第13届全国大学化学教学研讨会纪要

由高等学校化学教育研究中心、中国化学会教育委员会主办,武汉理工大学承办的第13届全国大学化学教学研讨会于2015年10月30日~11月1日在湖北武汉举行。来自全国87所高等院校和4家出版社的320余名专家、学者出席了本届研讨会。

Cu基催化剂电化学还原CO_(2)合成乙醇的研究进展

用电化学还原法将二氧化碳(CO_(2))转化为高能量密度的多碳化学品最近成为一个研究热点,在所有的电化学还原二氧化碳(ERCO_(2))催化材料中,Cu基材料因为对中间体CO良好的吸附性能表现出较高的C_(2)产物选择性.为此首先介绍了ERCO_(2)反应机理以及常见的反应器类型;再总结了5种代表性的Cu基催化剂(单金属、氧化物衍生、金属有机框架、合金和非金属修饰)及其在ERCO_(2)选择性合成乙醇方面的最新进展;并阐述了Cu基高活性催化剂的设计策略,如缺陷工程、形貌控制、晶面工程以及他们之间的协同效应等;最后展望了高效ERCO_(2)催化剂制备乙醇所面临的挑战和今后的发展方向.

第13届全国大学化学教学研讨会第一轮通知

受高等学校化学教育研究中心和中国化学会教育委员会委托，由武汉理工大学化学化工与生命科学学院承办的第13届全国大学化学教学研讨会定于2015年10月30日至11月1日在武汉召开。会议主题：以开放思维深化教学改革，进一步提高大学化学教学质量，推进大学化学教育的可持续发展。

种群分布式并行遗传算法解化工多目标优化问题

带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)在与流程模拟软件Aspen Plus结合求解化工多目标优化问题方面耗时较高。为了解决这一问题,本文提出了一种种群分布式的并行遗传算法(populations distributed parallel genetic algorithm,PDPGA),将模拟计算任务分配给局域网的多台子节点计算机并行执行。以氯乙烯精制的多目标优化过程为研究对象,选取氯乙烯采出量最大化和系统总能耗最小化为两个目标,低沸塔和高沸塔的质量回流比、塔顶馏出率和塔压6个操作参数为优化变量。分别应用PDPGA和NSGA-II对上述过程进行优化求解,二者的种群规模均设为70,进化代数均设为70,PDPGA使用1主节点和2子节点共3台计算机。结果表明,与直接应用NSGA-II进行串行优化相比,PDPGA优化方法能充分利用闲置的计算机资源、有效提高解得质量和大幅降低优化计算的时间。

水热法合成球花状二硫化钼及其电化学性能

采用二水钼酸钠(Na_2MoO_4·2H_2O)和硫脲(CS(NH_2)_2)分别作为钼源和硫源,通过水热合成法获得球花状二硫化钼,其较佳的水热条件为:180℃下反应48 h,钼硫原子比为1∶4,反应物浓度为0.001 mol·L-1,在100 m L反应釜中的填充体积为90 m L。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)、对样品的物相和形貌进行了表征,并利用低温氮吸附BET模型测试了样品的比表面积。结果表明,合成的二硫化钼结晶性良好,平均粒径约为1μm,比表面积约为87 m2·g-1,分布均匀且无明显团聚。通过循环伏安(CV)曲线、恒电流充放电曲线(GCD)、阻抗谱图(EIS)表征其电化学性能,测试表明:在3 mol·L-1 KOH水相电解液中,单电极比电容可达130.6 F·g-1(扫速为5 m V·s-1)和110.9 F·g-1(电流密度为0.1 A·g-1),界面转移电阻Rct为0.33Ω;循环1 000圈后比电容损失为14.7%。说明采用该水热法合成的二硫化钼可以成为超级电容器电极的理想材料。

化工类全日制专业学位硕士研究生培养模式的探究

本文对全日制专业学位硕士研究生培养模式进行了初步的探索,并针对目前全日制专业硕士研究生培养中出现的问题,结合我院实际提出了从本科卓越工程师到全日制专业学位硕士培养一体化的4+2培养模式。按照这种模式,我们对培养方案、课程设置、指导教师、实践等方面进行了设计。实践证明这种培养模式是行之有效的。

武汉城市污水中微塑料的分离、鉴定及其微观特征分析

为研究武汉城市污水中微塑料的分布特点及其表面形貌特征,采用以连续浮选分离装置为基础进行改进设计的微塑料提取装置对污水中微塑料进行分离,通过用65%硝酸和30%过氧化氢混合液(体积比为1∶3)对污水样品进行消解,并采用筛网(300、600、1000目)(100目=0.147 mm)和滤膜(1μm玻璃纤维滤膜和20 nm氧化铝滤膜)分离技术建立起对水体微塑料和纳米塑料的分离富集方法.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜-X射能谱分析联用(SEM-EDS)等方法对所提取微塑料颗粒的组成成分、赋存特征、表面形貌特征进行分析.结果表明:①提取装置的平均回收率在92%以上.②污水中微塑料类型主要为碎片类、泡沫类、薄膜类和纤维类.③FTIR结果证实,该方法所提取的微塑料颗粒中有聚乙烯、聚丙烯等成分,且发现了羰基、聚酯类物质存在,说明提取到的微塑料中可能有可降解塑料颗粒.④SEM-EDS结果显示,各类微塑料表面粗糙、撕裂程度不同,存在不同程度的风化痕迹,并在其表面发现Si、Cu、O、Al、Na、Ca、Ba等元素的富集.研究显示:改进的微塑料分离方法能够实现对污水中微塑料的高效提取;同时,明确了武汉城市污水微塑料的表面形貌特征及赋存特征,为未来武汉城市污水中微塑料污染的针对性治理提供理论依据.

有机化学网上考试系统的开发和实践

以微软公司Share Point应用软件为开发平台,研究开发了有机化学网上考试系统。系统题库涵盖了有机化学的基本知识点,题型分类齐全,使用者还可以根据各自不同的需求,对题库进行添加和修改。可直接网上答题考试,即时可见考试结果。不仅可满足学生自主性学习的考试需求,同时也方便教师对学生自主性学习的管理和监督。

计算机辅助化工热力学教学的应用

强化化工热力学在化工类课程体系中的核心地位对推动卓越工程师培养项目建设、促进化工专业人才培养具有重要意义。化工热力学中涉及的基本概念和方法都比较抽象,热力学建模和应用问题的求解也常因涉及较难的数学知识而使学生望而生畏,借助现代方法可以让学生暂时绕开单纯的数学问题而专注于热力学方法,这样既能提高学生学习化工热力学课程的兴趣,又能提高学生解决工程应用问题的能力。

药物化学教学中师生角色互换的探索与实践

在药物化学理论教学中实施师生角色互换的改革,让学生全程参与教学,在参与备课的过程中自主学习和探索;在参与授课的过程中展现才华和能力。实践结果表明,保证这一教学模式高效运行的关键是教师课前对学生的指导作用:一是学生学习方法和思维方式的指导;二是学生学习质量与效果的及时评价。学生在这种教学模式的运行中可获得全面发展,不仅能收获知识和方法,而且可提升能力和素质。

DNA电化学传感器对金属离子检测的研究进展

由于DNAzyme、T-T和C-C之间错配以及G-四链体等能与金属离子特异性结合,基于DNA与金属离子相互作用来检测金属离子的DNA电化学传感器逐渐发展起来。介绍了几种DNA电化学传感器检测金属离子的新方法,并对DNA电化学传感器对金属离子检测的发展趋势和研究方向进行了展望。

网络时代如何教育与管理大学新生

社会网络化、信息化是大势所趋，计算机互联网络这一新生事物正逐渐为当代大学生所了解和应用，并不可阻挡地改变着大学新生的思维、学习和生活。网络的出现和应用对于锻炼大学新生思维，提高多方面素质是很有益的，但同时也给大学新生的成长带来了某些消极影响。因此，对网络时代大学新生的教育和管理工作进行探讨，引导大学新生健康成长成才显得尤为重要。

pH对Q235B钢在船舶尾气脱硫液中电化学腐蚀行为的影响

目的研究pH值对Q235B钢在脱硫液中腐蚀行为的影响,为后续工艺参数控制与防护方案设计奠定基础。方法开展浸泡实验和电化学实验,研究Q235B钢在不同pH值脱硫液中的腐蚀行为,并通过电子扫描显微镜与能谱仪,对不同pH值下腐蚀产物的形貌与元素组成进行分析。结果失重法测定Q235B钢的腐蚀速率时,腐蚀速率随pH值的升高而减小,且变化幅度越来越小。电化学测试中,Q235B钢在脱硫液中的开路电位随pH值的升高而正移,极化曲线测试没有出现钝化区,自腐蚀电位也随pH值的升高不断正移,而腐蚀电流密度反之。Nyquist图为非标准的半圆形容抗弧,随pH值的升高而不断扩大。通过扫描电镜观察,pH为4.0时,腐蚀产物较少且零星分布在碳钢表面,结构形似花蕾且空隙较多;随着pH值的升高,腐蚀产物显著增多,结构发生改变;当pH为10.0时,碳钢表面覆盖一层红褐色的产物,结构呈球状且紧密堆积。能谱分析显示:腐蚀产物主要由Fe和O元素构成,随着pH值升高,两者含量在产物中的占比不断增加;另外,还含有少量的Na、S和Zn元素。结论在所研究的pH值范围内,Q235B钢在脱硫液中的腐蚀速率随pH值的升高而降低,腐蚀受到不同程度的抑制。pH值的升高能促进生成有效且致密的腐蚀产物层。在pH值较低时,Q235B钢的腐蚀主要受阳极活化控制;随着pH值的升高,溶液中OH-浓度增大,腐蚀主要受阴极氧去极化控制,耐腐蚀性能增强,腐蚀速率减小。

温度对35钢在船舶尾气络合脱硝液中电化学腐蚀行为的影响

为给脱硝系统设备防护提供思路,采用浸泡试验和电化学试验,研究了35钢在不同温度络合脱硝液中的腐蚀速率,并利用扫描电子显微镜(SEM)对不同温度络合脱硝液中形成的腐蚀产物形貌进行分析。结果显示,通过浸泡试验得出35钢的腐蚀速率在1 mm/a以上,且随温度升高逐渐增大;通过扫描电子显微镜观察,30℃时腐蚀产物结构似颗粒状、堆积紧密,当温度升高到50℃时腐蚀产物结构似葵花状、堆积稀疏,且覆盖率较低;在电化学测试中,35钢在30~50℃络合脱硝液中的腐蚀速率随温度升高而增大。

基于化学衍生的MALDI质谱法分析唾液酸化聚糖

唾液酸广泛存在于聚糖的末端,不仅参与细胞信号传导、细胞粘附以及特异性识别等重要生理过程,还与癌症等重大疾病密切相关。因此,分析生物体系中的唾液酸化聚糖具有十分重要的意义。MALDI质谱具有灵敏度高、可以直接测定分子量等优点,已成为检测糖链的重要工具之一,但该方法直接检测生物样品中的唾液酸聚糖链仍存在诸多的困难,必须对其进行适当地衍生。常用衍生化方法可通过引入带电基团或疏水基团,以此增强聚糖的色谱分离、离子化效率或防止检测过程中唾液酸残基的丢失。本文主要针对从糖缀合物中解离下的唾液酸化聚糖样品,总结、概述了最近涌现的各种衍生化技术与相应的MALDI质谱检测方法。

辐射环境中的界面化学反应

辐射环境中的界面化学反应是指在辐照条件下,水的辐解产物在固液非均相体系中的反应过程,以及固体材料本身发生的物理化学变化。围绕这一类界面反应进行综述,以水的重要辐解产物H2O2为例,其在固液体系中可能发生氧化溶解(腐蚀)、催化分解及溶液中的Haber-Weiss反应或类芬顿反应中的一种或几种,详细讨论了在不同体系中的反应动力学、热力学参数、反应机理和影响因素等。

锰系薄膜磷化工艺的研究

压缩机零件锰系磷化膜层较薄,对磷化工艺参数的控制尤为重要。采用电化学方法,探究了磷化工艺参数总酸度(TA)、表调剂浓度和促进剂浓度对锰系磷化膜耐蚀性的影响,采用扫描电镜(SEM)观察了磷化膜的表面形貌。结果表明:锰系薄膜磷化工艺参数的最佳范围为:总酸度TA=30~35点,表调剂浓度0.10%~0.15%,促进剂浓度1.0 g/L。最优工艺所得磷化膜膜层致密,晶粒大小均匀。

中国白酒风味化学物质指纹图谱库构想及实践

采用分析色谱技术,定量分析了飞天茅台、五粮液、枝江、白云边、山西汾酒、牛栏山二锅头及桂林三花酒等5大类7种不同香型的中国白酒。将其微量化学物质按国家卫生标准、体现白酒普通香味的微量化学物质以及具有特征香味的微量化学物质分为三大类,并按其含量和一定顺序用柱状图进行表达,从而得到其微量风味化学物质指纹图谱。尝试建立一种利用白酒微量化学物质指纹图谱鉴别白酒品质和香型的简易方法。

基于加压吸氧化学链制氧的富氧燃烧系统建模及分析

富氧燃烧为二氧化碳的捕集与储存提供了非常有效的途径,然而富氧燃烧用到的深冷空气分离(深冷空分)制氧技术会消耗大量电能,并且随着制氧体积分数的增加,制氧功耗也会增加。化学链制氧是一种有效的为富氧燃烧提供低能耗高纯度氧气的制氧方法。本文采用加压吸氧化学链制氧方法解决常规化学链制氧中还原反应吸热量过大问题,并对耦合深冷空分制氧、常规化学链制氧、加压吸氧化学链制氧的富氧燃烧流程进行模拟分析对比。结果表明:加压吸氧化学链制氧甲烷消耗量为常规化学链的12.7%,耦合加压吸氧化学链制氧的富氧燃烧系统净效率可以达到34.0%,且在基础投资和运行成本上均优于深冷空分制氧系统和常规化学链制氧系统。

高校化学实验易耗品量化估算的研究与实践

针对目前高校化学实验室在易耗品管理上的经验化和粗放化现状,依据化学实验中常用易耗品的特性和使用特点,提出了易耗品的量化估算数学模型。该量化估算模型为化学实验室易耗品的采购与管理、实验室经费的分配和使用,尤其是化学实验室的科学化、信息化管理,提供了一种新的管理思路,对其他类似实验室亦具有一定的参考价值。