新时代背景下“工科化学”课程改革策略与教学实践

在新时代背景下,为了更好服务于非化学化工类专业学生的培养,“工科化学”课程需要进行持续的教学改革与创新。从体系优化、内涵建设、课程思政、教材建设和考核方式等改革策略展开阐述,并给出了具体的教学实践与效果,为类似课程的教改研究提供一定的指导和参考。

低pH值条件下纤维状ZrO_2水合物的制备及其形成机理研究

以无机盐氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)为原料,H2O2为水解促进剂,乙醇为溶剂,低pH值条件下制备了纤维状ZrO2水合物．运用FT-IR、TG、XRD研究了ZrO2水合物的组成、结构和热稳定性,用光学显微镜、FESEM对ZrO2水合物的形貌及其形成机理进行了分析．结果表明,ZrO2水合物分子简式为Zr(μ-OH)2(OH)2·2H2O;经80℃干燥的ZrO2水合物为非晶态,随热处理温度的升高,物相结构由亚稳四方相向单斜相转变;ZrO2水合物是由尺寸较小的短纤维通过表面羟基的氢键作用,按一定方式聚集而成的尺寸较大的纤维簇．

“无机化学”课程教学内容与方法改革研究

基于"无机化学"与其他课程间的内在联系,针对"无机化学"课程的特点,从加强课程间的联系与交叉、课堂教学与专业背景的结合、课堂教学与课外知识的结合、实验技能的培养、网络等现代教学手段的运用等方面,对"无机化学"教学内容和方法的改革进行了探讨。

可纺性锆溶胶的制备与应用Ⅰ.氧化锆连续纤维的制备

以氯氧化锆为原料,异丙醇为溶剂,双氧水为水解促进剂,乙酰丙酮为配位剂,采用溶胶-凝胶法制备了ZrO2前驱体连续纤维,经800℃热处理后得ZrO2连续纤维。用FT-IR、TGA、元素分析和SEM等分析技术表征了纤维的化学结构和形貌观察,研究了可纺性ZrO2溶胶的制备条件和影响因素。结果表明,当n(氯氧化锆)∶n(双氧水)=1∶3,反应时间6 h,陈化温度15℃时可得纺丝性能良好的锆溶胶,ZrO2前驱体连续纤维的成分是部分经乙酰丙酮配位的ZrO2水合物,热处理后ZrO2纤维的平均直径为15μm左右,纤维体中存在大量纳米级气孔,但没有发现明显裂纹。

ZrO_2/聚乙烯醇杂化电纺纤维的制备和性能

用静电纺丝法制备一系列不同二氧化错含量的ZrO_2/PVA杂化电纺纤维,研究了纤维的稳定性和疏水性.结果表明,ZrO_2水合物与PVA通过分子间羟基键合形成ZrO_2/PVA杂化;经ZrO_2杂化的PVA热分解温度由200℃升高至250℃左右;电纺纤维的平均直径为100-400 nm,随着ZrO_2含量的增大,纤维的直径先增大后减小并且珠结增多,无定型程度逐渐提高;与纯PVA纤维相比,ZrO_2/PVA杂化纤维在酸性、中性和碱性条件下的疏水性和稳定性均明显增强.

分散聚合法制备PVP微球的研究

以N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为初始单体,乙酸乙酯为分散介质,采用分散聚合法制备了分散性能良好、粒径为3～4μm的聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)微球.考察了单体、分散剂及引发剂浓度对PVP微球的粒径、单体转化率及分子量的影响,并对PVP的结构和性能进行研究.结果表明,单体浓度增加,PVP微球粒径和分子量增大,单体转化率升高;分散剂浓度增加,PVP微球粒径变小,分子量增大,单体转化率升高;引发剂浓度增加,PVP微球粒径变大,分子量减小,单体转化率升高.与溶液聚合法相比,分散聚合法制备的PVP分子量较小且具有一定的结晶性.

改性Y分子筛催化合成N-羟乙基吡咯烷酮

以改性Y分子筛为催化剂,γ-丁内酯和乙醇胺为原料,采用γ-丁内酯法两步合成N-羟乙基吡咯烷酮(NHP)。考察了反应温度、反应时间、原料配比以及催化剂组成等对反应中间体N-羟乙基-4-羟基-丁酰胺催化脱水反应的影响,同时对产物及其中间体进行了表征。实验结果表明,以HY分子筛为催化剂,在反应温度185℃、反应时间12 h、n(乙醇胺)/n(γ-丁内酯)=1/1的条件下,NHP的选择性和收率分别达到96.5％和88.2％。

可纺性锆溶胶的制备与应用研究Ⅱ——ZrO_2/PVP杂化连续纤维的制备

将具有可纺性的锆溶胶与质量分数为10%的PVP溶液共混,采用干法纺丝制备出ZrO2/PVP杂化连续纤维。运用FT-IR、TG、SEM、XRD等测试技术对杂化纤维形貌、组成以及杂化程度对热处理后ZrO2纤维形态的影响进行研究。结果表明,杂化纤维的长度可达数十米,直径为10～25μm;PVP与锆溶胶分子间主要通过锆氧配位键形成杂化;热处理后的ZrO2纤维保持了原杂化纤维的形状,但直径明显减小,且随着ZrO2含量的减小,ZrO2纤维的收缩程度增加,甚至开裂;热处理后的ZrO2纤维晶粒尺寸随着ZrO2含量的减小而减小;同一ZrO2含量下,ZrO2晶粒随焙烧温度的增加而增大。

N-乙烯基吡咯烷酮的合成工艺研究

以γ-丁内酯和乙醇胺为原料,分别经氨解、卤化、去氯化氢等过程制备出N-乙烯基吡咯烷酮。主考察去氯化氢过程中,反应温度、反应时间、溶剂以及碱浓度等对反应的影响,同时对产物及其中间体进行相关表征。结果表明,以异丙醇为溶剂,反应温度65℃,反应时间3h,n(NaOH)/n(N-氯乙基吡咯烷酮)=1.1(异丙醇)/V(N-氯乙基吡咯烷酮)=1.5,去氯化氢反应的转化率和选择性分别可达93.7%和90.7%。

绿色化学和一氧化碳的综合利用

本文阐述了绿色化学的概念 ,并介绍了在多个领域一氧化碳的大量应用实例及其与绿色化学的关系。

新型β-二酮配位剂用于制备高分子量速溶型聚丙烯酰胺

文章采用均聚共水解的方法,以丙烯酰胺为单体、Na2CO3为水解剂,β-二酮为配位剂,复合引发体剂体系下,制备了高分子量速溶型聚丙烯酰胺,研究了单体、引发剂、配位剂、pH值以及引发温度对反应速率和产物分子量的影响。结果表明,当单体、引发剂、配位剂的质量分数分别为25%、0.005%、0.05%,pH值为10.5,引发温度为15℃时,得到水解度为25%左右,重均分子量为1 900×104以上的高分子量速溶型阴离子部分水解聚丙烯酰胺。

丙烯酸-丙烯酰胺原位插层共聚制备 高吸水性蒙脱土纳米复合材料的研究

在钠基蒙脱土(MMT)悬浮液中,采用丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)两种单体进行原位插层共聚,得到高吸水性纳米复合材料。研究了引发剂和交联剂对材料吸水率的影响。X射线衍射(XRD)结果表明:复合材料中蒙脱土片层 001面的层间距随 m_(MMT)/m_M的减小而增大,当 m_(MMT)/m_M≤1/3时,复合材料中的蒙脱土已完全剥离。DSC测试表明,在蒙脱土含量较低时,其玻璃化转变温度 T_g随 MMT含量的升高逐渐提高。吸水速率和保水能力测试结果表明,材料吸收去离子水能力达610g/gR,吸收盐水(w_(NaCl=0.009)能力达89g/gR。蒙脱土片层的引入,在一定程度上提高了材料的初期吸水速率和加压下的保水能力。

壳聚糖/聚乳酸复合纳米纤维的制备与表征

以甲酸溶解壳聚糖(CS)、三氯甲烷/乙醇混合溶剂溶解聚乳酸(PLA),两溶液混合后得均质纺丝液,通过静电纺丝制备出CS/PLA复合纳米纤维。采用扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对纤维的形态与结构进行分析表征。结果表明,质量分数1.6%的CS甲酸溶液与质量分数15%的PLA三氯甲烷/乙醇混合溶液(三氯甲烷∶乙醇=1∶1,体积比)等体积混合,电压15 kV,极距15 cm下,可得到均匀的直径为(290±28)nm的CS/PLA复合纳米纤维,且CS和PLA分子间以氢键结合。

PLA及PLA复合材料降解性能研究进展

简要论述聚乳酸及其复合材料的降解机理和影响因素。围绕聚乳酸及其复合材料的生物相容性、力学性能等,着重综述了近年来国内外研究其降解性能的实验方法、测试手段、试验结果等方面的进展情况。

聚乳酸/聚乙烯醇共混膜的制备

基于流延法和溶剂蒸发技术,以聚乳酸(PLA)和聚乙烯醇(PVA)为原料,制备可降解PLA/PVA共混膜。通过考察不同的共溶剂对共混膜成膜性能的影响,确定二甲基亚砜(DM SO)是制备PLA/PVA共混膜优良的共溶剂。研究PLA与PVA配比对PLA/PVA共混膜性能的影响,探索PLA与PVA分子链在共混膜中的结合状况。结果表明,当PLA的含量低于20%时,可以得到均质的PLA/PVA共混膜,且PLA与PVA分子链间以氢键结合。此外,在共混过程中,PLA与PVA的结晶均受到一定的破坏,结晶度比纯PLA与PVA下降。

乙酸乙酯/乙醇混合溶液中分散聚合制备单分散亚微米级聚丙烯酰胺微球

以乙酸乙酯／乙醇混合溶液为分散介质，PVP为分散剂，通过分散聚合法合成了单分散亚微米级PAM微球．在反应初期，自动加速现象明显．由于凝胶效应的影响，分子量随着单体转化率的提高而逐渐增大。考察了分散剂浓度对最终产物增率的影响，并用IR光谱对产物的结构进行了表征，证明分散聚合体系中吸附稳定机理和接枝稳定机理同时存在，且以后者为主．同时还研究了混合溶剂比例、分散剂浓度、初始单体浓度和引发剂浓度对微球粒径及粒径分布的影响．结果表明，乙酸乙酯／乙醇体积比在5：5—7：3范围内，可得到粒径在200nm左右，且分布较窄的PAM微球；分散剂浓度增大，粒径减小；引发剂浓度增加，粒径增大；初始单体浓度较高或较低时，都得不到单分散性微球．

聚乳酸/二氧化硅有机无机杂化材料的制备和表征

以聚乳酸(PLA)、正硅酸乙酯(TEO S)为原料,活性单体3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)为偶联剂,采用两步法制备PLA/S iO2杂化材料。采用FT-IR、DSC和TEM等技术对杂化材料进行表征。研究结果表明,杂化材料中有机组分和无机组分通过APTES发生了化学键合;材料的玻璃化转变温度(Tg)随着二氧化硅含量的增大而提高;随APTES加入量增大、酰胺化反应温度升高,反应时间延长,杂化材料的溶胶分数减小。

聚乳酸／聚乙烯醇共混膜的亲水性与降解性能研究

采用流延法和溶剂蒸发技术,以聚乳酸(PLA)和聚乙烯醇(PVA)为原料,制备可降解PLA/PVA共混膜。研究PLA/PVA共混膜的吸湿、吸水性能及水降解性能,探索共混膜的水降解机制。结果表明,共混膜的吸湿率与吸水率随共混膜中PLA含量的增加而降低;共混膜在生理盐水中的降解过程是分步进行的,降解初期,PLA降解起主导作用,降解后期,PVA降解起主导作用。在PLA降解过程中,溶液的酸性具有催化降解效果,且PLA降解是从非晶区到晶区;PVA的引入,增加了共混膜的亲水性,并对PLA的结晶性能造成一定的破坏,加速PLA降解过程。因此,可通过调整PLA与PVA配比,在一定范围内对PLA/PVA共混膜的亲水性能与降解性能进行调控。

可降解聚乳酸/羟基磷灰石杂化材料——Ⅲ.聚乳酸/羟基磷灰石杂化材料的制备及降解

采用超声分散技术,以聚(D,L)-乳酸(PDLLA)和纳米羟基磷灰石(HA)为原料,制备出PDLLA/HA杂化材料,研究了PDLLA/HA杂化材料在生理盐水中的降解性能,并对相关产物进行了FT-IR、TEM、XRD分析。结果表明,杂化材料中PDLLA与HA间通过氢键结合,随着HA含量的增加,杂化材料在生理盐水中的降解速率减缓,此外,杂化材料的降解包括PDLLA的降解和HA的重新沉积钙化两个过程,降解12周后,HA的晶体结构被破坏,重新沉积钙化形成多孔骨骼结构。

聚氨酯/SiO_2有机无机杂化材料研究

以正硅酸乙酯(TEOS)水解缩合,合成表面带有羟基(-OH)的活性S iO2粒子,利用甲苯二异氰酸酯(TD I)和聚乙二醇(PEG)的预聚体与活性S iO2粒子表面的-OH原位聚合反应,制备聚氨酯(PU)/S iO2有机无机杂化材料。FT-IR分析表明,弥散在杂化材料中的S iO2粒子与PU基体以化学键键合;DSC分析表明,随S iO2含量的增加,杂化材料的玻璃化温度Tg升高。与纯PU相比,S iO2含量为4%时,杂化材料的Tg由90℃升高至132℃,但当S iO2含量超过4%达到6%时,S iO2粒子破坏了PU链段的规整性,基体PU的热分解温度由387℃降低至382℃。TEM显示,杂化材料内部弥散的S iO2粒子分布比较均匀,且大部分粒子的尺寸在50 nm左右。