面向新工科建设的催化类课程教学案例设计

催化类课程是化学化工专业重要的主干课程,在课程改革过程中,将课堂知识、科研进展和生产实际整合为教学案例,作为培养实践创新能力的载体,是新工科改造的现实需求。本文提出了催化类课程教学案例设计构想及部分设计示例,旨在提高催化课程教学质量,为培养理论联系实际、知行合一、学以致用的新工科人才提供支撑。

四聚型季铵类多金属氧酸盐相转移催化甲苯氧化合成苯甲醛

甲苯氧化制备苯甲醛在工业应用中通常涉及有毒试剂或产生多种难以分离的副产物.本文采用乙二胺、环氧氯丙烷和N,N-二甲基丁基叔胺等作为初始原料,合成了四聚型季铵盐氯化物,然后与Keggin型钨钒磷杂多酸发生阴离子交换反应,制备了一系列四聚型季胺类多金属氧酸盐;并通过在乙腈中使用H_(2)O_(2)(质量分数30%)将甲苯氧化为苯甲醛作为模型反应,评价了这些新型的多金属氧酸盐的催化性能.四核阳离子的引入不仅可以调节杂多阴离子的氧化还原性质,还可以使催化剂具有密集的协同催化活性位点.另外,优选出的催化剂具有良好的两亲性相转移催化能力,不仅显著提高了反应速率,而且实现了催化剂的简便回收和重复使用.在经过7次重复使用后,催化剂的性能几乎没有下降,并且实现了可接受的甲苯转化率(40%)和苯甲醛选择性(75%).本研究开发了一条与工业相关的碳氢化合物催化氧化的环境友好型工艺,为实际工业应用奠定了一定的理论基础.

Brønsted-Lewis双酸性低共熔溶剂催化松香聚合反应

合成了一系列Brønsted-Lewis双酸性低共熔溶剂(DESs),并将其用于催化松香聚合反应。筛选出催化活性最高的催化剂ZnCl_(2)/2CH_(3)COOH,同时考察了不同DES物质的量比的组成,DES催化剂的用量、反应温度和反应时间对松香聚合反应的影响。最佳反应条件:松香15 g,甲苯5.6 mL,正辛烷12.4 mL,低共熔溶剂5 g,反应温度110℃,反应时间10 h。在最佳反应条件下,聚合松香的软化点为139.4℃。EDS与反应物分离后可以重复使用,经过5次循环使用后催化剂活性未见明显的下降。

Ni-B/C_(x)N_(y)@mSiO_(2)催化剂的制备、表征及其催化松香加氢性能研究

成功制备了一种由内腔、疏水性掺氮碳内层和亲水性二氧化硅外层组成的Janus两亲性碳硅双骨架纳米材料C_(x)N_(y)@mSiO_(2),并首次将Ni-B合金纳米粒子负载在两亲性碳硅纳米材料上制得Ni-B/C_(x)N_(y)@mSiO_(2)催化剂,并用于松香的水相加氢反应。采用SEM、TEM、N_(2)吸附-脱附、XRD、XPS等方法对催化剂的结构进行分析与表征,结构分析结果表明:该催化剂具有大比表面积的纳米材料的中空结构,有利于传质和底物富集,内层碳骨架中N原子的掺杂使得附加的金属纳米颗粒得以附着,细小的Ni-B非晶态合金粒子均匀地分散在C_(x)N_(y)@mSiO_(2)中空纳米球及mSiO_(2)外壳层中,亲水性二氧化硅外壳可以提高催化剂的稳定性和分散性。在水/油两相反应体系中,作为固体发泡剂的两亲性纳米催化剂极大地促进了H2的溶解及与底物的接触。Ni和B原子之间的协同作用可以显著提高催化活性。因此,Ni-B/C_(x)N_(y)@mSiO_(2)催化剂对松香加氢反应表现出良好的催化活性,其催化活性与贵金属Ru和Pd催化剂基本相当。在160℃、4.0 MPa、4 h、水油体积比1∶2和催化剂用量(以松香质量计)10%的条件下,松香的转化率为98.77%,四氢枞酸选择性为23.89%,脱氢枞酸GC含量<1%,达到一级氢化松香的标准。所开发的两亲性Ni-B纳米催化剂表现出较好的稳定性和良好的重复使用性能,重复使用6次时,其催化活性没有明显下降。

氨基酸DES催化3-苯基环丁酮的不对称Baeyer-Villiger氧化反应

以手性氨基酸与Br?nsted酸为原料合成了一系列新型酸性低共熔溶剂(DES)催化剂,以环境友好的H2O2为氧化剂,首次将DES应用于环酮的不对称Baeyer-Villiger氧化反应中。以3-苯基环丁酮为模板底物,探究了不同DES的催化活性,其中以L-亮氨酸(L-Leu)为氢键受体(HBA)、以H3PO4为氢键供体(HBD)合成的DES为最优催化剂。研究了HBA与HBD的比例、催化剂用量、氧化剂用量、反应温度、反应时间等对催化反应的影响。较佳条件:n(HBD)∶n(HBA)=4∶1,n(DES)∶n(H2O2)∶n(底物)=2.6∶7∶1,反应温度25℃,反应时间5 h。较佳条件下,苯基环丁酮转化率98.59%,苯基丁内酯产率78.08%,对映体过量百分数69.26%。水相中的DES经过干燥后可以重复使用,经过6次循环使用后催化活性有些许下降(DES在每次分离时有少量损失所致)。DES催化剂L-Leu/4H3PO4还可以用于其它环酮底物的B-V氧化反应,结果表明该催化剂具有较好的底物普适性。

内部锁紧式双油管悬挂器设计与试验研究

随着对开采油气产量与效率的要求日益增加,因此对井口的安全性以及实用性提出了更高的要求。结合现场对油管悬挂器结构的要求,以API6A标准为依托,设计了一种内部锁紧式双油管悬挂器。该悬挂器可提供双通道同时进行油气开采,提高开采效率,并采用内部锁紧式结构,减少井口外部的泄漏点,提高密封可靠性与安全性。通过ANSYS WORKBENCH软件对双油管悬挂器进行承压与承载力学分析,验证了其理论设计的可行性,同时进行了产品密封与承载试验,完成了产品结构的最终确认,为现场安装应用奠定了基础。

地面安全阀模型建立与热传导分析

随着对海洋开采油气产量与效率的要求日益增加,对井口与采油树的的安全性提出了更高的要求。地面安全阀是采油树中尤为重要的部件之一,通常采用液动或气动的方式,实现远程操作阀门的开关。本文首先利用SOLIDWORKS软件对地面安全阀进行三维模型的建立,并采用ABAQUS软件进行地面安全阀的热传导分析,得到了所有的密封件所在区域的温度区间,为后续地面安全阀的设计,性能验证以及密封件的选型提供了理论基础。

布洛芬合成绿色化进展

对新一代消炎止痛药物布洛芬的合成方法作了论述 ,重点介绍了被誉为典型“清洁生产”的Boots/Hoechst Celanese(BHC)方法及布洛芬合成中的绿色化进展 ,特别对催化剂环境友好分离回收方法和对异丁基苯乙烯手性羰化合成布洛芬的研究进展作了评述及展望 .

Brnsted-Lewis有机-无机杂多酸催化模拟催化裂化汽油的烷基化脱硫反应

合成了一系列Brnsted-Lewis双酸性有机-无机杂多酸,并将其应用于催化模拟催化裂化(FCC)汽油的烷基化脱硫反应中.筛选出脱硫效果最佳的催化剂为Sm_(0.33)[MIM-PS]HPW_(12)O_(40),考察了该催化剂用量、反应温度及反应时间等因素对模拟油中噻吩类硫化物转化率的影响.获得的最佳反应条件为剂/油质量比1∶50、反应温度125℃及反应时间1 h.在最佳反应条件下,3种硫化物噻吩(T)、2-甲基噻吩(2-MT)和3-甲基噻吩(3-MT)均几乎完全转化,即脱硫率都接近100%.催化剂Sm_(0.33)[MIM-PS]HPW_(12)O_(40)具有良好的循环使用性能,循环使用12次,其催化活性基本保持不变.

介孔-微孔分子筛MAS-7催化裂解聚烯烃的研究

采用两步法制备强酸性、高水热稳定性以及具有晶态孔壁的介孔-微孔复合型分子筛MAS-7,将其应用于催化裂解线性低密度聚乙烯(L-LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)。详细考察了硅铝投料摩尔比、催化剂用量、催化裂解温度和反应时间等对反应的影响,以获取液体燃料油为目的,分别优选出三种聚烯烃催化裂解的最佳工艺。在最佳工艺下,催化裂解L-LDPE、PP和HDPE的转化率分别为96.2%、96.5%和87.6%,液体收率分别为75.7%、76.1%和70.3%。探讨了MAS-7催化裂解聚烯烃反应的规律,并与热裂解和SBA-15、Al-SBA-15等催化裂解聚烯烃进行了比较。结果证明,分子筛的催化效果和其结构相关联。MAS-7对聚烯烃的催化裂解具有最高的催化活性和对液体产物较好的选择性,更适合于催化活性较低的HDPE。

利用农杆菌介导法将PVA-CP基因导入马铃薯品种东农303的研究

以马铃薯早熟品种东农303的微型薯为受体材料,对其再生和农杆菌介导的遗传转化体系进行了研究,成功地将PVA-CP基因导入马铃薯中。结果表明:在加入5mg·L-1ZT和1mg·L-1IAA的培养基上微型薯再生频率最高达95%;农杆菌侵染薯块时,用浓度为OD600=0.5的菌液,侵染5min,共培养2d转化频率最高;在诱导芽阶段加入75mg·L-1的卡那霉素,采用延迟筛选的方法。得到的抗性芽有22株在含100mg·L-1卡那霉素的培养基上生根。经PCR和PCR-Southern杂交检测,15株为阳性植株。初步证明了PVA-CP基因已导入并整合到马铃薯品种东农303的基因组中。

于凤丽速写作品选

于凤丽，女，1976年生，山东临邑县人，文学学士，美术学中国画专业硕士，西北工业大学艺术教育中心教师。中国高等教育学会美育专业委员会会员，陕西省美术家协会会员，陕西当代研究会会员。研究方向：国画、中国民间美术。

2-氨基-3-羟基吡啶-过氧化氢-辣根过氧化物酶伏安酶联免疫体系分析人血清癌胚抗原

以氮杂环化合物为电化学分析底物的2-氨基-3-羟基吡啶-H2O2-辣根过氧化物酶(HRP)伏安酶联免疫体系测定人血清癌胚抗原(CEA)。HRP催化H2O2氧化2-氨基-3-羟基吡啶的酶促反应产物,在缓冲液中-0.36V处产生一个灵敏的伏安还原峰,借助此峰可以测定游离的HRP,进而可用于以HRP为标记物的酶联免疫分析。对酶促反应条件和测定条件的优化反应条件为:以B-R缓冲液(pH6.0)为反应介质,在10mL总反应液中含有1.0mL0.2mol/LB-R缓冲液、3.0mL8.0mmol/L2-氨基-3-羟基吡啶溶液以及1.5mL0.5mmol/LH2O2溶液,反应温度37℃,反应时间30min。最佳测定条件为:B-R缓冲液(pH7.0)为支持电解质,在10mL总测定溶液中含有5mL上述总反应液、1.0mL0.2mol/LB-R缓冲液。测定仪器条件:起始电位0.00V,终止电位-0.80V,电位扫描速度400mV/s,滴汞静止时间7s。在最佳的反应条件和测定条件下,新体系测定游离HRP的线性范围为4.0×10-4～1.0μg/L;对HRP的检出限为0.12ng/L。新体系对CEA测定的线性范围为0.50～80.0μg/L;检出限为0.50μg/L。为经典ELISA法的检出限的1/10。

离子液体催化环己酮Baeyer-Villiger氧化合成ε-己内酯研究型综合化学实验

设计了"离子液体催化环己酮Baeyer-Villiger氧化合成ε-己内酯"研究型综合化学实验,以设计合成的功能化离子液体为催化剂,催化H2O2氧化环己酮的Baeyer-Villiger反应合成ε-己内酯。通过该实验的教学,可以使学生掌握功能化离子液体和ε-己内酯的合成方法,掌握产物的结构表征和定量分析的一般方法,可以培养学生综合运用知识的能力、实践能力和创新思维。该实验集有机合成和仪器分析于一体,实用性和可操作性强,可作为有机化学研究型综合化学实验或开放性实验开设。

大豆抗旱育种研究进展

大豆对缺水最为敏感,干旱严重影响大豆的产量和品质,是干旱和半干旱地区大豆增产的主要障碍。提高大豆抗旱能力已经成为现代育种工作中的关键问题之一。近年来,学术界从干旱对大豆的影响机理、大豆抗旱机制、大豆抗旱性的评价方法、大豆抗旱品种选育几方面做了深入研究,并在转基育种、分子标记辅助育种方面取得进展。今后需要在抗旱性遗传改良方面取得突破,才能真正解决根本性问题。

数控加工中刀具半径补偿功能的应用研究

编程人员编制零件加工程序时,以零件轮廓轨迹编写,与刀具尺寸无关,而数控机床加工时,控制的是刀具中心(刀位点)的轨迹,因此刀具补偿功能就显得尤为重要。对数控机床加工中刀具补偿功能进行了全面分析,并重点分析了刀具半径补偿功能。主要从刀具半径补偿的含义出发,研究分析其在数控加工中的应用及应该注意的问题,其在工程实践中的重大指导意义在于扩充系统的加工范围并提高整个数控系统的精度,使刀具补偿功能在数控机床加工中得到更好的发挥,使数控机床加工中的刀具补偿功能的综合性能得到更广泛的应用。

双创教育背景下地方本科院校生物专业教学与科研融合研究

地方本科院校生物专业的理论教学是提高人才培养质量的重要因素,在创新创业教育的背景下,地方本科院校更应该侧重考虑学生创业和就业方向的问题。以生物专业科研特性为基础,本文将以院校内实践教学为主体,通过科研资源、科研小组、教师辅导等方式,以专业教学与科研深度融合的方式方法展开研究。

有机-无机杂多酸类离子液体催化汽油超声氧化脱硫

合成了一系列有机-无机杂多酸类离子液体,并将其应用于超声作用下的催化模拟汽油氧化脱硫反应.结果表明,在超声波辅助下,不仅反应时间大大缩短,而且脱硫效率也大幅提高.在合成的一系列催化剂中,Zr_(0.25)[BMIM]HPW_(12)O_40表现出最佳的催化活性.考察了超声波功率、超声/间隙时间、催化剂用量、H_2O_2用量、反应温度及反应时间等因素对脱硫效果的影响.以Zr_(0.25)[BMIM]HPW_(12)O_40为催化剂,在优化的条件下[n(Cat.)=0.008 mmol,V(H_2O_2)=40μL,V(模拟油)=10 m L,V(乙腈)=1 m L,温度25℃,时间10 min,超声功率300 W,超声时间2 s,间隙时间1.5 s],二苯并噻吩(DBT)的脱硫率达到97.8%;该催化剂循环使用5次后,脱硫率仍为81.9%;其对不同硫化物的催化活性顺序为DBT>4,6-二甲基苯并噻吩(4,6-DMDBT)>乙硫醚>苯硫醚>正丁硫醇>甲基苯基硫醚>苯并噻吩(BT)>噻吩.

硬车削加工技术的应用研究

通常,对于淬硬工件的精加工采用磨削技术,但由于其加工范围窄、投资大、生产效率低,且易造成环境污染,因而不能进行经济有效的加工。随着加工技术的发展,硬车削代替磨削取得了明显的经济效益,其加工精度可达5μm～10μm,表面粗糙度Ra值可达0.2μm～0.3μm。

低温共熔溶剂[ChCl][Urea]_n的合成及其性能研究实验

开设研究型综合实验是培养高素质技能型、创新型人才的有效途径。设计了"低温共熔溶剂[ChCl][Urea]n的合成及其性能研究实验"。采用红外光谱、核磁共振氢谱对其结构进行了确证,考查了低温共熔溶剂[ChCl][Urea]n的组成与黏度的关系。该实验集合成、波谱分析、性能测试于一体,可以作为大学低年级化学开放实验或准研究性实验,也可作为高年级的研究型综合实验。