“纳米乳液的制备、表征及粒径调控”实验的课程思政设计

将化学竞赛成果转化为具有农业特色的实验项目“纳米乳液的制备、表征及粒径调控”,并引入到物理化学实验教学中。通过实验使学生掌握纳米乳液的制备表征方法并研究制备因素对性质的影响,推动了农科和理科的融合渗透,培养了学生的跨学科思维,提高了科学素养。引导学生深刻认识纳米乳液对于减少农药使用量、保护生态环境的重要意义,关注国家粮食安全和食品安全等战略需求,加强了学生的绿色发展意识,激发了学生服务三农的责任感。

科技推动下的农药剂型加工与发展

农药是防治农作物有害生物和调节植物生长的药剂,传统农药剂型通常污染环境严重、有效利用率低、叶面附着性差以及药效期比较短。随着科技进步,我国农药行业产业升级,对农药剂型加工提出了更高的要求,农药剂型朝着高效、安全、经济和环境友好的方向发展。本文对农药剂型加工与发展进行总结,从农药剂型加工特点、分散与乳化技术、递送与控释技术、场景导向的研究、纳米技术、新农药剂型的研发和数据精准设计等方面阐述了科技推动下农药剂型加工的相关研究成果与理论基础。同时,提出了未来农药剂型加工的发展趋势,为我国农药剂型的研究提供理论基础和技术支撑,从而开发出绿色环保型农药剂型,提高农药利用率和精准施药,实现农业可持续发展。

化学支持“四新建设”的进展、思路与重点

对当前化学支持四新建设的进展进行了综述,概括出新建四新专业、特色方向升级到专业、在现有专业下设置四新特色方向、开设四新微专业、按四新理念升级课程体系和教学内容、按四新要求改革教学理念和模式等6种化学支持四新建设的路径。基于对当前建设过程中存在问题的分析,明确了未来强化化学支持四新建设的方向和重点。

新农科背景下生物质科学与工程专业的探索与创建——以中国农业大学为例

结合中国农业大学办学特色和新农科专业建设要求,介绍了中国农业大学生物质科学与工程本科生专业的创建背景、建设的必要性、目标和定位、毕业生就业前景以及在新专业建设中采取的一系列举措,包括转变教育理念、强化师资队伍建设、优化教学措施和完善教学模式等,总结了新农科理念下创办多学科融合交叉型新专业的实践经验。

化学支持“新农科”建设的思路、进展与未来重点

分析提出了“新农科”建设背景下化学学科支持化学专业和非化学专业建设的思路,对当前化学支持“新农科”专业建设、课程体系、课程思政、教学方式方法改革、实践体系和师资队伍建设等方面的进展进行了全面总结和评述,解析了现有建设过程中尤其在学科建设、院际协同和深化课程思政等方面存在的问题,提出了化学支持“新农科”建设的未来重点,为新农科的建设提供了参考。

转动取向影响因素的多元非线性分析

在不同拓扑特征的London-Eying-Polanyi-Sato(LEPS)型势能面上,应用经典轨线法计算了不同动态条件下的58个样本,应用多元非线性分析方法研究了势能面及动态条件对转动取向的影响.结果表明,对于A+BC→AB+C类反应,反应物分子的质量比、势能面出口处的宽度和相对平动能对产物分子的转动取向有重要作用,且发现不同影响因素之间的乘积对产物的转动取向具有更重要的作用.

以光散射技术研究啶虫脒的测定及其与DNA的相互作用

研究了啶虫脒与脱氧核糖核酸（DNA）之间的共振光散射（RLS）增强作用。加入啶虫脒导致DNA的共振光散射增强,在316.0 nm处,存在一处共振光散射增强峰。由此建立了一种以DNA为探针检测农药啶虫脒的新方法。体系的最佳条件为,实验选择了pH 1.73为适宜酸度;加入10μg·mL^-1浓度的DNA溶液的体积为2 mL;在室温条件下,体系的反应需要30 min达到稳定;“啶虫脒-DNA-H2SO4”的加药顺序为最佳。该方法适用的线性范围为0-2.25μg·mL^-1,检出限为0.2μg·mL^-1,啶虫脒在河水样品中的回收率为98.0%-102.0%,并探讨了DNA与啶虫脒的相互作用机理：啶虫脒与核酸间的相互作用包含有静电引力,啶虫脒的吡啶基与DNA碱基之间的π—π堆积作用。

H+ClF体系的准经典轨线研究

在从头算的基础上利用遗传算法拟合得到的LEPS型势能面对H＋ClF体系进行了准经典轨线研究，主要研究了相对平动能、转动激发态对反应的影响及产物的振、转能态分布和通道竞争，并得到了与实验定性相符的结果．动态计算的结果则支持了前人关于生成HF通道存在着直接型和迁移型两种机理的假设．

长寿命轨线形成的模式识别研究

设计了6个参数来定量表征共线势能面的几何特征,并对48个具有不同几何特征的LEPS型势能面,在以7个参数表征的不同的动态条件下应用Venus95程序进行准经典轨线(QCT)计算.随后,应用模式识别研究了势能面的特征及动态因素对长寿命轨线形成的影响,初步证实了若干已知的并发现了若干新的影响长寿命轨线形成的主要影响因素并据此建立了长寿命轨线形成的定性预测模型.

微观化学反应产物分子能量分配的模式识别

在不同拓扑特征的London-Eying-Polanyi-Sato(LEPS)型势能面上,应用经典轨线法计算了不同动态条件下的样本集,应用模式识别研究了势能面特征及动态因素对产物分子能量分配的影响.结果表明:对A+BC→AB+C类反应,模式识别方法可验证若干已知的主要影响因素,并发现不同影响因素之间的乘积对产物分子能量分配有更重要的作用.根据模式识别的判别分析方法建立了产物分子能量分配的定性预测模型.

经典物理化学实验中培养创新意识的尝试

通过改革物理化学实验教学方法,将一些经典的验证性实验变成了研究性、创新性实验.实践证明,这种教学模式能在教师引导下,充分发挥学生主体作用,有利于培养学生的科学素质和研究能力.

利用OWRK法预测桃叶表面润湿性能的研究

对桃叶表面润湿性能的预测方法进行了研究。应用OWRK法对不同生长期桃叶的近轴面、远轴面的表面自由能及其分量进行了测定。无论近轴叶面还是远轴叶面,随着桃叶生长期的增长,均表现出表面自由能减小,润湿性能变差,极性分量所占比例下降,色散分量所占比例上升等特性。这些变化与前人对于桃叶表皮蜡的蜡质含量、组份含量变化的研究成果相一致。说明用OWRK法测定桃叶表面自由能及其分量所得结果可靠,可以较好地描述桃叶表面的润湿性能和能量特征。

农药助剂溶液在靶标表面的动态润湿性

通过测量3种常用助剂十二烷基苯磺酸钠(LAS)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)及全氟辛磺酸四乙基胺(FT-248)水溶液的动态表面张力(DST),以及液滴在石蜡和玉米叶片上的动态接触角(DCA),讨论了DST对药液在靶标上的润湿性和铺展的影响。结果表明:药液落在靶标上的瞬时DST越小,则与靶标间的DCA越小,越容易在靶标上润湿;DST降低得越快,铺展的速度也越快。应用平衡表面张力(EST)来评价雾滴在靶标上的动态润湿行为具有较大的局限性,用DST能更确切地分析药液在靶标上的铺展过程。

非离子表面活性剂Triton X-100溶液在不同生长期小麦叶片表面的润湿行为

选择不同生长期小麦叶片,利用座滴法研究了非离子表面活性剂Triton X-100在小麦叶片表面接触角,考察浓度对接触角、粘附张力、固-液界面张力及润湿状态的影响。研究表明,在低浓度下,表面活性剂分子在气-液界面吸附量(ΓLV)和固-液界面吸附量(Γ'SL)相似,但吸附量较少形成了不饱和吸附层,接触角保持不变,其润湿状态为Cassie-Baxter状态;当浓度进一步增加,液滴突破叶片表面三维立体结构中存在的钉扎效应,取代空气层而处于Wenzel状态,接触角陡降,同时Γ'SL/ΓLV远大于1;当浓度超过临界胶束浓度(CMC)时,表面活性剂分子在气-液界面和固-液界面形成饱和吸附层,并产生毛细管效应,使溶液在小麦叶片三维立体结构中产生半渗透过程,此时接触角保持不变。

雾滴体积和测量时间与雾滴接触角的关系

农药喷雾质量直接关系到药效的发挥,喷雾液滴与靶标的接触角可以用来表征喷雾质量的好坏,并可说明喷洒液的表面张力与靶标的表面张力是否匹配.针对喷雾液滴在靶标上接触角测量的重现性不佳等问题,以玻璃和石蜡模拟靶标表面,研究了去离子水在亲水和疏水靶标表面上液滴体积(重力)和测量时间对接触角测量的影响,结果表明:液滴体积越大接触角越小,这种趋势在亲水表面比疏水表面上更突出,测量时体积可分别选择在0.5～1 μl和1～5 μl;液滴滴下30～50 s后与固体表面基本达到平衡,对接触角测量的准确度影响较小.

肥料和农药缓释/控释技术研究

缓释/控释技术作为一项新兴技术越来越受到重视,它可以有效地解决活性制剂释放速度快、有效时间短等问题。针对目前肥料和农药利用效率低、环境污染严重等现实问题,主要从加工工艺和缓释材料两方面,简要介绍了缓释技术的基本原理、类型和途径,综述了它在肥料和农药方面的应用进展,并且讨论了其发展特点及趋势。

农药微囊剂及其制备技术研究进展

具有缓控释功能的微囊化技术在农药制剂的研究开发中广受关注,并得到越来越多的应用。农药微胶囊制剂具有控制农药有效成分释放,提高易光解农药的稳定性,降低农药对非靶标生物的毒性以及减少农药对环境的污染等良好特性。本文综述近年来农药微胶囊制剂产品、囊材以及微胶囊制备方法的研究进展。

保护人体健康的金属元素——铁、锌、钒

从来源、分布、生物化学作用等方面评述了人体微量元素中的金属元素铁、锌、钒与人体健康的关系。

均三氮苯类除草剂结构与活性的理论研究

利用Gaussian03程序包中的B3LYP方法,选择6-31G基组对均三氮苯类除草剂及类似衍生物2-(4-溴苄氨基)-4-甲基-6-三氟甲基-1,3,5-三氮苯进行了量子化学计算,从理论上讨论了它们的空间结构、电子结构特征与活性的关系.计算结果表明:三氮苯环与N(7)和N(8)原子形成了共轭结构,分子活性大小与LUMO轨道的得电子能力以及在LUMO轨道中占主要成分的原子有重要关系.N(7)和N(8)连接单个具有推电子能力的基团,有利于生物活性的提高.对于2-(4-溴苄氨基)-4-甲基-6-三氟甲基-1,3,5-三氮苯中,N(8)和C(9)是重要的活性部位,和传统的均三氮苯类除草剂分子相比,与D1蛋白上不同的氨基酸残基发生了键合作用.

新型均三氮苯类衍生物构效关系的模式识别研究

用量子化学密度泛函理论(DFT)、分子力学(MM)及模式识别方法,对34个新型均三氮苯类衍生物进行了结构活性关系研究.结果表明,影响此类衍生物分子除草活性的主要因素有C(1)上所带的电荷Qc(1),分子总能量E,分子生成热Ef,溶剂可及面积SGrid,分子体积V和C(3)上所带的电荷Qc(3)等参数.通过在C(1)上加上吸电子基,降低C(1)上的电荷,以及在C(3)上连接单取代氨基可以提高除草活性.所得模型对化合物生物活性有较好的预测效果.