多部门联动构建基础化学实验课程思政教学体系

基础化学实验课是化学、环境、材料等专业的基础实验课程,经过多年的摸索,现在已经形成了完整的教学体系,但是在多年的教学中,也还存在着一些不足,特别是在课程思政方面。为了激发和提升学生学习兴趣和学习动力,为实现在潜移默化中对大学生进行思想政治教育,本工作提出了多部门联动构建基础化学实验课程思政教学体系,分别从思政教学体系构建意义、目标和思路、具体方案等方面进行了介绍。

化学史在有机化学实验教学中的运用与思考

“有机化学实验”课程是高校生物、食品、制药、环境、化学、化工等专业中的一门基础性实验课程,它是一门以实践操作为主的多种探究性课程。在开展科学实验的过程中,适当的引入化学史讲解,引导学生沿着前辈科学家的足迹,深入的体验问题、发现问题、实验探究、结果验证,探讨基于化学史的促进学生有机化学实验核心素养提升的新教学策略。

UV固化亲水涂料的制备及性能研究

在丙烯酸酯亲水树脂上引入光敏单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA),使涂膜能常温固化且具有良好的亲水性和耐水性能。研究了引发剂和链转移剂摩尔分数对丙烯酸酯共聚物分子量、分子量分散度的影响,以及稀释剂、单体配比和GMA摩尔分数对涂膜亲水性和耐水性的影响。实验结果表明,当引发剂摩尔分数为1.2%,链转移剂摩尔分数为2%时,可制得分子量1300左右,分子量分散度1.85的丙烯酸酯共聚物;当GMA摩尔分数为15%(相对于AA物质的量)、稀释剂为丙烯酸羟丙酯(HPA)且质量分数为30%、AA与HPA的质量比为6∶4时,薄膜亲水和耐水的综合性能达到最佳,亲水角为14.2°,失重率为1.61%。

金属-有机框架薄膜衍生的CoSe2/N共掺杂碳膜作DSSC对电极

针对粉体MOF衍生材料存在制备工艺复杂、薄膜厚度难以控制等问题,我们通过液相外延分步生长法制备了一种金属有机框架薄膜(PIZA-1),然后以其作牺牲模板,在惰性氛围中制备了一种CoSe2和N共掺杂的碳膜(CoSe2/N-CF),并用作DSSC对电极,其具有制备简单、粘结力强、厚度可调等优势。系统表征了CoSe2/N-CF形貌特点、结构性质及电化学性能,并深入研究了不同厚度薄膜、CoSe2颗粒大小对DSSC的光伏性能的影响。结果表明,CoSe2/N-CF-15电极具有优异的催化活性,所组装的DSSC获得了8.68%的光电转化效率(PCE),高于相同条件下Pt电极组装电池的PCE(7.97%)。

“问题引导-合作探索”教学模式在无机化学实验中的应用

为了改善学生只依赖课本机械盲目地操作、主动探究能力较弱等问题,符合应用型人才的培养目标,本工作主要以NaCl提纯为例,构建一种“问题引导-合作探究”教学模式并应用于无机化学实验教学中,以期帮助学生顺利构建化学实验技能的学习方法,提高学生的化学实验技能总体水平。

有机化学实验翻转教学模式的探索与研究

有机化学实验是一门基础化学实验课程,同时也是化学专业学生的必修课程。为了改进传教教学单一模式,提高学生主动性,符合应用型人才的培养目标,本工作主要从教学改革思路与目标、采用的教学手段与方法、课程考核的方式与评价等方面着手,结合网络教学平台的优势,进行有机化学实验翻转教学模式的探索与研究。

金属-有机框架材料在太阳能电池中的应用与挑战

化石能源枯竭、温室效应以及环境恶化是人类生存发展面临的巨大挑战,发展可再生能源对当代社会至关重要。第三代太阳能电池包括染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机聚合物太阳能电池等具有转化效率高、加工成本低、环境友好等特点,吸引了科研工作者的广泛关注。提高太阳能器件的效率和稳定性,对推动其工业化进程具有重要意义。金属-有机框架材料(metal organic framework materials,MOFs)是由金属团簇和有机单体有序排列形成的一类新型化合物,在气体储存和分离领域得到了广泛研究。近年来,MOFs因其高结晶性、高比表面积和多孔性等特点成为光伏技术领域的研究热点,用以提高器件的光电转化效率和长期稳定性。主要总结了近年来MOFs及衍生材料在染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机聚合物太阳能电池中的应用和突破性进展,并展望MOFs在光伏技术领域的应用前景。

含锰废水为原料制备MnO_(2)/Fe_(3)O_(4)及对Cu^(2+)的吸附研究

开发高效、无毒、低成本的吸附剂对处理重金属离子具有重要意义。该文以含锰废水为原料,通过电絮凝处理技术及热处理,制备了一种MnO_(2)/Fe_(3)O_(4)复合材料。所制得的MnO_(2)/Fe_(3)O_(4)-10对铜离子具有优异的吸附效果,理论最大吸附量为72.5 mg/g,其热力学吸附过程符合Freundlich模型,动力学吸附过程符合准二级动力学模型。表征分析认为,MnO_(2)/Fe_(3)O_(4)-10的优异性能归功于分散的球形纳米颗粒形貌,因为其可提供较大的比表面积和吸附活性位点。

ZIF-8衍生的多孔碳作DSSC对电极

根据金属有机框架材料(MOF)衍生的多孔碳的特点,本工作以ZIF-8为前驱体制得氮掺杂多孔碳(NPC)。采用多种表征方式研究了NPC的结构和形貌特点,利用CV曲线研究了NPC的电催化活性,并将其作对电极组装了染料敏化太阳能电池。研究表明,NPC-900的性能最佳,获得了7.1%的光电转化效率,略低于Pt电极的光电转化效率(7.6%)。

负载型防老剂研究进展

防老剂用于改善聚合物在加工过程中的热氧化稳定性并延长聚合物材料的使用寿命。传统的小分子防老剂易迁移挥发,这不仅会降低防老化效果且会造成环境污染问题。将防老剂固定在载体上制备负载型防老剂是减少防老剂迁移性问题的方法之一。综述了负载型防老剂的设计,合成和应用研究。这些负载型防老剂具有良好的抗迁移性、耐挥发性、抗萃取性,在长期使用过程中表现出良好的耐老化效果,因此在实际应用中具有很大的潜力,可以有效提高聚合物材料的稳定性。

金属-有机骨架衍生的Co单原子高效催化硝基芳烃氢化还原

芳香胺及其衍生物是药物、染料、除草剂等的重要原料或关键中间体,开发高效、低成本、高选择性的硝基芳烃还原催化剂具有重要的现实意义.以常见的沸石类咪唑骨架材料为模板,原位热解制备了一种Co单原子催化剂(Co-N-C),并以乙醇作溶剂,水合肼作氢源,实现了多种硝基芳烃的高效氢化还原.该Co-N-C材料制备简单,催化活性优异,所催化的硝基芳烃还原体系反应条件温和,官能团兼容性优异.天然产物应用实验、克级扩大实验、循环实验和抗浸出实验证实了Co-N-C的高效性和还原体系的实用性.另外,通过反应过程检测,提出了Co-N-C催化硝基芳烃直接还原和缩合还原的两种反应机理.

醋酸银/甲醇促进炔基膦酸酯水合制备β-羰基膦酸酯

报道了一种高原子经济性、高选择性合成β-羰基膦酸酯类化合物的催化水合体系.实验发现以廉价的Ag OAc作为催化剂,甲醇作为助催化剂,炔基膦酸酯顺利发生水合反应生成相应的目标产物,产率优秀.反应无需惰性气体保护,具有良好的官能团耐受性,杂环、卤素等官能团及杂环体系都对反应无明显影响.

透明Cu^2S@氮掺杂碳纳米片用于双面量子点敏化太阳能电池对电极的性能

采用液相外延生长法制备了一种由铜和四羧基卟啉配位的金属–有机框架薄膜材料,以其为牺牲模板,原位合成了Cu2S和氮掺杂碳的复合透明膜(Cu2S@NCF),将其直接作双面CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池(QDSSC)对电极,并对其进行了结构、形貌及性能研究。结果表明:Cu-(5,10,15,20-(4-羧基苯基)卟啉)(TCPP)薄膜在煅烧过程中,Cu原子在硫粉存在下转变成了Cu2S纳米颗粒,而含氮的有机连接单元TCPP原位碳化成了氮掺杂的碳。Cu2S@NCF保持了Cu-TCPP薄膜的纳米片形貌,且大量尺寸均一的Cu2S小颗粒分布于纳米片上,以其作对电极所组装的CdS/CdSe QDSSC具有优异的光伏性能,从正面辐射和背面辐射分别获得了4.16%和3.72%的光电转化效率(η),高于Pt电极组装QDSSC的η(2.39%和1.73%)。通过对循环伏安曲线、电化学阻抗谱和Tafel极化曲线分析可知,Cu2S@NCF对Sn2–离子催化还原具有传输阻抗低、扩散速率快和催化活性高等特点,以其作对电极组装的CdS/CdSe QDSSC获得了优异的光伏性能。

透明MSe2@氮掺杂碳膜对电极用于钴电解质双面DSSC

用层层自组装法制备一种M-TCPP(M=Ni、Fe)薄膜,然后原位硒化制备出MSe2和氮掺杂碳的复合透明膜(MSe2@NCF),将其用作对电极并结合钴电解质的特点制备了双面DSSC。对MSe2@NCF的形貌、结构和电化学性能进行表征,并探讨了从正面和背面辐射DSSC时电池的电荷传输路线和光伏性能的区别。结果表明,NiSe2@NCF具有可与Pt相媲美的催化活性,用其组装的双面DSSC从正面辐射和背面辐射其PCE分别为8.19%和6.02%,与用Pt电极组装DSSC的PCE(8.46%和6.23%)接近。

不同成核作用硅灰石对回收聚丙烯结晶性能的影响

采用硅灰石(Wo)和具有β-成核作用硅灰石(β-Wo)制备了具有不同成核作用硅灰石填充回收聚丙烯(r-PP)复合材料,借助差示扫描量热仪、广角X射线衍射仪和偏光显微镜研究了具有不同成核作用硅灰石对r-PP结晶行为、熔融特性和结晶形态的影响。结果表明:Wo和β-Wo对r-PP结晶都具有异相成核作用,可以提高r-PP的结晶温度。Wo填充r-PP复合材料主要形成α晶,β-Wo可诱导r-PP形成大量高亮度的β晶,并且β-Wo具有的异相成核作用明显强于Wo。