面向化学类非高分子专业学生的高分子化学实验教学创新与实践——以温敏型高分子的制备、溶液性质、光学性能与应用为例

面向化学类(非高分子)专业的高分子化学实验教学发展较为缓慢,亟需紧跟研究前沿,引入新内容。本文总结了近十年的教学改革经验,并以温敏型高分子的制备、溶液性质、光学性能与应用为例,介绍如何通过实验教学内容、实验技术、教学方法等方面的创新,设计符合理科人才培养需求的、契合时代与科学发展的、被学生喜爱与重视的一系列高分子化学实验,以有效解决培养需求与课业负担之间的矛盾,且在不新增开课、课时有限的情况下,加入到化学类专业本科教学体系中,激发学生对学科领域的兴趣,提升学生的探究和创新能力。

智能型药物控释可视化系统的构建与表征——高分子实验的新设计与教学实践

介绍一个涵盖高分子化学、物理化学与仪器分析等领域的实验新设计与教学实践。通过水相自由基沉淀聚合法合成一种温敏性微凝胶,并使用紫外-可见分光光度计和动态光散射仪对其温度响应特性进行表征,进而将其用作载体材料以设计构建智能型药物控释系统,利用微凝胶低温溶胀、高温收缩的特性,实现药物的装载、释放。提出结合色彩理论与化学知识来理解药物释放过程,以在可见光区存在明显吸收的药物作为模型药物,将“没有明显实验现象”的药物释放过程“可视化”,以更加直观的方式观测药物释放过程,并在此“可视化”感性认识的基础上,理性分析药物释放过程的分子扩散机理。本实验取材于广受关注且已有较多验证的研究前沿成果,绿色环保,并且可拓展至其他响应性高分子及药物,具有普适性。本实验主要目标是在锻炼学生基本操作能力的同时,培养他们发现问题、解决问题的研究技能,提升学生创新能力。

超高分子量聚乙烯在溶液中的链缠结与黏度的关系

通过测定从极稀浓度到较高浓度的超高分子量聚乙烯(UHMW PE)溶液的黏度,确定出不同分子量UHMW PE的临界浓度,验证了链缠结模型,给出了临界浓度与聚合度的定量关系式,与理论链缠结理论符合较好。同时,为确定实验样品的分子量,选出了一组适用于UHMW PE的最佳K、α值。

聚丙烯腈七单元组空间立构性的高分辨13CNMR表征

通过调整溶液浓度和测试温度等测试参数,与文献[1]比较我们获得了无规聚丙烯腈(PAN)和部分全同PAN样品更高分辨率的13C核磁共振谱.合理归属了次甲基碳的五单元组(mmmm、mmmr和rmmr)、腈基碳与次甲基碳的七单元组(mmmmmm、mmmmmr和rmmmmr)各特征峰.无规PAN样品服从伯努利统计模型.一级马尔科夫和二级马尔科夫统计模型分别被用于定量计算部分全同PAN样品的五单元组和七单元组的立构分布.计算了不同立构规整度样品的"全同单元段"和"间同单元段"平均长度,从另一方面证实了上述的七单元组归属的正确性.

有机高分子与固体高分辨核磁共振

主要介绍获得固体高分辨13C-NM R谱的CP/DD/M A S方法及其在复相结构的高分子微结构观测中的应用。

“双师网课”推动精准教学辅导与讨论——以钉钉网课为例

新型冠状病毒肺炎疫情爆发以来,全国各级各类学校延期开学,但停课不停教、停课不停学。各学校教师都在学习利用各种网络资源,开展在线教学,也为深入挖掘“互联网+教育”教学新模式带来了契机。本文以钉钉平台为例,谈谈如何应用钉钉软件实现“双师网课”推动精准教学辅导与讨论,增加学生的学习主动性,提升教学效果。

科教融合建设一流本科专业——厦门大学创建国家级一流化学专业的探索与实践

厦门大学化学专业在九十余年的发展中积累了丰富的办学经验,并拥有雄厚的教学与科学研究实力。本文从人才培养模式、课程体系、实践教学平台、师资队伍建设、质量保障体系等方面,介绍了该专业综合改革的主要举措及成效,并提出了下一步专业建设和改革的主要规划。

温度响应高分子微凝胶的水相制备与表征——介绍一个大学化学综合实验

介绍一个涵盖高分子化学、物理化学与仪器分析等学科的综合实验。本实验选择有温度响应的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(pNIPAM)作为合成与研究对象,在水相中通过异相单体聚合法制备p NIPAM微凝胶,从宏观和微观两个角度探究微凝胶的温度响应特性。本综合实验取材于广受关注且已有较多验证的研究前沿成果,有助于培养学生理论联系实验、学以致用的思维,锻炼学生学科交叉融合意识。

e-ATRP水相制备温度响应高分子微凝胶——有关高分子微凝胶的新实验设计与实践

介绍一个涵盖高分子化学、电合成与仪器分析等领域的基础实验。本实验基于e-ATRP原理,采用简便易得的电化学反应装置,在水溶液中微量合成温度响应高分子微凝胶,并使用紫外-可见分光光度计和动态光散射仪探究微凝胶的温度响应特性。本实验取材于广受关注且已有较多验证的研究前沿成果,允许拓展合成其他高分子,也可进一步尝试各种电化学技术,简便易行、绿色环保,有助于培养学生的学科交叉融合思维和环保意识,锻炼创新实践能力。

含邻苯二酚基团微凝胶的合成及其硝酸根离子响应特性

刺激响应微凝胶有望用于捕获水体中硝酸根离子,并允许材料自身的再生循环使用,但如何实现高效捕获水体中硝酸根离子颇具挑战性.本工作合成了单体2,3-二羟基-N-(2-甲基烯丙基)苯甲酰胺,并将其与苯乙烯、4-氯甲基苯乙烯、二乙烯基苯共聚,制得含邻苯二酚基团微凝胶.随着硝酸根离子浓度(以氮计)在0~40.0 mg/L范围内逐渐增大,浊度法表征表明在常温22℃下微凝胶水溶液消光度呈现持续增大趋势,而动态光散射法表征表明微凝胶粒径减小,即发生收缩.色谱法表征表明,微凝胶对硝酸根离子具有较好吸附性能,最大吸附容量达54.2 mg/g,即使对低浓度硝酸根离子(≤10 mg/L)也可在10 min内达到吸附平衡,有望用于废水处理.

3-(三聚氧乙烯)取代聚噻吩的合成与聚集增强发光

通过2-溴-5-碘-3-(三聚氧乙烯)取代噻吩大分子单体的合成、镍催化缩聚等,得到Mn为6000的3-(三聚氧乙烯)取代聚噻吩(P3OET).在非选择性良溶剂四氢呋喃中,P3OET溶液发射橙色荧光.在选择性极性溶剂诱导作用下,P3OET在水中自组装形成稳定的球形自组装体,荧光峰相对红移而发射橙红色光,伴随荧光强度减弱;而在甲醇中,P3OET形成丝状自组装体,荧光峰相对蓝移而发射亮黄色光,但是荧光强度增强,表现出聚集增强发光现象.类似于含有低聚氧乙烯短支链的聚烯烃,P3OET在水溶液中还具有温度响应特性.当水溶液温度升高,荧光峰逐渐蓝移,并且荧光强度增强.P3OET自组装体可进入小鼠黑色素瘤B16F10细胞,并且发光而用于成像.利用控温热台适当加热细胞,或者使用解偶联剂、抗癌药物等化学刺激使细胞活动产生热量时,发光性质随细胞温度升高而发生蓝移、强度增强等规律性变化.

仿凝集素微凝胶的制备及葡萄糖响应特性

葡萄糖响应高分子微凝胶有望用于设计构建可持续检测葡萄糖并输出反馈的系统,但如何实现高选择性识别水环境中葡萄糖是较大挑战.本工作优化了仿凝集素(s-Lectin)的合成路线,通过迈克尔加成、酰胺缩合等,4步合成出s-Lectin,进而将其包裹于聚异丙基丙烯酰胺(pNIPAM)交联网络中,制备得到新型的葡萄糖响应微凝胶.随着葡萄糖浓度在0~30 mmoL范围内逐渐增大,浊度法研究表明该仿凝集素微凝胶水溶液消光度呈现持续降低的趋势,而动态光散射法测试结果显示仿凝集素微凝胶粒径变大,即微凝胶发生了溶胀.进一步采用动态光散射法研究对葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖等的识别选择性,结果表明仿凝集素微凝胶仅在水溶液中加入葡萄糖时发生溶胀,而在加入果糖、甘露糖、半乳糖等时则几乎没有发生粒径变化,展示出可高选择性识别水环境中葡萄糖的特性,有望用于血糖检测.