超声调控的细胞膜表面氧化还原反应促进纳米粒摄取和内涵体逃逸

细胞摄取和内涵体逃逸是纳米药物递送的两个关键屏障.研究发现,细胞外表面的硫醇可以通过巯基-二硫化物/二硒化物交换反应同时克服这两个屏障.然而,该策略增强纳米药物递送的能力有限.为了解决上述问题,本文采用机械力(超声)来提高硫醇-二硫化物/二硒化物交换反应的动力学,进而提高药物递送效率.研究结果为提高纳米药物递送效率提供了新方法.

氧化还原反应释疑

氧化还原反应是中学核心概念之一。据此运用氧化还原反应规律,对氧化还原反应有关问题进行了分析解释。

基于构建模型的氧化还原反应的配平

氧化还原反应的配平一直是高中化学的重点,学生对于简单的配平掌握得比较容易.但对于涉及多个元素化合价变化的反应配平往往比较吃力.通过建构模型,以“分析整体”和“分析局部”两种方法指导学生进行氧化还原反应的配平.在模型构建的过程中认识化学反应的本质,并结合应用更深层次掌握有机化合物中的氧化反应和还原反应中实际参加反应化学键的断裂.

氧化还原反应的归纳聚析

在有关氧化还原反应的教学中应充分挖掘氧化还原反应的内涵外延,从更高的视角去思考问题。据此从多角度对氧化还原反应常见考点进行了归纳分析,引导学生深入理解方法。

基于思维模型建构的氧化还原反应 化学方程式书写突破策略

氧化还原反应化学方程式配平是高中化学学习的重点、难点,也是高考化学的核心考点。学习并掌握氧化还原反应化学方程式配平方法,有利于加深学生认识、理解元素化合物的分类转化规律,帮助学生建构元素化合物的元素观、微粒观、分类观、变化观,培养学生的宏观辨识与微观探析、变化观念、证据推理等化学核心素养,也能有效帮助学生突破高考化学的重点和难点。

基于新医科理念的“氧化还原反应和电极电位”实验改进

“新医科”是一种从治疗为主到兼具预防、治疗、康养的生命健康全周期的医学新理念。本文依据“新医科”理念,针对《医学基础化学实验》教材中的“氧化还原反应和电极电位”部分实验进行了“医学-化学-生物”等学科的交叉、融合与创新,具体有:(1)电池电动势的测量实验中用乙二胺四乙酸钠(Na4Y)代替浓氨水,实现样品体系中Cu^(2+)/Zn^(2+)浓度的变化;(2)氧化还原反应与电极电位的关系实验中用维生素C(Vc)的C_(6)H_(6)O_(6)(氧化型)/C_(6)H_(8)O_(6)(还原型)电对替代Br_(2)/Br^(-)电对,实现不同电对氧化还原性质的对比研究;(3)增设谷胱甘肽还原Fe^(3+)的实验,实现医学热点—细胞铁死亡过程的跨界思考。通过系列改进使实验变得绿色环保和医教结合,对诠释基础化学中的“新医科”理念具有重要意义。

基于实验探究情境的高三化学单元复习教学实践——以“氧化还原反应”为例

在高三化学复习教学中,以“氧化还原反应”单元为例,选取“实验室制氯气”“银镜反应”“从废旧CPU中提取金属”等实验为情境素材,将化学实验与化学反应原理知识进行整合,设置“影响物质氧化性与还原性的因素及变化规律是什么”“如何应用变化规律实现物质的转化”“如何应用转化路径解决真实问题”等问题开展单元复习,引导学生从电化学的角度研究影响物质氧化性或还原性的因素与变化规律,并自觉将其运用于解决实验情境下的真实问题,实现对氧化还原反应的系统探究和结构化认识,促进学生提升解决相关实际问题的能力。

基于固液氧化还原靶向反应的能量存储技术:材料、器件及动力学

随着双碳政策的推进和可再生能源的快速发展,能源存储技术成为解决能源转型和可持续发展的关键支撑。氧化还原液流电池(RFB)是一种用于大规模储能的电化学器件,具有设计灵活、存储容量大、循环寿命长、安全性高等特点。然而受氧化还原介质分子溶解度的限制,其能量密度相对较低,同时可实用化的体系较少。为解决这一问题,基于固液氧化还原靶向反应的能量存储技术应运而生。氧化还原靶向液流电池(RTFB)在提高能量密度的同时保持良好流动性,克服了传统RFB的限制。综述了近年来该技术在材料、器件及动力学方面的研究进展,包括各种材料的特点、器件的设计及性能以及动力学过程的表征与建模。最后总结当前研究的不足之处并展望未来发展趋势。

原位衰减全反射表面增强红外光谱示踪单原子催化二氧化碳电还原反应中间体的研究进展

电催化二氧化碳还原反应(CO_(2)RR)涉及多个电子和质子转移,动态演变过程复杂.具有结构简单性和均匀性的单原子催化剂(SACs)是研究上述复杂过程的理想模型催化剂,有利于理解催化构效关系.原位衰减全反射表面增强红外光谱技术为识别单原子催化CO_(2)RR的动态演变过程提供了有利方法.本文总结了原位红外光谱在电催化CO_(2)RR研究中的应用:首先,简要介绍了电化学衰减全反射表面增强红外光谱的表面增强机制;详细探讨了原位衰减全反射表面增强红外光谱技术在研究原子级金属催化剂催化CO_(2)/CORR反应动态演变过程的关键作用;简述了原位红外谱图确定界面水的相关信息以及电极局部pH值的定量方法.原位电化学红外光谱技术加深了对CO_(2)RR反应机制的理解,揭示了催化剂结构、电解质种类、分子吸附方式等对反应活性和选择性的调控规律.尽管研究已取得较大进展,但由于电催化CO_(2)RR的复杂性,学者对该反应的认知仍不够全面和深入,面临的机遇和挑战如下:(1)精准辨识CO_(2)RR关键中间体/生成物.特别是当中间体/生成物的特征峰与其他峰重叠时,精准识别相关特征峰将极具挑战.一方面,需进一步提高原位光谱技术分辨率;另一方面,近年来深度学习算法在光谱分析领域的应用为中间体/生成物混合特征峰的精准识别提供了有效方案,此类算法能建立变量之间的关系,实现光谱中特征信息的智能、精准提取;(2)深入解析CO_(2)RR机理和复杂的反应路径.目前,研究者尚难以通过直接实验手段明确CO_(2)RR路径.原位电化学红外光谱技术结合密度泛函理论(DFT)是明确CO_(2)RR中间体和反应途径的可行方案,能够进一步指导反应条件优化和催化剂结构设计;(3)建立工况下的原位CO_(2)RR机理研究方案.膜电极组件(MEA)电解槽通过使用膜直接连接阴极气体扩散电极和阳极,有效解决了H型反应器的局限性,具有工业应用前景.然而,基于MEA的工况条件CO_(2)RR机制研究鲜有报道.因此,需要开发工况条件下的原位电化学光谱技术,以探究三相界面分子尺度关键中间体/生成物动态演变,并建立工况条件的CO_(2)RR催化构效关系,这将有助于提高工况下的选择性、转化效率,以及实现更高价值的多碳产品的规模生产,并进一步指导高效反应器设计.综上,本文详细综述了原位红外光谱在电化学CO_(2)RR研究中的应用,并对电催化CO_(2)RR目前遇到的问题提出了解决方案,希望对广大科研工作者利用原位红外光谱进一步深入研究电催化CO_(2)RR提供参考和借鉴.

选择性催化氧化—催化还原耦合技术净化有机胺废气

采用自制的整体式蜂窝状Cu-Mn-Ce催化剂与FN-2型V-W/Ti脱硝催化剂级配组合,考察选择性催化氧化—催化还原耦合工艺对有机胺(乙醇胺和乙二胺等体积混合)废气的净化效果。实验结果表明:当体积空速10000 h^(-1)、有机胺质量浓度2000 mg/m^(3)、反应温度260℃时,在Cu-Mn-Ce催化剂的作用下,有机胺的非甲烷总烃转化率为96.4%,副产物中NH_(3)和NOx的选择性分别为13.67%和14.52%,二者的摩尔比接近于1;在催化氧化段体积空速6250 h^(-1)、催化还原段体积空速1000 h^(-1)、有机胺质量浓度1000 mg/m^(3)、反应温度260~280℃的条件下,经耦合工艺处理后,有机胺的非甲烷总烃转化率接近100%,反应器出口NH_(3)和N_(2)O未检出,NOx的选择性低于0.5%。

水氧化还原反应中电极电势的计算和讨论

计算电极电势是电化学的必备技能。目前物理化学教材中,一般只给出了酸性条件下部分物质的标准电极电势(φ^(Θ)),以及如何利用Nernst方程由φ^(Θ)计算电极电势(φ)。教材中对于碱性条件下φ_(B)^(Θ)没有涉及,学生对φ_(B)^(Θ)不甚理解,乃至在由φ_(B)^(Θ)计算φ时可能得到错误的结果和结论。本文以水(H_(2)O)氧化还原反应为例,从物质的标准生成Gibbs自由能变(△_(f)G_(m)^(Θ))出发计算φ^(Θ)和φ_(B)^(Θ),结合酸(或碱)性条件下反应物种的分析,利用Nernst方程计算不同pH下的φ,给出φ–pH图。此外,还讨论了热力学同位素效应对φ^(Θ)和φ的影响。这可为作为相关教学和科研的参考。

氧化还原反应增白陶瓷坯体实验及性能分析

以碳化硅微粉在坯体中的氧化还原反应为技术路线,提出利用微量碳化硅在不影响各项物理性能的情况下提升产品白度。经过试验表明,瓷质釉面砖坯体中引入3000目的碳化硅微粉,加入量为0.07wt%,产品白度提升至28度,吸水率0.15%,断裂模数43MPa,产品性能符合陶瓷砖的技术指标要求。

再析“缺项型氧化还原化学方程式”的配平

基于真实问题情境的氧化还原反应化学方程式的配平是历年高考必考知识点,能够深入考查学生在陌生情境中灵活运用学科知识解决实际问题的能力,有效地检测“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等学科核心素养.本文通过实例针对性的总结了缺项型氧化还原反应化学方程式的有效配平方法.

碳基材料在电催化二氧化碳还原中的研究进展

电化学还原二氧化碳(ECO_(2)RR)是一种具有显著环保和经济优势的技术,通过将CO_(2)转化为高价值的化学品和燃料,实现资源的高效利用。然而,这项技术的实际应用仍面临高效且经济实惠的催化剂开发难题。碳基催化剂因其资源丰富、导电性优良、比表面积大以及环境友好的特性,受到了广泛关注,并展现出卓越的催化性能。本文结合了电化学CO_(2)催化机理,综述了碳基材料通过杂原子掺杂、缺陷工程等方法改进碳基催化剂的研究进展,分析了其催化机制及现存的技术瓶颈,并展望了未来碳基催化剂在CO_(2)RR中的应用前景和发展方向。

光催化氧还原制备过氧化氢催化剂的研究进展

介绍了光催化制备过氧化氢(H_(2)O_(2))的反应机理,综述了用于二电子氧还原反应(2e^(–)ORR)制备H_(2)O_(2)的二氧化钛基催化剂、钒酸铋基催化剂、碳基催化剂的研究进展,并从缺陷引入、元素掺杂、形貌调控、金属负载等方面讨论了不同改性方法对碳基催化剂性能的影响,同时对光催化氧还原制备H_(2)O_(2)的研究方向进行了展望。

基于OBE理念的氧化还原反应学习进阶研究

为了更好地培养学生的核心素养和关键能力,基于OBE理念,围绕氧化还原反应核心知识及预期目标分析、学生认知能力的进阶分析,规划氧化还原反应整体教学思路,设计整体教学流程,设计评分规则评价课堂教学效果,贯彻落实“教—学—评”一体化的课标要求,以期为化学教师进行相关课程设计提供参考。

基于真实情境下的主题式教学研究——以“氧化还原反应”为例

本文将日常生活中衣、食、住、行四个方面的真实情境与氧化还原反应的概念及基本规律相联系,利用教学情境的真实性、具体问题的驱动性及实验活动的操作性去激发学生学习的主观能动性,对氧化还原反应整体知识进行建构和应用。

不同认知水平的化学模型及其教学策略--以氧化还原反应的教材分析为例

人教版教材(2019年版)大量采用了各种认知程度不同的化学模型,本文以2019版人教版化学必修第一册(以下简称教材)中的氧化还原反应的教学为例,来说明不同认知水平的模型教学。

核心素养导向下的化学课堂教学——以高中化学“氧化还原反应”为例

核心素养导向下的高中化学课堂教学是指在基础教育改革中,以学生发展核心素养为指导,将学科核心素养的培养融入课堂教学中的教学形式。在对核心素养内涵解析的基础上,教师可以学生为中心来进行课堂教学的设计,实现对学生素养与能力的培养及学生自主性的发挥。在课堂教学过程中,教师可以引入化学情境进行课堂导入,设计课堂实验与探究活动,利用课堂小结和练习知识内容,帮助学生巩固所学知识。本文将结合教学实际对核心素养导向下的化学课堂教学进行探究,并以高中化学“氧化还原反应”为例进行具体说明。

例析高考中氧化还原反应常见题型

氧化还原反应是高中化学十分重要的一类问题,它涉及化学反应的本质,是理解许多化学反应的关键.在高考中,氧化还原反应的考查形式多种多样,选择题、实验题和解答题中,都会出现它的身影.