基于梁家河精神的大学生暑期三下乡“青春智扶”活动的开展——以西安科技大学化学与化工学院为例

以梁家河精神为指导思想,贯彻落实实践育人在大学学生思想政治教育中的应用,以陕西地区新农村建设为载体,提升大学生社会实践能力,引导广大学生深入基层,利用所学知识文化扶贫,开展青春智扶活动,用实际行动践行梁家河精神。

能源化工专业课程体系构建与实践探索——以西安科技大学为例

陕西是能源大省,煤炭储量位居全国前列,已形成了以煤炭为基础的能源化工产业集群,需要大量的具备能源化工专业知识的高技术人才,笔者所在西安科技大学化学与化工学院在此背景下已建立了能源化学工程专业,为更好的服务地方经济发展和国家的"一带一路"倡议,培养高质量工程技术人才,现对我校能源化工专业课程体系构建及实践探索进行阐述,为已开设或有规划开设能源化工专业相关院校提供一定参考。

煤基碳材料制备与电化学储能应用

煤基碳材料作为一种重要煤衍生碳材料,优点主要体现在比表面积高、导电性好、资源丰富且价格低,在储能领域应用前景广阔。煤基碳材料制备方法主要包括活化法、模板法以及杂原子掺杂法等。活化法是常用煤基碳材料制备方法,通过高温下用气体或化学试剂对煤活化处理,可获得具有高比表面积和丰富孔结构的煤基碳材料。模板法通过选择合适模板材料,制备有特殊孔结构的碳材料,且孔径均一、结构有序。杂原子掺杂法通过向煤基碳材料中引入杂原子,调控其电子结构和电化学性能,不仅可在碳材料表面形成官能团,提高材料反应效率,还可通过氧化还原反应产生赝电容,提高材料电化学性能。以煤为前驱体制备的煤基电极材料种类繁多,包括煤基无定形碳、煤基多孔碳、煤基石墨、煤基碳纳米纤维、煤基石墨烯及煤基石墨烯量子点等。与传统碳电极材料前驱体(天然石墨、石油焦、沥青焦等)相比,煤基碳材料芳香层片结构和烷基支链有特殊性质,芳香层片经高温石墨化形成横向延展的石墨晶层,而烷基支链则形成有活性基团的碳中间体或小分子团簇,进一步构筑出新碳材料,使煤基碳材料具备制造电极材料优势。在电化学储能领域,煤基电极材料已广泛的应用。研究者已将煤基碳材料应用于超级电容器、锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池等储能器件,并取得良好性能表现。煤基碳材料作为潜力巨大的新型能源材料,具有广阔应用前景和重要研究意义。然而,目前煤基电极材料在储能领域研究仍存在着许多困难和挑战,如在对原煤处理过程中强氧化剂的使用、对高温高压环境和特殊保护气氛的需求,都会产生污染环境的废弃物及副产品。因此,未来不仅需优化煤基碳材料制备工艺、提高材料电化学性能、拓展煤基碳材料在能源储存领域应用,更需采用绿色、安全且经济的方法规模化制备高品质煤基碳材料,以期为煤炭清洁、高效、低碳利用提供支持,为开发先进煤衍生碳材料提供参考。

无烟煤的微波辐照-固相力化学石墨烯化及与天然橡胶的纳米复合

将无烟煤与路易斯酸催化剂CuCl_(2)混合均匀后置于微波场-固相剪切力场交替作用下进行固相反应,微波场使煤分子内温度达到煤基石墨烯化的反应温度,路易斯酸催化剂在高温环境下使煤分子进行烷基脱除反应,固相力化学反应器提供强大的剪切力场重复粉碎剥离,实现了太西无烟煤的直接石墨烯化,进而在固相剪切碾磨中实现了煤基石墨烯与天然橡胶(NR)的纳米级复合,成功制备出抗静电煤基石墨烯/天然橡胶纳米复合材料。通过工业分析、元素分析、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱和原子力显微镜等手段分阶段表征了所制备纳米复合材料的结构与性能。结果表明,在氯化铜催化-固相剪切碾磨-微波辐照的共同作用下,可以实现太西无烟煤的粉碎、剥离、脱氧、脱烃、脱氢、芳香稠环,进而向石墨烯化方向发展,最终得到了3.5 nm厚度2D形貌的“煤基石墨烯(CB-GE)”;CB-GE可以实现对天然橡胶的增强和导静电功能化,当CB-GE质量分数为20%时,CB-GE/NR纳米复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和电导率分别达到22.36 MPa、278.8%和9.8×10^(-4)S/cm,与天然橡胶材料相比分别提高314.1%、40.52%和9个数量级,当CB-GE质量分数为4%时即可达到抗静电的要求。这表明所制备的CB-GE可以实现对天然橡胶的增强和导静电功能化。氯化铜催化-固相剪切力场-微波场综合作用技术进行无烟煤的石墨烯化过程几乎无“三废”产生,可提升制备煤基石墨烯复合材料的经济性。同时固相力化学复合技术可实现纳米级石墨烯化无烟煤在不同聚合物基体材料中的纳米分散和直接复合,可以得到定向煤基石墨烯/聚合物纳米复合材料。

炭载单原子催化剂在电化学反应中的应用进展

本文全面综述了用于电化学反应的炭载单原子催化剂(SAC)的最新进展。首先简要介绍了炭载单原子催化剂的发展和优势,然后详细总结了各种炭载单原子催化剂的合成策略,包括气相传输、高温热解和湿化学方法。随后,回顾了炭载SAC的先进表征技术,总结了炭载SAC在氧气还原反应、二氧化碳还原反应、氮气还原反应、氢气进化反应和氧气进化反应等不同领域的应用。特别强调了提高炭载SACs电催化性能的改性策略。最后,讨论了利用炭载SAC进行电化学反应的前景和挑战。

基于Python语言辅助化工热力学教学

化工热力学由于公式繁多,概念抽象,计算求解过程中通常要用到迭代试差而成为化工专业课程中教学难度较大的课程之一。随着计算机技术的迅速发展与应用,将其融入化工热力学教学已经成为培养新时代化工专业人才的必然趋势。结合近年来流行的Python语言及其优势,重点介绍其在p-V-T关系计算中的应用实例。通过Python语言编程解决化工热力学中的计算问题,可以有效解决化工热力学教学中的难点问题,很大程度提升课堂的教学质量和效率。

CdZnTe晶片4种化学钝化工艺效果的比较

常用于X射线和γ射线探测器中的CdZnTe(CZT)晶片经机械抛光后表面存在损伤层和许多肉眼看不到的划痕,采用溴甲醇(Br2-CH3OH)腐蚀可有效去除损伤层和划痕,使表面变得光亮平整。但经Br2-CH3OH腐蚀的表面富Te而产生较大的表面漏电流,为此,采用H2O2溶液,NH4F/H2O2溶液,KOH-KCl溶液+NH4F/H2O2溶液二步法和溴水4种湿法化学钝化工艺,对CZT晶片表面进行了钝化处理,并对比了其钝化效果。结果表明:二步法钝化效果最好,表面漏电流降低4个数量级,NH4F/H2O2对CZT晶片表面的钝化效果较好,表面漏电流降低3个数量级。

从物理化学实验教学谈大学生能力培养

注重大学生能力的培养是全球经济发展的需要,也是高等教育发展的的必然趋势。为提升大学生的各项能力,结合当代大学生的学习特点及物理化学实验课程的特点,提出了物理化学实验教学中提升学生能力的策略,包括在实验教学中结合理论知识,有效利用计算机网络,设计合作性强和探究性课题,能够有效提升学生的思维、实践、合作及创新能力,对培养高质量的创新型人才具有一定的指导意义。

学院制在国外大学的发展及对我国大学学院制改革的启示

学院制最早在中世纪的欧洲大学产生,近代有了较大的发展,在学院制改革方面积累了丰富经验。国外学院制具有实体性、发展性、特色性和包容性等的共同点,为我国高校学院制改革提供了重要的借鉴意义。在国外学院制成功经验的启发下,当前,在我国高校学院制改革中,学院管理体制构建要确保学院的实体性地位,学院管理模式应采用校院二级管理体制,学院组建应坚持发展学科原则,学院设置应坚持情境原则和特色发展原则,学院治理模式应坚持教授委员会集体决策基础上的院长负责制,方可进一步推进高校内部管理体制改革深入进行,进一步完善现代大学制度,有效推动我国高等教育健康发展。

化学工艺学课程研讨式教学改革与实践

教学模式多样化是新工科人才培养的基础。西安科技大学化学与化工学院以新工科建设为行动指南,采用研讨式教学与传统教学相结合的方式对化学工艺学课程教学进行改革,引导学生完成“自学—分析—质疑—讨论”的学习过程。实践表明,研讨式教学能够加深学生对化学工艺学课程专业知识的理解,提高学生的创新能力和实践能力。

化学与化工系开放实验室效果分析

本文从该校化学与化工系实行开放实验室的背景和具体操作方式,分析总结了开放实验室所取得的成绩,指出了存在的问题并提出了相应改进办法。

教-赛融合促进《化工分离工程》课程教学改革的研究

基于化工分离过程在化工生产中的重要地位,《化工分离工程》课程作为化工专业的一门专业基础课对学生专业能力培养具有极其重要的作用。化工设计竞赛作为《化工分离工程》专业知识应用的有效实践方式,以化工分离设计的专业能力要求在化工设计竞赛中的应用为出发点,从课程培养目标、教学内容优化以及教育教学方法改革等方面进行了探讨,结合教学实践本文提出基于教-赛融合促进《化工分离工程》课程教学改革和提高教学质量的实施途径。

碳基催化材料在电化学还原二氧化碳中的研究进展

利用电化学还原技术将二氧化碳(CO_(2))转化为高能燃料或高值化学品是提升CO_(2)利用附加值、缓解CO_(2)排放压力的有效途径,也是风电、水电和太阳能等绿色能源的转化与存储方式之一,对间歇性电能“削峰填谷”意义重大。实现高效电化学还原CO_(2)的关键之一在于创制高性能的电催化材料。综述了碳基催化材料在电化学还原CO_(2)方面的研究进展,系统探讨了本征缺陷碳材料、掺杂碳材料、碳基复合材料和整体式碳材料的结构特点以及与电催化还原CO_(2)性能的构效关系,并在此基础之上,展望了碳基催化材料在电化学还原CO_(2)领域中的挑战和未来发展。

基于“学习通+BOPPPS”的无机及分析化学课程线上教学设计

文章首先阐述了学习通和BOPPPS教学模式的概念,然后论述了基于“学习通+BOPPPS”的无机及分析化学课程线上教学设计,最后对基于“学习通+BOPPPS”的无机及分析化学课程线上教学设计进行了反思。

α-Fe_(2)O_(3)/炭纳米纤维电极材料的制备及其电化学性能分析

采用电沉积技术将α-Fe_(2)O_(3)均匀负载在静电纺丝炭纳米纤维上,制备α-Fe_(2)O_(3)/炭纳米纤维复合材料。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及物理吸附对复合材料进行形貌和结构分析,并通过恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗技术考察其作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明:α-Fe_(2)O_(3)/炭纳米纤维(α-Fe_(2)O_(3)/CNF-3)复合材料相比单纯炭纳米纤维(CNF)有着更丰富的介孔结构,有利于离子和电子的低电阻传输。同时,α-Fe_(2)O_(3)/CNF-3复合电极材料结合了双电层电容和赝电容的优良性能,在电流密度为1A/g下,电解液为6mol/L KOH时,其比电容值可达330.1F/g,是炭纳米纤维电极的3.76倍,并且经过8000次循环后仍能保持91.45%,具有较好的稳定性。

新媒体视角下大学生思想政治教育第二课堂建设——基于二级学院微信公众号建设探究

随着微信公众号的兴起和思想政治教育改革创新的迫切需要,微信公众号已成为新媒体时代网络思想政治教育的主要载体。本文以西安科技大学化学与化工学院微信公众号为例,分别从时代背景、自身现状、外部挑战等方面全方位、多角度对其在思想政治教育及信息共享等方面的重要作用进行了剖析,展现了微信公众号在大学生思想政治教育第二课堂建设和网络育人中所发挥的积极作用,分析了公众号发展所遇到的问题。同时,结合当前外部环境和平台自身特点,对平台进行完善和改进,促进该公众号未来的健康发展,提高该公众号的影响力及其思想政治教育的传播效率。

赤铁矿与石英浮选溶液化学与药剂作用机制研究进展

石英是赤铁矿选别过程中的常见脉石矿物,目前主要应用高效浮选药剂和反浮选工艺实现赤铁矿和石英的有效分离。从矿物晶体各向异性、浮选药剂构效关系和药剂吸附机制等方面,介绍了赤铁矿和石英的浮选化学机制研究现状,阐述了淀粉及其衍生物与铁矿石的作用机理及吸附机制,以及钙离子活化石英浮选的机理;总结了常用高效捕收剂的种类、性能与构效关系;最后,展望了高效浮选药剂理论研究的发展趋势,以期为赤铁矿与石英高效分选理论、工艺研究提供参考。

新工科背景下工科高校普通化学课程创新能力提升初探

普通化学是一门兼具理论和实践的课程,在新工科背景下面临着课时减少和学生创新能力亟待提高的问题。本文围绕立德树人根本任务,根据理论课程和实验教学实践,提出在普通化学的理论课堂上创新教学方法、丰富实验教学内容以及融入前沿科学研究,指出了提升学生创新能力的方法和策略。此外,还提出丰富评教体系,强化任课教师的“慎独”意识,这是对提高教学效果、培养学生创新能力的有力补充和本科教学质量进一步提升的保障。

神府烟煤及其煤岩组分制备氧化石墨烯的组成、结构演变

以煤为原料制备石墨烯是一种非常有前景的煤炭材料化、高值化利用途径。针对煤岩组分的组成、结构差异,探明煤岩组分在制备氧化石墨烯过程中的演变规律,是开发煤基石墨烯制备技术的理论基础。利用重选法富集低变质神府煤中镜质组和惰质组,并将富集煤岩组分通过高温石墨化得到石墨化碳,以石墨化碳为前驱体通过改良的Hummers氧化法制备煤基氧化石墨烯。利用元素分析、红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜以及原子力显微镜等研究煤及其煤岩组分在制备氧化石墨烯过程中的组成和结构演变规律。结果表明炭化处理使煤有机大分子结构向无定形碳结构转变,高温石墨化使煤有机大分子结构向石墨碳结构转变;惰质组呈片状结构且分子结构中芳香结构单元较多导致石墨化碳微晶尺寸较大,高温石墨化处理后其拉曼光谱的(A_(D1)/A_(G))值为0.382,镜质组高温石墨化处理后的(A_(D1)/A_(G))值为0.686,原煤高温石墨化处理后的(A_(D1)/A_(G))值为0.864;利用富惰质组得到的石墨化碳制备氧化石墨烯厚度尺寸约5 nm;而镜质组的石墨化碳中石墨微晶结构较小,得到的氧化石墨烯尺寸较小,且氧化石墨烯平均厚度超过10 nm;原煤中由于石墨化过程形成棒状结构,较难形成有序片层结构,氧化剥离也难以得到氧化石墨烯。

富油煤焦油中多环芳烃加氢饱和反应研究进展

【意义】多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是煤焦油中最主要的成分之一,通过加氢饱和可制取具有高能量密度和高热稳定性的喷气燃料。通过分析PAHs加氢过程特点,指出PAHs自身的共振能和加氢中间产物的空间位阻,以及原料和中间产物在催化剂活性位上的竞争吸附是PAHs加氢饱和的关键难题。【进展】综述了近年来PAHs加氢饱和催化剂的研究进展,分析了影响催化剂性能的本质原因,指出提高催化剂活性金属组分的分散度、减小催化剂金属颗粒尺寸可以使催化剂具有更多的加氢活性位点,活性金属适宜的缺电子状态能促进PAHs分子在活性位点上的吸附活化,抑制竞争吸附带来的不利影响。具有丰富孔道和介孔(6~8 nm)结构的催化剂载体有利于PAHs和加氢中间产物的扩散,降低加氢中间产物的空间位阻对加氢反应的不利影响,同时可提供更多的反应表面,促进深度加氢反应进行。酸性适宜的载体可以与活性组分产生相互作用,促进活性组分形成适宜的缺电子状态。总结了PAHs加氢饱和过程的热力学和动力学特征,PAHs加氢反应为放热可逆反应,平衡常数和平衡转化率随反应温度降低而增大,随反应压力的升高而增大,PAHs的扩散性随反应温度的升高而增强,吸附常数随饱和环数的增加而减小。【展望】最后,从催化剂活性组分和载体的设计及调控、PAHs加氢饱和过程热力学和动力学研究等方面提出了研究建议。对煤焦油中PAHs加氢饱和过程及其催化剂的分析和讨论将为富油煤资源高效开发利用提供有益指导。