面向多学科交叉融合的“化工过程优化设计”课程改革

在化学工业高速发展的背景下,如何培养面向多学科交叉融合的高素质人才,已成为教学改革的重要议题。本文以“化工过程优化设计”课程的教学改革为研究对象,首先分析了化学工业的发展与学科间的交叉融合现状,进而从定位教学目标、教学内容更新、创新教学方式、改革教学评价体系、建设高素质的教师队伍几方面对课程的教学改革进行了讨论。课程教学改革的成效表明,该项研究对人才培养、多学科交叉融合课程建设具有一定的参考价值。

环氧树脂/有机化蒙脱土纳米复合材料的研究

采用插层原位聚合法制备了环氧树脂/有机化蒙脱土(EP/OMMT)纳米复合材料,探讨了OMMT的剥离结构及其对EP/OMMT纳米复合材料热性能和力学性能等影响。结果表明:当w(OMMT)=7%时,EP/OMMT纳米复合材料的热变形温度提高了24～27℃,Tg(玻璃化转变温度)提高了20～30℃,并且其力学性能和耐湿热性能均优于纯EP体系。

以一种新碳前驱体制备有序介孔碳及其表征

分别采用两亲性三嵌段共聚物F127、P123以及F127/P123复合物为模板剂,线性酚醛树脂/六亚甲基四胺固化物为碳源,利用有机-有机自组装法制备了具有二维六方结构和蠕虫状结构的介孔碳材料。采用FT-IR、XRD、TEM、低温N2吸附/脱附、TG和元素分析等方法表征了介孔碳的结构,研究了不同的模板剂对介孔碳结构的影响。结果表明,以F127为模板剂制备的介孔碳具有规则的二维六方结构,其比表面积、微孔表面积、孔容、孔径和孔壁厚度分别为670m2/g、368m2/g、0.40cm3/g、3.2nm和4.5nm。以P123为模板剂制备的介孔碳具有蠕虫状结构,其比表面积、微孔表面积、孔容和孔径分别为506m2/g、251m2/g、0.27cm3/g和3.0nm。以F127/P123复合物为模板剂制备的介孔碳的孔径相对于单一模板剂有所提高,其比表面积、微孔表面积、孔容和孔壁厚度均随着复合模板剂中F127质量分数的降低而降低。

利用线性酚醛树脂制备有序介孔碳

三嵌段共聚物F127为模板剂,线性酚醛树脂为碳前驱体,采用溶剂挥发诱导有机-有机自组装法(EI-SA)制备了具有二维六方结构的有序介孔碳。利用FT-IR、XRD、TEM、N2吸附/脱附等方法对有序介孔碳的结构进行了表征,研究了不同焙烧温度和模板剂用量对有序介孔碳结构的影响。结果表明,当模板剂的用量一定时,有序介孔碳的孔径、孔容和孔壁厚度都随着焙烧温度的升高而降低,但比表面积却随着微孔含量的增加而增大。随着模板剂用量的增加,介孔碳的有序性降低。有序介孔碳PF-2-500的比表面积、孔径、孔容、孔壁厚度和微孔比表面积比分别为583.82m2/g、3.05nm、0.31cm3/g、3.40nm和361.18m2/g,而有序介孔碳PF-1-500的比表面积、孔径和孔容相对于PF-2-500有所提高,分别为647.79m2/g、3.44nm和0.41cm3/g,但微孔比表面积和孔壁厚度分别降低为309.46m2/g和3.35nm。

有序介孔聚合物的研究进展

综述了以自组装法、硬模板法和软模板法合成有序介孔聚合物及介孔碳的研究进展。对上述3种制备方法及原理进行了比较,指出目前以嵌段共聚物进行自组装以及采用软模板法制备介孔聚合物的途径更有利于制备有序的介孔聚合物及介孔碳。讨论了采用自组装法及软模板法时,嵌段共聚物的种类、模板剂的类型、聚合物前躯体的结构等对所制备的介孔聚合物以及介孔碳的形貌、介孔结构、骨架结构以及介孔材料的物理化学性能的影响。指出目前在介孔聚合物以及介孔碳的研究中,主要问题是如何提高介孔聚合物的有序性以及其介孔结构的稳定性。最后对有序介孔聚合物及介孔碳的发展方向及应用领域进行了展望。

EP/有机化蒙脱土纳米复合材料的制备与性能研究

采用插层聚合法制备了环氧树脂/有机化蒙脱土(EP/OMMT)纳米复合材料。利用红外光谱(FT-IR)法和X射线衍射(XRD)法对OMMT结构进行了分析,并探讨了OMMT含量对不同纳米复合材料的结构、热性能和力学性能等影响。结果表明:经EP插层后,OMMT的层间距变大,并且发生了比较完全的剥离行为;OMMT的引入可有效提高不同纳米复合材料的热变形温度和玻璃化转变温度(前者提高了14～29℃,后者提高了2～27℃),并且其力学性能和耐湿热性能均优于纯EP体系。

嵌段共聚物及其在有序介孔材料制备中的研究进展

介绍了近年来嵌段共聚物及其在制备有序孔材料中的应用与发展。综述了嵌段共聚物的结构特点、制备方法、自组装机理及利用嵌段共聚物自组装和利用嵌段共聚物作为模板剂制备有序介孔材料,指出了嵌段共聚物在制备有序介孔材料应用中的优点、社会价值和需要解决的问题。

介孔SiO_2的有机化修饰及其对环氧树脂拉伸性能的影响

利用正硅酸乙酯(TEOS)及γ-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)共缩聚合成了蠕虫状的介孔二氧化硅(Si O2);研究了有机化修饰对介孔Si O2结构的影响;采用熔融共混法制备了环氧树脂/介孔Si O2复合材料,并研究了复合材料的拉伸性能。结果表明,APTMS的引入使介孔Si O2的有序性变差,孔径、孔容及比表面积减小,当介孔Si O2中APTMS的含量达到20%时,介孔结构消失;当介孔Si O2的用量为2%～10%时,环氧树脂/介孔Si O2复合材料的拉伸强度和断裂韧性提高较为显著,但断裂伸长率变化不大。

高导热聚合物基纳米复合材料的研究进展

综述了以纳米粉体、纳米纤维和碳纳米管(CNT)等为填料的高导热型聚合物基纳米复合材料的研究进展,并介绍了其导热机制和导热理论模型。最后,提出了高导热型聚合物基纳米复合材料中存在的问题,并对其发展方向进行了展望。

DDS固化EP/MMT纳米复合材料性能研究

以4,4′-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,制备出一种剥离型MMT/EP(蒙脱土/环氧树脂)纳米复合材料。采用红外光谱(FT-IR)法、X射线衍射(XRD)法和动态力学分析(DMA)法等对复合材料的微观结构、插层剥离行为、热性能和力学性能等进行了研究。结果表明:MMT对EP分子结构无影响,有利于EP结构和性能的设计,也便于确定其固化工艺。在无促进剂的情况下,当体系中引入5%MMT(相对于EP质量而言)时,复合材料的干态热变形温度、玻璃化转变温度(Tg)、冲击强度和拉伸强度分别提高了39℃、21℃、27.30%和10.50%;适量的MMT能有效提高纳米复合材料的耐湿热性能。

化工原理课程思政元素的挖掘及教学融合方法——以流体流动为例

化工原理是高等院校化工、化学和环境类等专业重要的专业课,在课程教学中如何围绕立德树人的总目标挖掘课程思政元素,对于培养合格的专业人才具有重要的意义。该文以化工原理课程中流体流动的教学为例,结合课程内容,从爱国情怀与奉献精神、国际视野与开拓创新、不畏困难与挑战自我、辩证思维与学以致用及节能环保与担当意识方面挖掘思政元素,实现专业知识与课程思政的有机融合。文章探索专业课程融合思政元素的有效方法,对专业课开展课程思政教学提供有益的参考。

“化工原理”课程思政教学融合过程实践探索

针对传统“化工原理”课程教学中存在偏重知识的传授,思想政治教育相对薄弱的问题,提出以立德树人为核心,将知识传授与价值引领相结合,将思想政治教育融入课程教学和改革的各个方面,提出了“化工原理”课程思政的育人目标,通过深入挖掘课程蕴含的思政元素,构建以“追根溯源、绿色化工、辩证思维、奋发向上、家国情怀、专注执着”为主线的教学案例,实现思想政治教育与专业教育的水乳交融,取得了知识传授和思想教育相统一的显著效果。

一步法制备纳米SiO_2/环氧树脂杂化材料的研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为无机前驱体、三乙烯四胺(TETA)为固化剂和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为硅烷偶联剂,采用溶胶-凝胶一步法制备SiO2/EP(环氧树脂)杂化材料。研究了TEOS和丙酮含量对杂化材料的力学性能、热性能等影响,并对杂化材料的微观相态结构和性能进行了表征和分析。结果表明:当w(TEOS)=3%(相对于改性EP质量而言)时,不加丙酮的杂化材料具有相对最好的综合性能,其断面形貌呈韧性断裂,热变形温度和玻璃化转变温度均高于纯EP体系,生成的SiO2粒径为20 nm左右且分布较均匀;加入丙酮后的杂化材料透明性变好,但其力学强度和热性能均随丙酮含量增加而降低。

三乙烯四胺固化有机蒙脱土/环氧树脂复合体系的研究

以三乙烯四胺作为EP（环氧树脂）的常温固化剂制备EP／OMMT（有机蒙脱土）／三乙烯四胺纳米复合材料。采用x射线衍射（XRD）法，差示扫描量热（DSC）法等手段研究了不同配方对EP／OMMT／二乙烯四胺固化体系的凝胶时间、力学性能、热性能及OMMT的插层剥离行为等影响。结果表明：对EP／0MMT／三乙烯四胺复合材料而言，90～120℃固化体系的OMMT剥离与插层效果优于室温固化体系；当固化温度为120cC时，EP／OMMT／Z乙烯四胺复合材料的耐湿热性能和弯血强度均优于常温固化体系；EP／OMMT／Z乙烯四胺复合材料经常温固化24h后，其冲击强度比纯EP体系提高了7％-12％

有序介孔炭的研究进展

综述了以硬模板法、软模板法和混合模板法合成有序介孔炭的研究进展。对上述三种制备有序介孔炭的方法和原理进行了的简单介绍,指出各种方法在制备有序介孔炭时存在的长处与不足。讨论了采用不同模板剂和炭前躯体对所制备的有序介孔炭的结构、孔径大小、孔径分布及物理化学性能的影响,指出在制备有序介孔炭的过程中,主要问题是选择一种与模板剂可产生较强相互作用的炭前躯体并控制炭前躯体与模板之间的摩尔比率。最后对有序介孔炭的潜在应用和发展方向进行了展望。

有序介孔碳-石墨烯复合材料的制备及其对银纳米粒子吸附性能的研究

以溶剂挥发诱导有机-有机自组装法制备了有序介孔碳-石墨烯(OMC-RGO)复合材料。结果表明:当焙烧温度为800℃时,所得的OMC-RGO复合材料与OMC相比,其电导率从0.76S/m增加到32.5S/m,提高到42.8倍;但BET比表面积和孔容分别从670m2/g和0.40cm3/g下降到361m2/g和0.23cm3/g,降低的比率分别为46.1%和42.5%。随后,我们以OMC-RGO为载体,通过物理吸附制备了有序介孔碳-石墨烯-银纳米粒子(OMC-RGO-Ag)复合材料。结果表明:OMC-RGO表面上Ag纳米粒子的粒径在20～40nm之间;且OMC与RGO复合后,RGO表面上的含氧官能团有利于吸附较多的Ag纳米粒子。

聚苯胺-石墨烯-Co_3O_4纳米复合材料的制备及其表征

首次以三步法制备了聚苯胺一石墨烯-Co3O4PANI—RGO-Co3O4纳米复合材料。利用F]＇-IR，XRD，XPS和TEM对所制备的纳米复合材料进行表征，结果表明：PANI—RGO-Co3O4纳米复合材料中氧化石墨（GO）的含氧官能团数量大幅降低，GO已被还原成石墨烯（RGO）；PANI和RGO之间具有较强的相互作用，且形成的-Co3O4纳米粒子分布在PANI—RGO表面，其粒径在5-15nm之间，该纳米复合材料有望在超级电容器材料、电极材料和吸波材料等领域有广泛的应用前景。

石墨烯基复合吸波材料的研究进展

石墨烯由于其独特的物理和化学性能,在吸波领域备受瞩目,成为吸波材料研究的一大热点。综述了石墨烯/磁性纳米颗粒复合吸波材料、石墨烯/导电聚合物复合吸波材料及石墨烯/纳米金属或金属氧(硫)化物复合吸波材料在吸波领域的应用研究现状,并展望了石墨烯基复合吸波材料未来的发展方向。

以线性酚醛树脂为炭前驱体制备有序介孔炭及其表征

以三嵌段共聚物F127和P123为模板剂,线性酚醛树脂(PF)为炭前驱体,利用有机-有机自组装制备了具有二维六方结构和蠕虫结构的介孔炭。采用XRD、TEM、N2吸附/脱附等方法对介孔炭的结构进行了表征,研究了模板剂用量和模板剂类型对上述介孔炭结构的影响。结果表明:当模板剂F127与PF的质量比由1∶2变为1∶1时,所得介孔炭的孔壁厚度有所下降,但比表面积、孔容和孔径分别从576 m2·g-1、0.29 cm3·g-1和2.7 nm提高到670 m2·g-1、0.40 cm3·g-1和3.2 nm;分别以F127和P123为模板剂制备的介孔炭F-1-500和P-1-500的孔径大小基本相同,但P-1-500的孔壁厚度相对于F-1-500降低了37.4%,且有序性下降,仅能得到蠕虫状结构。