“安中太平循道讲坛”是“安中大讲坛”的延伸和拓展,是安宁中学太平学校专门打造的“德育研修-教学研讨-科研赋能-科学教育-理想信念”五位一体的综合交流平台,是爱润校园的文化名片。通过“名家大师进校园”“专题报告”“科学讲堂”等形式营造学术氛围,繁荣校园文化生活,提升广大师生的综合素养。
在神奇的化学世界里,有两个独特的“明星”——多金属氧簇和金属有机框架。它们看似陌生又神秘,却在我们的生活中有着令人意想不到的作用。你有没有想过,这些由金属和其他元素组成的奇妙物质,究竟有着怎样的魅力呢? ——题引
2024年10月19日下午,北京理工大学贾志宇副教授携《从微观化学键到宏观效能——多金属氧簇和金属有机框架的合成及应用》走进“安中太平循道讲坛”。贾教授立足多金属氧簇和金属有机框架的合成物的研究背景,带领安宁中学太平学校师生领略了化学技术在环境问题中发挥的重要作用,同时展望了该化学技术的发展前景。
微观化学键:多金属氧簇和金属有机框架的合成
讲座伊始,贾教授以“如果没有化学,我们的生活会变成何种模样?”这一疑问,成功引发了同学们的深入思考。随后,贾教授通过列举化学与我们的生活密切相关的诸多例子,巧妙地引入了讲座主题。如果没有化学,我们的生活将会陷入卫生状况不佳、医疗困难重重、食品匮乏、能源紧张等诸多困境之中。在当今这个经济飞速发展的时代,环境污染无疑是亟待解决的世界难题。面对日益严峻的温室效应、气候不断恶化、污染物大量排放、能源危机等问题,贾教授凭借对多金属氧簇和金属有机框架的合成研究,提出了行之有效的解决方案。
多金属氧簇是由前过渡金属离子与氧形成的多金属无机纳米团簇。由于其独特的热稳定性、显著的氧化还原能力、电子转移能力,在光电催化方面有着广泛应用。石墨炔是目前唯一一种低温常压合成sp+sp2共杂化的二维平面全碳材料,可在任意材料表面温和可控生长,开创了碳材料研究的新领域。贾教授用生动的语言介绍了多金属氧簇和石墨炔的微观结构,用科学的实验数据和图像表征了其性能和用途。
宏观效能:化学研究“大”用途
“我们对多金属氧簇和金属有机框架的合成研究可以做什么?”贾教授首先向同学们介绍了目前已取得的研究成果:1.多金属氧簇功能材料的构建,并实现了其电催化析氢和析氧性能研究;2.碳基底的杂化多金属氧簇复合物的制备,增加了POM催化性能和稳定性;3.多金属氧簇诱导的氢氧化镍纳米片自组装,丰富了结构的多样性和电催化活性。
贾教授从研究成果的“大”用途入手,向同学们介绍了多金属氧簇的用途。首先,可用于构建传感器,对污水中的特定污染物进行检测和监测,为污水处理工艺的优化提供依据。其次,多金属氧簇本身具有较强的氧化性或还原性,与金属有机框架结合后,这种催化性能可能得到进一步提升或调控。在污水处理中,可以催化氧化有机污染物,将其分解为无害的小分子物质,如二氧化碳、水等。例如,对于一些难降解的有机污染物,该合成物能够作为高效的催化剂,加速其氧化分解过程。它的运用可以更好地帮助我们解决抗生素-新兴PPCPs污染的问题和减缓温室效应。
通过贾教授深入浅出的讲解,同学们亲身领略了从微观化学键到宏观效能的科学研究过程。同学们那满是好奇的眼神以及热烈的掌声,充分展现出他们对这一前沿科技的憧憬与向往之情。贾教授所带来的化学前沿科技,不但拓宽了同学们的知识视野,更激发了他们对未知世界的强烈探索欲望。当今时代,前沿科技是推动国家发展和进步的强大动力,同学们通过接触前沿科技,能够更好地把握未来发展的方向,为国家的科技进步贡献自己的智慧和力量。
高校链接
北京理工大学,简称为北理工,位于北京市,是由国务院工业和信息化部主管,国家历批次重点建设的的全日制普通高等学校,为中央直管高校。入选国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级大学生创新创业训练计划。北京理工大学是中国共产党历史上第一个开展自然科学教学与研究的专门机构。1995年12月,北京理工大学入选第一批“211工程”大学;2000年9月,首批进入“985工程”高校;2010年入选卓越工程师教育培养计划高校;2014年入选“2011协同创新中心”认定名单;2017年入选双一流建设高校;2018年入选高等学校学科创新引智计划。在学科建设方面,北京理工大学涵盖了工学、理学、管理学、文学等多个领域,尤其在理工科领域实力强劲,在国防科技、人工智能、新材料等前沿领域成果斐然。
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融媒体中心 图/陶杨文溪 文/李欢 编辑/黄春仙 审核/万朋