分别以对氨基苯磺酸根(4-ABS^-)和对甲基苯磺酸根(4-MBS^-)为主配体、 4,4′-联吡啶(4,4′-bipy)为辅助配体, 与Zn(II)盐通过溶剂热反应合成了两种锌基配合物: [Zn(4,4′-bipy)(H₂O)₄]·(4-ABS)₂(1, CCDC: 2171834)和 [Zn(4,4′-bipy)(H₂O)₄]·(4-MBS)₂(2, CCDC: 2225758). 采用单晶X射线衍射(SXRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 热重分析(TGA)、 粉末X射线衍射(PXRD)、 氮气吸附/脱附测试和场发射扫描电子显微镜(SEM)对配合物进行了表征. 考察了配合物1和2催化合成2,3-二苯基-2,3-二氢喹唑啉-4(1H)-酮反应的性能, 并以催化效果较好的配合物1进行底物普适性实验. 结果表明, 在无溶剂条件下, 使用少量催化剂, 在短时间内可得到较高产率的产物, 并且该绿色工艺适用于多种不同的原料胺/铵和含不同取代基的芳香醛. 此外, 利用密度泛函理论(DFT)对配合物1和3种反应物进行结构优化, 通过计算分析前线分子轨道(FMO), 推测反应顺序及配合物1对3种反应物的核心活性区; 通过分析分子表面静电势(ESP)、 平均局部离子化能(ALIE)和Mulliken电荷进一步预测了配合物1的活性位点和反应底物的反应位点. 最后, 结合DFT阐述了配合物多位点协同催化的反应机理.

采用水热合成-活化刻蚀联用法合成了6种不同形貌（棒状、 管状、 螺丝状、 棒状花簇、 管状花簇和螺丝花簇）的氧化锌粒子. 通过调节水热反应参数实现了对氧化锌从棒状分散形态到聚集簇的可控合成； 并利用氧化锌晶面的稳定性差异， 通过定制化后刻蚀法， 有效控制氧化锌形貌从棒状到中空管状和螺丝棒状的演变. 光电化学测试结果表明， 氧化锌的差异性形貌特征直接影响其光电化学性质. 本文工作对合成特定形貌的氧化锌来应对不同应用场景的定制化需求具有参考价值.

以L-组氨酸和七水合硫酸亚铁为前驱体， 通过一步水热法合成了具有类过氧化物酶活性的铁、 氮共掺杂碳量子点（Fe-N-CDs）. Fe的掺杂为CDs引入了丰富的活性位点， 增强了CDs的电子转移能力与催化效率. Fe-N-CDs能有效催化过氧化氢(H₂O₂)分解产生羟基自由基（·OH）， 进而氧化3，3'，5，5'-四甲基联苯胺（TMB）生成在652 nm处有特征吸收的蓝色产物（oxTMB）. 绿原酸（CGA）作为一种天然多酚类化合物， 广泛存在于植物中， 具有良好的抗氧化性能及抗抑郁作用. 本文利用CGA可还原oxTMB使其褪色的性质， 建立了吸光度变化值与CGA含量间的定量关系， 从而构建了一种用于检测CGA的比色传感平台. 实验结果表明， 该方法具有良好的选择性、 抗干扰能力与快速响应特性， 可用于药物及食品中抗氧化成分的比色分析， 为相关产品的质量评估与抗抑郁药物开发提供了新的分析手段.

氨基酸(L-氨基酸和D-氨基酸)是海洋沉积环境有机质来源及成岩过程的重要生物标志物, 因此, 开发精准检测海洋沉积物中主要手性氨基酸的方法尤为重要. 本文采用在线固相萃取(SPE)结合液相色谱-飞行时间质谱联用技术(LC-TOF/MS), 建立了一种同步测定海洋沉积物中L-和D-氨基酸的新方法. 采用C₁₈保护柱为在线SPE柱, 填料粒径为1.8 μm的超高效反相C₁₈柱为分析柱, 基于酸性和碱性双流动相分离体系, 实现了海洋沉积物中各种L-/D-氨基酸的高效分离; 采用高分辨电喷雾TOF/MS 全扫描模式下在线检测. 结果表明, 海洋沉积物样品经盐酸水解处理后稀释5倍, 进行衍生化处理, 采用在线SPE-LC-TOF/MS直接进样分析可实现各种L-/D-氨基酸的准确测定. 各种氨基酸的加标回收率在66.1%~106.8%之间, 相对标准偏差(RSD)为2.40%~12.3%, 并且具有较宽的线性范围, 相关系数(R²)均大于0.990. 与传统的液相色谱法相比, 该方法仅需少量(0.01~0.10 g)沉积物样品, 是深海及大洋热液区沉积物中手性氨基酸生物标志物检测的有效方法. 采用该方法对西印度洋表层沉积物中的L-/D-氨基酸进行了检测, 所有样品中均检出了17种L-氨基酸和7种D-氨基酸, 总含量在1.69~19.30 μmol/g(干重)范围内, 并且发现海底热液活动对深海沉积环境中有机碳、 氮的循环有重要影响.

以临床前药物CVL-231为先导化合物, 引入高活性化合物VU6000918中的2-三氟甲基吡啶基团, 通过改造杂环基团设计合成了27个2-三氟甲基吡啶氮杂环丁烷酰胺类化合物. 采用FLIPR荧光检测技术测定了化合物对M4受体细胞的变构调节活性. 结果表明, 部分化合物展现出显著的细胞活性, 其中化合物Ⅳ1, Ⅳ12, Ⅳ20, Ⅳ23, Ⅳ25, Ⅳ26和Ⅳ27的活性尤为突出. 半最大效应浓度（EC₅₀值）测定结果显示, 化合物Ⅳ23的EC₅₀值低至979 nmol/L, 略高于阳性对照VU0467154. 通过构效关系分析发现, 喹啉环的引入对活性的提升具有重要作用, 尤其是4-甲基喹啉结构. 分子对接模拟结果表明, 化合物Ⅳ23与M4受体蛋白(7TRP)存在氢键和π-π堆积相互作用, 这可以解释其与目标蛋白之间可能的作用机制. 化合物Ⅳ23作为一种具有潜在前景的M4正向变构调节剂先导化合物, 为后续的结构优化和药物开发提供了重要的研究基础.

采用三苯甲基(Trt)和乙酰氨甲基(Acm)作为半胱氨酸巯基侧链的保护基团, 分别以H₂O₂和I₂为氧化剂或脱保护试剂, 通过优化反应条件实现了“一锅”分步精准合成含有两对二硫键的多肽化合物. 该反应策略在中间步骤无需提纯, 操作简便且反应速度较快, 两对二硫键的构建可在20 min内完成. 研究结果表明, 该反应策略具有广泛的底物适用性. 利用该策略制备了一系列具有生物活性的多肽化合物, 包括含有色氨酸和甲硫氨酸的多肽, 并均获得了较高的总产率.

采用分段控温微乳液法制备了具有不同形状参数和尺寸的各向异性纺锤形二氧化硅胶体粒子(SSCPs). 扫描电子显微镜(SEM)表征结果表明, SSCPs具有中间粗、 两端细的纺锤形状, 并且尺寸形貌均一. 以SSCPs为组装基元, 通过毛细管重力沉积在形状熵驱动下组装成胶体液晶(包括近晶相、 向列相和无序相). 以SSCPs粒子的总长度(L)为横坐标、 端部与中段直径比值(D_e/D_c)为纵坐标绘制液晶相图, 当L > 1.31 μm且D_e/D_c < 0.72时, SSCPs可抑制近晶相的形成, 并诱导向列相的形成.

针对钠离子电池硬碳(HC)负极, 设计以六氟磷酸钠(NaPF₆)为钠盐, 在碳酸乙烯酯(EC)基溶剂中添加碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DMC)作为混合溶剂的电解液, 探究了不同溶剂协同组合对HC负极电化学性能的影响. 采用分子动力学(MD)模拟分析了电解液溶剂化结构和钠离子在电解液中的扩散系数; 通过电导率、 充放电、 循环性能和倍率性能等测试对比分析了HC负极在EC基电解液中的电化学性能, 并通过循环伏安(CV)、 恒电流间歇滴定技术(GITT)及电化学阻抗谱(EIS)分析钠离子存储动力学行为, 并通过扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等对硬碳表面形貌和成分进行分析. 结果表明, DMC和PC协同作用可以显著提高电解液的离子电导率和钠离子扩散速率、 优化溶剂化结构, 减少有机副产物并增加阴离子配位, 促进固体电解质介面(SEI)膜中无机物的生成, 有效降低SEI膜阻抗和电荷传递阻抗, 同时提高钠离子在HC中的扩散系数, 使HC负极在1 mol/L NaPF₆-EC/PC/DMC电解液中具有相对优异的倍率性能和充放电循环性能, 在50 mA/g电流密度下初始容量为362.0 mA·h/g, 循环50次后, 容量衰减至353.4 mA·h/g, 容量保持率为97.6%. 因此, EC/PC/DMC混合溶剂是钠离子电池HC负极最具有应用前景的溶剂之一.

基于密度泛函理论(DFT), 研究了缺陷石墨烯限域调控Fe原子的结构、 电子性质、 CO吸附和活化性能, 揭示了Fe原子不同配位环境对费托活化性能的影响. 结果显示, Fe掺杂单原子缺陷石墨烯(Fe_C@graphene)和Fe掺杂二原子缺陷石墨烯(Fe_2C@graphene)的结合能分别为-7.49和-6.50 eV, 表明Fe_C@graphene的结构更稳定. 由于Fe_C@graphene的态密度(DOS)向左偏移值大于Fe_2C@graphene(1.5 eV> 0.8 eV), Fe_C@graphene结构的能量更低, 所以结构更稳定. CO在Fe_C@graphene和Fe_2C@graphene的吸附能分别为-1.43和-1.69 eV, 表明CO更稳定地吸附在Fe_2C@graphene上. Fe_C@graphene和Fe_2C@graphene的d带中心值分别为-1.26和-0.83 eV; 能带带隙分别为0.45和0.01 eV, d带中心越接近费米能级, 带隙越小, 越有利于物种吸附, 所以CO更容易吸附在Fe_2C@graphene上. Fe_2C@graphene-CO带隙增加0.25 eV, 而Fe_C@graphene-CO带隙降低0.04 eV; Fe_C@graphene-CO和Fe_2C@graphene-CO的集成晶体轨道哈密顿布居（ICOHP）值分别为-1.99和-2.50 eV, 表明Fe_2C@graphene与CO之间的相互作用更强, 而强相互作用不利于CO活化. 在Fe_C@graphene和Fe_2C@graphene结构中, CO活化的最佳路径为CO^* → CHO^* → CH^* + O^*, 有效能垒分别为2.53和3.50 eV, CO在Fe_C@graphene上更容易活化. 因此, 活性中心Fe原子的三配位结构更稳定且有利于提高费托活性.

通过高通量密度泛函计算筛选出一系列具有氮还原反应(NRR)活性的B和双金属原子组成的CN-B@M₂催化剂. CN-B@Fe₂, CN-B@Tc₂, CN-B@Os₂和CN-B@Re₂被认为是具有良好选择性和NRR活性的催化剂, 其极限电位(U_L)分别为-0.24, -0.34, -0.31和-0.38 V. 计算结果表明, N₂在B@M₂上的吸附呈周期性演变, 吸附构型和能量受d带中心调节. U_L随转移电荷呈火山型分布. 具有中等电子给体能力(中等电荷转移)的B@M₂催化剂表现出优异的NRR活性. 通过量化催化剂的原子电子特性和拓扑结构, 构建了用于描述给电子能力的描述 符Φ. 结果表明, 给电子能力与氮还原反应的极限电位呈火山关系. 使用描述符Φ和催化剂的内在特性作为特征预测了吸附能和极限电位, 由于R²值为0.99, 梯度提升回归(GBR)被认为是构建机器学习预测模型的最恰当方法.

采用密度泛函理论(DFT)及含时密度泛函理论(TD-DFT)方法， 在M06-2X/def2-TZVP计算水平下， 研究了1，4-二氢吡啶-3，5-二羧酸乙酯衍生物（1a~1h）中N-1位取代基对其光物理性质及光环加成反应的调控机制. 结果表明， 化合物1a~1h的N-1位取代基类型显著影响分子激发特性， 电子激发主要表现为1，4-二氢吡啶环的π→π^*跃迁； 激发态电荷分布高度重叠且局域于环内C=C双键区域， 呈现典型的局域激发特征， 促使分子在激发态下保持近平面构型， 另外关键反应位点键长的显著变化， 均有利于光环加成反应的发生. 从理论上建立了1，4-二氢吡啶衍生物光物理性质与光环加成反应之间的系统性关联， 为设计高效光化学反应体系和构建多环骨架提供了重要的理论依据与创新指导.

双金属有机框架(MOFs)材料具备可修饰的骨架结构和多金属间的协同效应, 在催化领域展现出巨大的应用潜力. 本文选取具有相似电子结构和离子半径的Cu²⁺和Co²⁺作为金属中心, 构建了双金属CuCo-MOFs催化剂, 实现了环烯烃高效温和的空气环氧化反应, 且体系中无外加引发剂或助还原剂. 采用静态水热法制备的Cu_0.1Co-MOF-BTC-S-150-24催化剂经X射线衍射(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 X射线光电子能谱(XPS)和氨气程序升温脱附测试(NH₃-TPD)等表征手段证实其结构特性. 在优化条件下(以1,4-二氧六环为溶剂, 80 ℃, 5 h, 空气作为氧化剂), 该催化剂对3-甲基-1-环己烯的空气环氧化反应表现出优异的催化性能, 底物转化率高达97.2%, 环氧产物选择性≥99%. 同时, 该催化剂展现出良好的底物普适性, 对环辛烯和4-乙烯基-1-环己烯的转化率分别达到79.4%和80.3%, 相应环氧产物的选择性为98.0%和74.3%. 经过5次循环使用后, 催化剂仍保持稳定的催化活性, 表明其具有良好的循环稳定性.

电催化丙烯氧化合成1,2-丙二醇(PG)为绿色化学工艺提供了潜在途径, 但钯(Pd)催化剂易受CO中毒且活性较低, 制约了其进一步发展. 为了克服上述挑战, 本文采用合金化策略, 设计并合成了一种双金属氧化物PdPbO _x 催化剂. 通过化学共还原法结合高温热处理, 精准调控催化剂中Pd与Pb的比例, 制备了一系列不同钯铅含量的PdPbO _x 催化剂, 并将其用于电催化丙烯氧化反应. 结果表明, Pd_0.256Pb_0.045O _x 催化剂表现出最优异的电催化丙烯氧化活性, 在2.6 V（vs. RHE）电位下, PG的产率高达90.78 mmol·m^-2·h^-1. 相较于单组分PdO催化剂, PdPbO _x 催化性能的显著提升归因于双金属体系所展现出的多元素协同效应, 该效应能够有效调控催化剂的活性位点分布并优化其电子结构, 为设计高效电催化丙烯氧化催化剂提供了新的思路和方向.

将纳米金刚石进行热退火反应得到尺寸约5 nm的准球形纳米洋葱碳(CNOs), 利用浓H₂SO₄/HNO₃混合酸的强氧化性在CNOs表面引入羧酸基团, 得到羧酸化CNOs(C-CNOs). 进一步对C-CNOs进行酰基化和亲核取代反应, 制备了高度磷酸化的CNOs(P-CNOs). 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析结果表明—COOH和—PO₃H₂基团的引入, P-CNOs的离子交换量(IEC)达到1.85 mmol/g. P-CNOs与磺化聚芳醚砜(SPAES)共混后, 通过溶液浇铸法制备了一系列均质、 完整且致密的SPAES/P-CNOs复合膜. 吸水溶胀、 抗氧化稳定性、 质子传导率和电池性能等测试结果表明, 与纯SPAES膜相比, SPAES/P-CNOs复合膜的各种性能均有提升. 这是由于P-CNOs上的—COOH和—PO₃H₂基团与SPAES上的—SO₃H基团通过氢键相互作用, 不仅可以形成更加稳定的网状结构, 增强复合膜机械性能和化学稳定性, 还可以促进H⁺在膜内的转移, 提升其传导率. 在90 ℃时, SPAES/P-CNOs-1.5的质子传导率高达220 mS/cm; 在80 ℃/100%相对湿度(RH)下, SPAES/P-CNOs-1.5复合膜在H₂/O₂燃料电池中的最大功率密度达到了650 mW/cm², 与纯SPAES膜相比提高了36%, 且机械性能好, 热-尺寸-化学稳定性高, 具有很好的应用前景.

生物基可降解聚乳酸(PLA)纳纤膜(NFMs)可缓解塑料污染， 并辅助改善空气质量， 在颗粒物(PM)滤除领域备受关注， 但其自身并不具备气体选择性， 且因电活性不足与电荷耗散过快导致PM过滤效率不稳定， 严重制约了其发展. 本文采用微波辅助法制备了高选择活性纳米晶(HSANs)， 通过电纺电喷联用策略将其掺杂到PLA NFMs中， 最终形成具有多级孔结构的高选择活性纳纤膜(HAS NFMs). 借助HSANs(2%， 4%和8%， 质量分数)的均匀负载作用， 所得HSA NFMs的表面电位(最高达7.6 kV)和介电常数(1.68)均显著提升. 同时， 凭借显著增强的电活性与优化后的形态结构， HSA NFMs在85 L/min气流速度下对PM_2.5和PM_0.3的过滤效率分别达到99.8%和99.5%， 显著优于Pure PLA(仅分别为83.5%和82.7%). 此外， HSA NFMs表现出优异的二氧化碳(CO₂)吸附性能， 其中HSA-8在273.15 K/1.0 bar(1 bar=100 kPa) 条件下的吸附容量高达57.2 cm³/g， 并通过理想吸附溶液理论（IAST）模拟得到CO₂/N₂选择性为40. 该策略实现了高效CO₂选择性吸附与卓越PM过滤性能的有机整合， 有望推动环境友好型同步滤除分离功能膜的发展.

基础学科系列“101计划”是教育部统筹推进的拔尖创新人才培养筑基性工程, 旨在通过课程、 教材、 师资和实践项目等基础要素改革, 实现人才培养模式从“知识为主”向“能力为先”的转型. 无机化学作为化学学科的核心基础课程, 其课程建设质量直接影响化学类专业人才的培养根基. 本文基于化学“101计划”建设要求, 系统阐述无机化学课程的建设背景, 详细介绍了课程知识框架的重构思路与具体内容、 动态电子教案及纸版教材的建设特色、 应用成效, 为基础学科课程改革提供了参考.

以有机反应的区域选择性定量分析和反应机理的动态可视化为例， 探讨了理论计算数据在有机化学教学中的应用. 通过计算环氧化合物开环反应中可能过渡态的结构与相对能量数据， 解释了反应的区域选择性规律； 基于反应物分子HOMO轨道系数定量分析， 揭示了萘-1-酚和萘-2-酚亲电取代反应的区域选择性差异； 利用精确的理论计算数据， 制作了Finkelstein卤素置换反应和消除反应过程结构变化和轨道形状变化的动画， 实现了S_N2和E2机理动态可视化教学. 上述实践表明， 理论计算数据的应用可为有机化学教学注入新的活力， 不仅能够帮助学生更直观地理解抽象的化学概念， 还为教学模式的创新提供了重要支撑， 具有显著教育价值和推广意义.