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太阳能光(电)催化固氮研究进展

电化学（中英文） 2024年第3期30卷 1-23页

作者：马俊博林生林志群孙岚林昌健固体表面物理化学国家重点实验室化学化工学院化学系厦门大学福建厦门361005 化学和生物分子工程系新加坡国立大学新加坡117585

氨(NH_(3))是一种现代社会必需的化学物质。目前,工业上合成NH_3仍然采用的是Haber-Bosch过程,即以H_(2)和N_(2)为反应物在铁基催化剂的作用下于高温(400-600℃)高压(20-40Mpa)下将N_(2)转化为NH_(3)。然而,其效率只有10%-15%,同时造成... 详细信息

氨(NH_(3))是一种现代社会必需的化学物质。目前,工业上合成NH_3仍然采用的是Haber-Bosch过程,即以H_(2)和N_(2)为反应物在铁基催化剂的作用下于高温(400-600℃)高压(20-40Mpa)下将N_(2)转化为NH_(3)。然而,其效率只有10%-15%,同时造成大量的能源消耗,而且CO_(2)排放不可避免。开发构建可持续发展的清洁友好的新能源体系是解决能源危机和环境污染问题、实现碳达峰和碳中和的关键战略。半导体光(电)催化固氮可以利用绿色无污染的太阳能制取重要的基础化工原料氨,有望代替传统的化工制氨工艺,解决其能源消耗严重和环境污染的问题。本文概述了光(电)催化固氮反应及其影响因素、光催化、电催化和光电催化固氮反应实验装置与基本特征、光(电)催化固氮反应催化剂研究进展、光电催化固氮反应机理,着重论述了半导体光催化剂、光(电)催化固氮体系以及光催化固氮机理的最新进展,并对太阳能光催化固氮技术加以评述和展望。

关键词：太阳能光(电)催化固氮

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深化普通化学教学中对离子晶体的认识

大学化学 2024年

作者：聂晶晶方文军浙江大学化学系

晶体分类是普通化学课程的基本内容之一。本文展现了不同离子晶体中阴、阳离子间的相互作用包含了离子键、氢键或范德华力等类型，说明“离子晶体是阴、阳离子通过离子键结合而成”的表述并不合适。因此，在普通化学教学中，需要重新审... 详细信息

晶体分类是普通化学课程的基本内容之一。本文展现了不同离子晶体中阴、阳离子间的相互作用包含了离子键、氢键或范德华力等类型，说明“离子晶体是阴、阳离子通过离子键结合而成”的表述并不合适。因此，在普通化学教学中，需要重新审视离子晶体的定义和离子间相互作用类型对离子晶体的熔、沸点等性质的影响。

关键词：原子间距离子间相互作用离子键氢键范德华力

超多分子系统理论——化学“101计划”物理化学课程的理论框架

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大学化学 2024年第10期 27-37页

作者：姚加彭笑刚浙江大学化学系

化学“101计划”物理化学教材的目标是建立超多分子系统的理论框架，从对分子的认识(主要是各量子自由度的量子化能级)出发构建化学家的分子物质观。教材分为三篇，上篇是理论基础，中篇是分子物质观框架内的宏观物质结构，下篇是演化... 详细信息

化学“101计划”物理化学教材的目标是建立超多分子系统的理论框架，从对分子的认识(主要是各量子自由度的量子化能级)出发构建化学家的分子物质观。教材分为三篇，上篇是理论基础，中篇是分子物质观框架内的宏观物质结构，下篇是演化规律。本文通过介绍课程框架，期待为推进国内物理化学课程建设、培养中国下一代化学家提供思路。

关键词：化学“101计划” 物理化学教材

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化学能驱动的非平衡态变色

大学化学 2024年

作者：叶亮宏倪隽清严仲毅张展鸣朱灿孙默复旦大学化学系

介绍了一个普通化学实验“化学能驱动的非平衡态变色”，主要包括基于三溴乙酸引发的pH跳跃导致的甲基红变色反应，并利用pH计对这一过程的机制进行了探究。通过本实验，可以帮助学生理解热力学稳态、动力学控制的非平衡态和能量耗散的... 详细信息

介绍了一个普通化学实验“化学能驱动的非平衡态变色”，主要包括基于三溴乙酸引发的pH跳跃导致的甲基红变色反应，并利用pH计对这一过程的机制进行了探究。通过本实验，可以帮助学生理解热力学稳态、动力学控制的非平衡态和能量耗散的非平衡态；掌握缓冲溶液、pH指示剂的基本概念；以及巩固一些常用仪器的使用方法。

关键词：非平衡态化学 pH跳跃甲基红变色普通化学实验

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2,5-二氯嘧啶振动光谱的实验和理论研究

光谱学与光谱分析 2024年第10期44卷 2795-2804页

作者：陈恒杰方旺张家伟陈双扣重庆科技大学数理与大数据学院物理系重庆401331 重庆科技大学化学化工学院应用化学系重庆401331

采用KBr压片(KBr)、石蜡油(Nujol)、衰减全反射(ATR)和熔融(Liquid)四种样品制备方法,收集了2,5-二氯嘧啶(2,5-DCP)固相及液相、400~4000 cm^(-1)范围内的傅里叶变换红外光谱(FTIR),记录了80~3200 cm^(-1)区间内的傅里叶变换拉曼光谱(FT... 详细信息

采用KBr压片(KBr)、石蜡油(Nujol)、衰减全反射(ATR)和熔融(Liquid)四种样品制备方法,收集了2,5-二氯嘧啶(2,5-DCP)固相及液相、400~4000 cm^(-1)范围内的傅里叶变换红外光谱(FTIR),记录了80~3200 cm^(-1)区间内的傅里叶变换拉曼光谱(FT-Raman)和激光拉曼光谱(Laser-Raman)被记录。为正确解释实验获得的振动光谱,首先采用14种密度泛函理论方法(DFT)及二阶微扰理论(MP2)对2,5-DCP的结构进行优化,获得谐性近似下的振动频率、红外强度和拉曼活性,并将拉曼活性转换到拉曼强度。进一步考虑非谐效应,在平衡结构附近展开微扰计算,得到简振坐标下的三阶、四阶力场,以振动二阶微扰(VMP2)理论得到2,5-DCP的非谐振动频率和非谐振动强度,发现B3LYP计算的非谐振动频率与实验值差异最小。基于优选的B3LYP方法,继续考察基组对振动频率的影响,通过9种基组计算结果发现6-311++G(2pd,2df)获得的非谐振动频率最佳,其与实验值的均方根误差(RMSE)为6.75 cm^(-1)(22个振动模下为4.63 cm^(-1)),6-311++G(d,p)在大大减少计算时间的同时,精度未有多大损失(6.79 cm^(-1))。综上所述,基于B3LYP方法结合6-311++G(2df,2pd)基组得到的非谐振动光谱是归属2,5-DCP实验光谱的最佳选择。基于最优计算结果、标度因子方法获得的振动基频,结合非谐红外振动强度、谐性近似下的拉曼强度、简振坐标示意图以及振动势能分布(PED),对比到实验采集的红外和拉曼光谱,对2,5-DCP的所有基频和部分泛频进行了指认,发现两个振动耦合,一为3054 cm^(-1)与1554以及1540 cm^(-1)的和频耦合导致;二为1132 cm^(-1)与793+351 cm^(-1)和频及1370~230 cm^(-1)差频耦合引起。最后预期了多个同位素取代下的2,5-DCP振动谱,同时检验了上述归属的正确性。

关键词： 2 5-二氯嘧啶红外光谱拉曼光谱非谐效应势能分布同位素效应

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“四层次、三联动”化学通识课程体系的探索与实践

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大学化学 2024年第8期39卷 119-125页

作者：陈颍颍徐頔王从敏浙江大学化学系

高等教育兼备广度和深度，化学作为一门中心学科，支撑着其它学科的发展，化学通识课程旨在培养大学生具有清晰的化学逻辑思考力和判断力。浙江大学化学系以推进“新工科、新医科、新农科”的建设为目标，面向全校近50个专业开设了8门... 详细信息

高等教育兼备广度和深度，化学作为一门中心学科，支撑着其它学科的发展，化学通识课程旨在培养大学生具有清晰的化学逻辑思考力和判断力。浙江大学化学系以推进“新工科、新医科、新农科”的建设为目标，面向全校近50个专业开设了8门通识课程，通过构建大学化学-普通化学(甲)/普通化学(H)-普通化学(乙)-工程化学四层次的课程体系、教师-教学科-学工三联动的全过程管理和全面的助教制度，形成了适合综合性大学以学生成长为中心的化学通识课程新体系，提升了“新工科、新医科、新农科”人才的化学素养和综合分析问题、解决问题的能力。

关键词：化学通识课程四层次三联动全过程化管理助教制度

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介绍一个核磁共振波谱解析的学习网站

大学化学 2024年

作者：金晋慷盛伊甸吕萍陆展浙江大学化学系

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... 详细信息

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。

关键词：核磁共振波谱解析练习网站

近红外二区荧光探针在活体多重成像中的研究进展

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化学学报 2024年第10期 1069-1085页

作者：蒋励陈子晗凡勇复旦大学化学系聚合物工程国家重点实验室

近红外二区(NIR-II,1000～1700nm)荧光成像技术,因生物组织对其低的吸收和散射,以及接近零的自体荧光背景噪声,使得其在生物体内具备深的穿透能力以及高的分辨率和信噪比,目前已经成为活体内研究的一种新型的技术手段,尤其适用于活体组... 详细信息

近红外二区(NIR-II,1000～1700nm)荧光成像技术,因生物组织对其低的吸收和散射,以及接近零的自体荧光背景噪声,使得其在生物体内具备深的穿透能力以及高的分辨率和信噪比,目前已经成为活体内研究的一种新型的技术手段,尤其适用于活体组织内的多重成像.本综述首先回顾了NIR-II荧光探针的设计与合成,涵盖稀土基纳米颗粒、量子点及有机荧光分子等,并探讨了多重成像技术对方法和设备的需求与成像技术进展,最后分析了它们在血管/肿瘤/淋巴、多器官以及细胞层面的多重成像应用.同时,也展望了该新型成像模式在未来发展中的方向以及最终走向临床应用所面临的挑战.

关键词：近红外二区荧光探针多重成像活体分析

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大语言模型在电催化领域中的应用

Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 7-14页

作者：张成翼王兴宇王子运奥克兰大学化学院新西兰奥克兰

大语言模型作为现代科技的杰出代表,已经在社会的各个领域产生了深远影响.这些模型由数十亿个神经元相互连接构建而成,集成了人类至今为止的丰富知识,具备与全球各地人们进行流畅、精确对话的卓越能力.其类人智能特性不仅使其能够应对... 详细信息

大语言模型作为现代科技的杰出代表,已经在社会的各个领域产生了深远影响.这些模型由数十亿个神经元相互连接构建而成,集成了人类至今为止的丰富知识,具备与全球各地人们进行流畅、精确对话的卓越能力.其类人智能特性不仅使其能够应对现代社会的各种挑战,更在多个科学领域中展现出巨大的应用前景.然而,目前大语言模型广泛应用的潜力尚未被完全挖掘.本文旨在深入探讨现代大语言模型在电催化领域的潜在应用,以期阐明这些人工智能驱动的模型如何助力科研人员深化对催化学科的理解,并推动催化剂的智能设计.通过对大语言模型在电催化领域应用的系统研究,我们期望能够为未来的科研工作提供新的思路和方法.本文首先分析了传统的实验法和多尺度模拟方法在催化研究中的局限性,包括资源消耗大、实验周期长、研究进展缓慢以及受人类自身能力限制等问题.随后,着重探讨了大语言模型在电催化研究中的显著优势,如突破人类认知界限、理论上具备无限知识累积能力等.尽管大语言模型展现出巨大的潜力,但仍面临泛化能力与领域专业性之间的权衡、文本限制等挑战.为应对这些挑战,本文进一步介绍了多模态大语言模型的发展及其在电催化研究中的具体应用,包括与实验者的直接互动、基于实验反馈的持续优化、预训练模型的微调以及结合视觉编码器实现多模态数据融合等.最后,强调了多模态大语言模型在光谱分析、实验路径设计、过渡状态搜索、分子结构设计、催化剂优化和问题诊断等方面的巨大潜力.总之,多模态方法在催化领域具有广泛的应用前景,能够整合多种数据源,为催化剂设计、反应机理研究和反应条件优化提供强大的工具和技术支持.最后,本文展望了大语言模型在科学研究中的作用和未来发展趋势.大语言模型在知识积累和效率提升方面展现出了出色的能力,但在创造全新知识方面,或许还无法与科学先驱相提并论.展望未来,大语言模型应当与实验和模拟方法深度融合,以增强其预测能力和多模态学习能力.通过这样的结合,大语言模型将能够更全面地辅助科学研究者,进而推动科学研究更迅速地发展.这一发展趋势不仅有助于提升科学研究的效率和准确性,还将为科学领域带来更多的创新和突破.

关键词：大语言模型电催化人工智能多模态大语言模型

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