科教融合的分析化学实验课程教学与改革

本文在保证分析化学基本原理、基本操作、基本技能培养的同时,将现代分析化学中仪器分析方法作为重点内容,结合各类分析方法在前沿科学研究中的实际应用,构建了分析化学实验课,从课程体系设计、教学内容、学生成绩评价、思政教育等方面进行了实践探讨。

生物质废弃物化学链气化技术研究进展

生物质废弃物来源广泛、总量庞大、绿色可再生,是可持续发展的替代资源。化学链气化技术可通过高活性载氧粒子在氧化和还原反应器中循环的方式将生物质废弃物转化为以H_(2)、CO为主的合成气,在获得高价值合成气的同时还能实现生物质废弃物的资源化利用。本文梳理了生物质废弃物化学链气化中不同类型载氧体的应用及改性方法。概述了复杂高含水生物质废弃物化学链气化技术的研究现状。

双极膜水解离性能改进研究进展

双极膜因其独特的水解离性能、易与其他电化学技术集成等优势,在碳捕获、节能减排和资源综合利用等领域具有重要的应用。现有双极膜存在水解离效率低、选择渗透性和稳定性差等问题,严重制约其广泛应用,因此近年来,大量研究工作致力于提升双极膜水解离性能。本文从离子交换层性能优化、中间层催化剂及几何结构调控三方面,梳理了国内外双极膜水解离性能改进及优化策略,重点评述了水解离催化剂、膜结构调控规律等方面的研究进展,并对该领域面临的主要挑战和未来发展方向进行展望,以期为高水解离性能双极膜的开发提供借鉴,从而促进其在能源转化和资源再利用等领域的应用。

新疆酸李果实多糖的理化性质、功能及其流变学特性研究

该研究以去核后的新疆酸李果实为原料,采用超声辅助复合酶热缓冲液提取法制得酸李果实多糖(Prunus cerasifera Ehrhart polysaccharides,PCP),并研究其理化性质、功能和流变学特性。理化性质分析结果显示,PCP中含中性糖(37.21±5.06)%、酸性糖(70.89±3.41)%和蛋白质(0.82±0.11)%,是一种由岩藻糖(Fuc)、鼠李糖(Rha)、阿拉伯糖(Ara)、半乳糖(Gal)、葡萄糖(Glc)、木糖(Xyl)和甘露糖(Man)组成的大分子酸性杂多糖,各单糖物质的量百分比为0.42%、7.50%、26.39%、28.51%、29.15%、3.33%和4.70%,相对分子质量为1248.33 kDa,具备良好的热稳定性,微观上表现出光滑致密的层状结构。功能特性分析结果表明,PCP具有良好的吸湿性和保湿性以及持水和持油性能,并具备良好的促乳化性能和一定的体外抗氧化活性。流变学特性研究结果显示,PCP水溶液表现出非牛顿流体的剪切稀化特性,其表观黏度存在浓度和温度依赖性,并受金属盐离子的种类和添加量的影响,同时,PCP具有良好的水溶液凝胶化倾向,而金属离子的引入可促进PCP水凝胶的形成。

萃取分光光度法测定氯化钾体系中的十八胺

十八胺是冷结晶-正浮选法生产氯化钾的常用捕收剂,用量显著影响浮选分离效率。由于其会吸附在氯化钾表面,不可避免地在氯化钾中残留,不利于高纯钾盐产品的开发。针对氯化钾生产过程及产品中十八胺含量测定的需求,依据十八胺和溴酚蓝通过范德华力和氢键络合的作用原理,开发了以乙酸丁酯为萃取剂、溴酚蓝钠盐为显色剂的萃取分光光度法测定氯化钾中十八胺的浓度。考察了溶液pH、十二烷基吗啉、共存盐、平衡时间、显色剂用量对十八胺浓度测量的影响。结果表明:当溶液pH从3~9逐渐增大时,十八胺与溴酚蓝的络合作用减弱且络合分子极性增大,导致吸光度降低;在pH<5时,十二烷基吗啉和溴酚蓝能形成有色络合物,当pH为6~9时萃取液吸光度值趋近于零;共存氯化钾、氯化钠、硫酸钾、氯化镁等溶液的离子强度增大,氢键作用减弱但络合分子的盐析效应增强,溶液中微量的Li^(+)、NH_(4)^(+)和B对萃取液吸光度影响不大;显色剂用量过大时,吸光度值太大且不符合朗伯-比尔定律,平衡时间影响较小。选择测定条件为:溶液的pH为6、离子强度为1 mol·L^(-1),2 mmol·L^(-1)显色剂的用量为0.50 mL,采用缓冲溶液定容至25 mL,反应5 min后加入5.00 mL乙酸丁酯萃取,待分层平衡2 min后于458 nm处测定萃取液吸光度,工作曲线为A=0.04949c+0.06624(R^(2)=0.9923,ε=1.33×10^(4) L·mol^(-1)·cm^(-1),0~10 mg·L^(-1))。该方法的相对标准偏差为0.33%~2.63%,平均相对误差为-0.90%,十八胺和十二烷基吗啉混合体系的平均相对误差为-0.25%。采用该方法测得正浮选精钾母液中十八胺含量为8.66 mg·L^(-1),加标回收率为95.5%~106%,可用于测定盐湖钾肥生产过程中十八胺的浓度。

银离子促进神经传导素分子内氢原子转移和C-C键解离反应

色氨酸、酪氨酸和组氨酸是三种基本的氨基酸,也是大脑营养代谢中重要神经传导素的前驱体。本文利用自制的反射式时间飞行质谱仪结合磁控溅射束源和下联管式反应器,在气相条件下研究了这三个氨基酸与银离子的相互作用,揭示了这些有机小分子在银离子的存在下容易解离并产生碎片和产物重组的现象,并利用密度泛函理论计算,阐明了其中的反应机制。研究发现,银离子能促进氢原子转移,进而影响竞争性的C_(α)-C_(β)和C_(β)-C_(γ)键解离反应。本研究丰富了对这类神经传导素分子基本规律与性质的精准认识,从而有助于深入理解生物体内类似生理过程的化学机制。

纳米孔蛋白质测序

基因组计划的成功不仅深化了人类对基因组结构的理解,也促使研究重点逐渐转向对蛋白质组学的解析。鉴于蛋白质在调节生物体内众多生理过程中的核心作用,蛋白质测序技术的发展显得尤为重要。DNA测序领域取得的巨大成就已经激发了研究者对纳米孔技术在蛋白质测序应用中的兴趣,特别是其在快速、便捷及成本效益方面的潜力。本文综述了当前蛋白质测序的主要方法,并特别聚焦于纳米孔蛋白质测序面临的挑战、最新的进展以及重大突破。随着纳米孔技术的持续改进,该技术有望在蛋白质组学领域提供更高效和更精准的测序解决方案。

Electro‑copolymerized film of ruthenium catalyst and redox mediator for electrocatalytic water oxidation

Electro-copolymerized film containing ruthenium complexes as electron-transfer(or redox)mediators and water-oxidation catalysts by an oxidative copolymerization method is presented.The addition of the redox mediator significantly improved the electrocatalytic water-oxidation activity and reduced the overpotential to 220 mV.The prepared electrode showed a water-oxidation catalytic rate constant kobs of 31.7 s^(-1)and an initial turnover frequency of 1.01 s^(-1)in 1000 s by potential electrolysis at 1.7 V applied bias vs NHE(normal hydrogen electrode).The kinetic isotope effect study suggests that the catalytic water oxidation reaction on the electrode surface occurs via a bimolecular coupling mechanism.

ZnO单晶在天然有机质存在下溶解过程中的晶面效应

以极性氧化锌单晶(0001)面和非极性氧化锌单晶(101-0)面为研究对象,探究天然有机质(NOM)存在下不同晶面的溶解速率和腐蚀形貌的差异。实验结果表明,ZnO单晶特定晶面溶解的速率受其它晶面是否接触溶液影响,侧面接触溶液会加快顶面的溶解速率;NOM存在下(0001)面的溶解速率高于(101-0)面;不同NOM会对ZnO晶面的溶解腐蚀形貌产生不同的影响,与NOM本身性质有关。

丙酸甲酯催化合成过程研究进展

丙酸甲酯作为一种关键有机化合物,在食品、化妆品、涂料等多个行业中有着广泛的应用,其市场需求随着工业应用领域的不断拓展而持续增长。传统的合成路径,诸如酯化法、氢化法、氧化法等,尽管可行,但往往面临经济性欠佳或环境污染的问题。相比之下,乙烯与一氧化碳的羰基化法符合原子经济性原则,能够有效减轻环境污染,顺应了当前社会对环境保护和绿色化学的迫切需求。因此,本文重点介绍该方法中使用的各类催化剂,包括过渡金属配合物、金属氧化物催化剂等,并对它们的催化活性、选择性以及反应机理进行分析。此外,本文还探讨了新型催化剂的设计原则,以及它们在提升产物收率和选择性方面所展现的潜力,旨在为丙酸甲酯的高效、环保生产研发提供参考。

干燥方法对欧薄荷精油化学成分及生物活性的影响

干燥方法是影响精油组成成分和品质的主要因素之一,为研究干燥方法对欧薄荷精油产率、组成成分及生物活性的影响,以阴干、晒干、40℃烘干3种不同方法对采自新疆阿克苏地区的生长期野生欧薄荷地上部分进行干燥处理。以新鲜未经干燥处理的欧薄荷为对照,水蒸气蒸馏法提取欧薄荷精油,研究了干燥方法对精油产率的影响。通过气相色谱-四极杆-飞行时间质谱联用仪分析了精油化学成分、气相色谱-氢火焰离子检测器分析了精油化学成分的相对含量,研究了干燥方法对欧薄荷精油组成成分及其含量的影响。通过DPPH自由基清除实验及ABTS阳离子自由基清除实验研究了干燥方法对欧薄荷精油抗氧化活性的影响,并用纸片扩散法研究了干燥方法对精油抑菌活性的影响。结果表明:干燥方法对欧薄荷精油产率、化学成分及生物活性有显著影响。其中阴干欧薄荷精油产率最高(0.49%±0.01%),其次是40℃烘干(0.42%±0.03%)、晒干(0.19%±0.02%)和新鲜(0.12%±0.03%)。精油中主要成分均为香芹酮(46.58%~50.75%)和柠檬烯(24.01%~29.71%),但含量上有显著区别。抗氧化及抑菌实验结果表明:从3种经干燥处理过的欧薄荷植物中提取出的精油,其抗氧化活性彼此之间无显著差异,但都远远高于新鲜欧薄荷精油,抑菌效果也较新鲜欧薄荷精油有不同程度增强,综合精油产率及生物活性,阴干可作为欧薄荷较佳干燥方法。

化学动力学实验的原位混样装置

以丙酮碘化实验为例,在现有的教材中溶液的混合和测量分步进行,导致体系温度失衡,动力学曲线变形。新设计的实验装置将两种反应液置于同一容器中维持恒温,实现两者原位的快速混合、启动反应,确保实验过程中环境温度恒定,并大幅压缩测量死时间。实验结果表明,采用改进后的装置,动力学曲线呈完整的直线,避免了由于温度涨落造成的数据失真,且试剂用量减少为原来的1/5。

学用并重,教研融合——胶体与界面化学研究生课程的改革实践

在研究生基础理论课程学习中,存在所学知识僵化,不能运用于科研实践中;与科研活动脱节,对科学研究的支持作用不明显等情况。因此,我们以胶体与界面化学课程为例,通过课堂讲授与启发式讨论的精确配合、理论知识的学与用并重、基础理论与前沿研究的良好衔接以及挖掘经典理论发展中的科研历程等措施,使学生有能力灵活运用所学理论知识解决实际科研中的问题,避免理论课程与实验室科研活动脱节,培养从实验结果中抽象模型、演绎理论、批判性解读现有结果等科研能力,启蒙其科学思维,为研究工作打下基础。

CO_(2)参与电化学构筑C—N键制备重要化学品

CO_(2)是主要的温室气体,同时也是重要的C1资源.通过构筑C—N键制备重要化学品在化工、生物合成及医药等领域应用广泛.近年来,随着碳中和与绿色化学理念的不断深化,电化学构筑C—N键的策略也因其环保、低碳、简单及绿色等优势而受到关注.同时,由于化石燃料不断消耗带来的资源与环境问题,重要化学品及燃料的绿色合成也成为科技发展战略中的重中之重.本文归纳了CO_(2)参与构建C—N键制备重要化学品方面的研究进展;从催化体系构建、反应过程和机理的角度对电化学合成尿素、酰胺和胺进行了综述;最后针对目前研究中面临的挑战,对这一领域的未来发展进行了展望.

聚酰胺酸低黏化制备导热BN/PI复合薄膜

为解决填料在高黏度聚酰胺酸(PAA)中易团聚、分散性差的问题,本研究以3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)和对苯二胺(PDA)为原料,采用酸酐水解法在较高固含量下合成了低黏度的聚酰胺酸溶液。在此基础上,通过填料的液相法超声分散预处理和高效球磨混合工艺,制备了氮化硼质量分数为0~40%的氮化硼/聚酰亚胺(BN/PI)复合薄膜,系统考察了填料的分散性以及复合薄膜的力学、耐热、导热等性能。结果表明:聚酰胺酸的低黏化及填料混合分散工艺赋予了填料良好的分散性,并对BN/PI复合薄膜的性能产生重要影响。当填料质量分数为40%时,复合薄膜的力学强度约为140 MPa,玻璃化转变温度为385.2℃,导热系数高达0.741 W/(m·K),相比无填料添加的纯PI膜提高了338%。

OLED发光材料的理论计算与分子设计

数次有机发光二极管(OLED)器件效率的突破均源于有机电致发光新机制的发现和有机发光材料的创新。理论探究有机分子激发态的形成和衰变过程可以加深理解发光的微观机理,促进发光材料分子的研发。本文简要介绍了热振动关联函数(TVCF)的速率理论,及其在荧光、磷光和热激活延迟小分子材料中的应用。针对这三类小分子材料,我们揭示了其发光机理,建立了分子结构与性质之间的关系,提出了表征效率的描述符,并理论设计了优良的OLED发光分子。

血小板启发纳米药物的抗肿瘤研究

血小板参与生理性止血和病理性血栓形成过程。血小板在肿瘤发生发展过程中也扮演了重要角色,基于此,通过对血小板的功能进行调控,可以实现肿瘤治疗的目的。但血小板的全身性抑制势必会给患者带来严重的出血风险,开发血小板的靶向调控策略尤为重要。本文将围绕血小板在肿瘤进展过程中的重要功能,总结靶向调控血小板的智能纳米药物用于肿瘤治疗的最新进展,为以血小板为靶点的抗肿瘤治疗策略提供参考,并对该领域的未来发展做出展望。

生物质型煤成型条件优化

生物质型煤技术是提高煤和生物质资源利用的技术之一。该技术不仅能实现煤炭的高效清洁利用,还可以实现生物质废弃物的资源化和能源化利用。本文以生物质型煤作为研究对象,选择不同生物质添加剂、成型温度、成型压力、煤与生物质配比等作为变量,以落下强度和发热量为指标,探究了不同成型条件对成型效果的影响。结果表明成型压力的增大使得生物质型煤的落下强度增强,成型温度的升高和生物质添加量的增大有利于生物质型煤机械强度增加,但过高的成型温度和过多的生物质添加量反而会使落下强度降低;成型温度的升高有利于发热量的提升,但型煤中生物质添加量的增大会使发热量降低,成型压力对发热量的影响程度较小。

有机电化学晶体管分子材料与功能器件研究进展

有机电化学晶体管通过离子-电子耦合调控共轭分子的电子结构和导电能力,被认为是下一代柔性智能电子的理想载体.本文结合电化学掺杂工作原理,总结了有机电化学晶体管分子材料在离子-电子耦合性能以及在可拉伸性、机械顺应性和生物黏性等力学特征的研究进展,并介绍了器件在互补逻辑电路、生物传感和仿生神经突触等方面的功能应用.此外,从有机共轭分子设计、界面修饰、离子动力学调控和器件结构开发等方面入手,分析了提升器件性能和推动器件多功能化的研究策略,展示了有机电化学晶体管在智能电子方面的重要研究价值.最后,详细探讨了有机电化学晶体管在面向传感-适应-反馈-处理的一体化智能感知器件和低成本商业化制备等方面的关键挑战与机遇.

氧化铝生产多效蒸发器末效乏汽潜热回收发电工艺研究

为进一步提高蒸汽热量利用率、降低能耗及循环水用量,开展了有机朗肯循环发电耦合技术回收多效蒸发末效乏汽潜热利用技术研究,借助建模仿真手段对该工艺进行分析。结果表明,净发电量(热电转换效率)随着冷凝温度的降低而升高、随着工质泵出口压力的增大而升高,且不同有机工质的效率存在差别。以国内某氧化铝厂一组蒸发系统末效乏汽数据为基础,乏汽流量为55 t/h(温度63℃,压力20 kPa)、冷凝温度为20℃、工质泵压力增量为0.25 MPa时,净发电量为2309 kW。