为研究对象，配制饱和水溶液，分别以乙酸乙酯和二氯甲烷为有机溶剂萃取对羟基苯乙酮，并锻炼学生萃取过程中如何破乳以及对比两种不同溶剂的萃取效果。
  • 2024, 39 (11): 259-268. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202402056
  • 航天视角下电解水产氢高效催化剂的研究性实验课程思政设计
  • 杨爽, 王群, 苗彩琴, 耿子奇, 李欣然, 李杨, 吴晓宏
  • 电解水分解反应是航天领域地外原位资源利用的核心技术之一，高校自身特色的科研具有促进本校人才培养的重要属性，遵循科教融合原则，将航天特色的科研与本科生教学相结合设计了研究性教学实验。提出运用水热氧化和高温磷化两步法，制备适用于航天微重力空间环境下的具有超亲水超疏气表面的泡沫镍自支撑双金属磷化物电极材料，并对电解水产氢性能进行研究。同时，挖掘并融入对应的本科物理化学课程中相关热力学知识点，有效调动学生的学习主动性，引导学生自主探究问题并建构地外电解水知识体系，传承航天报国精神。
  • 2024, 39 (11): 269-277. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403044
  • 烯丙基苯基醚Claisen重排反应的量化计算研究——介绍一个计算化学实验
  • 王廷博, 罗垚, 胡冰艳, 刘瑞苑, 苗晶, 路慧哲
  • 烯基烯丙基醚或芳基烯丙基醚受热发生[3,3]-σ重排，生成γ,δ-不饱和醛酮或邻对位烯丙基酚，即为Claisen重排反应。本研究利用Gaussian 16程序的DFT方法对烯丙基苯基醚在加热条件的Claisen重排反应进行了量化计算研究。通过本实验的练习，我们旨在加深学生对Claisen重排反应过渡态结构的认识，促进学生应用计算化学工具解决化学问题，提升学生在学习、科研中的实践与创新能力。
  • 2024, 39 (11): 278-285. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403082
  • 新工科背景下有机化学综合实验改革——以苯佐卡因制备实验的改进研究为例
  • 徐国栋, 盛成才, 赵晓萌, 张拓疆, 刘总堂, 董军
  • 新工科背景下，化学类专业课程不仅强调培养学生扎实的化学基本功，而且注重多学科交叉融合，培养学生与时俱进、勇于创新的科学精神。“苯佐卡因的制备”是一个经典的有机化学综合性本科教学实验。在原先的反应过程中，酯化反应产生大量废酸，还原反应步骤繁琐，总体反应时间长，缺少趣味性。为了提升该实验的有效时长，加强实验过程的绿色环保性，提升实验的拓展性与探究性，我们通过引入前沿科学成果对该制备反应进行了改进。改进后的实验，在酯化反应步骤使用低共熔溶剂进行催化，可循环使用，绿色环保。在还原反应步骤，则是使用连二硼酸作为还原剂、4,4’-联吡啶作为催化剂，在室温下即可反应，反应温和，颜色变化明显，富有趣味性。该改进实验，不仅可以激发学生的学习兴趣，而且可以提高学生的科研素养，培养学生的绿色化学理念，以及独立思考和分析解决问题的能力。
  • 2024, 39 (11): 286-295. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403094
  • 分散固相萃取-液相色谱-三重四级杆质谱法分析水样中卤代醌类化合物
  • 钟燕辉, 王冉, 林子俺
  • 本实验旨在通过分散固相萃取-液相色谱-三重四级杆质谱法分析环境水样中的卤代醌类化合物。实验选取了5种卤代醌类化合物作为目标物，采用阳离子共价有机骨架材料作为固相吸附剂，从水样中富集目标物。随后，使用液相色谱-三重四级杆质谱法对富集的化合物进行定性和定量分析。实验考察了吸附剂用量、富集时间、洗脱时间、洗脱溶剂种类、洗脱溶剂酸度和洗脱体积等条件对实验结果的影响，并建立了一种基于分散固相萃取的新方法。该方法在0.1-100 ng·L-1范围内显示出较好的线性关系(相关系数R2 ≥ 0.9924)，检出限可达到0.03-0.65 ng·L-1，并成功应用于分析自来水样品中卤代苯醌类化合物。通过这个实验，学生可以了解基本的样品前处理技术，并提高实验技能、研究和创新思维，增强解决问题的能力。
  • 2024, 39 (11): 296-303. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202402017
  • 拉曼光谱实验多层次教学设计与实践探索
  • 吕昭月, 陈哲昊, 倪一, 罗锻斌, 洪显峰
  • 对拉曼光谱实验的教学内容、要求及考核评价等几个方面进行改革，探索多层次实验教学以期满足社会发展对应用型、创新型人才的要求。具体教学实践中把拉曼光谱实验分为基础实验教学和进阶项目化实验教学：基础实验部分采用“线上虚拟、线下实验、光谱模拟计算”三段式教学，构建虚实结合、实验和模拟计算协同的特色教学模式；项目化探究实验则通过拉曼光谱技术深入解析物质结构，形成“学以致用、用以致学”的深度学习模式。多层次教学革新了传统实验教学，提升了教学效果，丰富了课程的“高阶性、创新性和挑战度”。
  • 2024, 39 (11): 304-312. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202402047
  • 基于共价有机框架的SiO2@COFETTA-Td核壳型固定相的制备及色谱性能研究
  • 吴帆, 田文锠, 刘锦, 张秋婷, 钟燕辉, 林子俺
  • 本实验旨在设计新型固定相以实现各种分析物的高效分离并应用于教学实验。在二氧化硅微球的表面修饰上共价有机框架，合成具有核壳结构的复合材料(SiO2@COFETTA-Td)，并将其作为混合模式固定相用于高效液相色谱分离。得益于共价有机框架的优异性质，SiO2@COFETTA-Td填充柱在分离烷基苯类、苯胺类和磺胺类等物质中表现出高柱效和优异的分离度，并成功应用于邻苯二甲酸酯类、抗癫痫药物和PM2.5中多环芳烃类物质的分离，这进一步证明SiO2@COFETTA-Td固定相在复杂生物样品的分离分析潜力。通过这个实验，学生可以熟练掌握高效液相色谱的操作，加深巩固色谱相关理论，了解核壳型固定相分离原理并提高他们的科研思维和创新能力。
  • 2024, 39 (11): 319-326. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403031
  • 基于基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)的疾病标志物筛查与鉴定——仪器分析综合实验教学改革
  • 林子俺, 靳迎雪
  • 本研究旨在开发一种新型开放探索型实验，并将其融入到本科生的综合实验教学中。该实验采用基质辅助激光解吸电离质谱(MADLI-MS)技术，用于疾病标志物的筛查与鉴定，在实验中，我们选择α-氰基-4-羟基肉桂酸(CHCA)作为有机基质，首先研究了点样方式对实验结果的影响。接着，我们使用5种代谢小分子来验证基质的适用性。然后，我们从健康人和心血管疾病患者中提取了特异性的血清代谢指纹图谱(SMPs)，通过对大数据进行多元统计分析，建立了一个用于心血管疾病诊断的MALDI-MS平台，并成功地将其应用于健康人和患者的区分。这种模式的目标是创建一个将实验教学和科研工作相结合的开放探索型平台，使学生在实验过程中不仅能学习和掌握MADLI-MS的原理、操作和数据分析，还能培养他们的科研创新能力和综合思维能力。
  • 2024, 39 (11): 327-334. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403066
  • 融合废旧镍氢电池回收及镍含量检测分析的实验设计与实践
  • 汪快兵, 张红林, 卢文杰, 章维华
  • 本新创实验设计旨在开发一种基于废旧电池回收再利用环保理念，融合无机化学、电化学与分析化学的实验体系，将镍氢电池回收、二次储能应用以及镍离子分析检测合为一体，加深学生对基础化学实验原理的认识，拓展创新思维。在二次储能方面，选用镍氢电池回收液中的含钴氢氧化镍和商业活性炭分别作为正负极材料，通过组装纽扣电池验证器件的储能能力。利用计时电位与循环伏安法，评估纽扣电池在不同电流密度和不同扫速下的性能表现。同时，串联多组纽扣电池用于点亮小灯泡来验证其实用价值。在镍离子检测方面，利用分光光度法定量检测镍离子含量。通过实验的联合设计与分析，学生可以认识到新能源技术的潜在应用前景，并充分了解储能器件回收与检测分析，培养其创新和环保意识。
  • 2024, 39 (11): 335-341. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403084
  • 近红外二区光学诊疗探针的制备及性能测试——高分子化学综合实验的新设计与教学实践
  • 王其, 高逸聪, 陆峰, 范曲立
  • 癌症已经成为当今威胁人类健康的重大疾病之一，发展新型光学诊疗体系用于癌症精准诊断与高效治疗至关重要。本文介绍了一个高分子化学综合实验的新设计与教学实践，即一种新型共轭高分子基近红外二区光学诊疗探针的制备过程及其相关性能测试。该实验包括共轭高分子合成、水溶性纳米粒子制备、吸收发射光谱测定、光热光动力性能分析、近红外二区荧光成像及对癌细胞光毒性研究。该实验内容科学性及前沿性强，能够提高学生的实验操作技能，引导学生运用所学知识进行独立思考，启发学生的创新及科研思维。
  • 2024, 39 (11): 342-349. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202404141
  • 科教融合实验教学设计——以有机分子电氧化为例
  • 闫世成
  • 开展科研和教学融合型化学实验教学，将基础教学与科研有机结合，以学以致用的方式提升人才培养效果，有助于推进教育教学改革进程。本实验以Ni(OH)2电极有机电氧化反应为例，设置了五个教学模块，包含Ni(OH)2电极制备与表征、Ni(OH)2有机电氧化特性研究、催化活性中心原位电化学测定、电化学界面电荷转移机制和有机电氧化热力学的第一性原理研究等方面的实验教学，涵盖宏观到微观电化学反应规律描述及其原位表征技术，以达到通过实验教学促进学生对相关电化学理论知识的理解，培养学生科研思维和创新能力。
  • 2024, 39 (11): 350-358. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202408036
师生笔谈
  • 超共轭效应对乙烷、肼和过氧化氢的稳定性与稳定构象的影响
  • 许家喜, 麻远
  • 乙烷、肼与过氧化氢分别是同周期元素与氢组成的、结构相似的三种物质，但它们的稳定性却依次明显减弱，且稳定构象也不相似，现行教材中没有很好地解释造成它们稳定性和稳定构象不同的原因。本文通过分析n-σ*的超共轭效应为这三种物质稳定性的变化规律提供了一种可能的解释，同时，也解释了肼和过氧化氢不以对位交叉构象存在的原因。将超共轭效应拓展到了解释无机物稳定性和稳定构象上。
  • 2024, 39 (11): 374-377. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202402049
  • 沉淀滴定终点误差的计算公式及应用——以莫尔法为例
  • 苏铁军
  • 终点误差是分析化学中的重要教学内容。基于沉淀溶解平衡理论和终点误差定义，推导出了计算莫尔法终点误差的一般公式。介绍了该公式在直接计算终点误差、确定滴定突跃范围及确定指示剂的最低需要量等方面的应用，所得计算结果均与文献值相符。该公式的构建进一步完善了计算终点误差的新方法体系，将有力推动分析化学一流课程的建设。
  • 2024, 39 (11): 384-387. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202402039
自学之友
  • 介绍一个核磁共振波谱解析的学习网站
  • 金晋慷, 盛伊甸, 吕萍, 陆展
  • 核磁共振技术是化学工作者分析化合物结构与纯度的重要工具，尤其在有机化学方向的科研工作中，这项技术得到了广泛的应用。本文介绍了一个交互式的核磁共振波谱解析练习网站，通过练习解析真实核磁共振波谱，学生可以逐步建立对核磁共振波谱技术的认知，逐渐学会如何解读学习、工作中遇到的核磁共振谱图。在本科阶段学习与练习核磁共振波谱解析技能，将有助于学生未来科研工作的顺利进行。借助文中介绍的练习网站，学生可以方便地选择难度合适的练习题进行学习提升。
  • 2024, 39 (11): 388-396. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403054
国外化学教育
  • 中英高等化学教育课程设置对比研究
  • 张诗雨, 蔡靖, 侯欣然, 周青
  • 以大学化学专业为例，对比每学年中英两国课程设置的差异，分析中英两国化学教育理念的异同，促进我国化学教育课程设置的科学发展。中英两国化学专业具有相似的专业课内容，却以不同的方式向学生开设。不同的培养目标以及授课方式都为中国高等教育化学专业课程设置改革提供参考。本文研究为国内面向创新型人才培养的课程设置改革提供了参考，并从大学教育角度为培养我国化学学科优秀科学家提供了借鉴。
  • 2024, 39 (11): 397-405. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202401050
竞赛园地
  • 第37届中国化学奥林匹克(初赛)有机试题解析
  • 汪勇, 赵莹莹, 万伯顺
  • 从学生解题角度出发，对第37届中国化学奥林匹克(初赛)试题中的有机化学第9和10题进行了全面详尽的分析，这可以培养学生的逻辑思维能力，进而提高学生解决有机化学问题的效率。同时，通过深入学习反应机理，帮助学生体会题目背后的科学思维，感受有机化学的魅力与乐趣。
  • 2024, 39 (11): 406-416. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403009