大尺寸TiO_2/SiO_2大孔材料的制备及光降解性能

先以三维骨架聚合物为整体型模板,利用硅酸酯原位溶胶-凝胶过程并结合高温烧结的方法制备出大尺寸大孔径的SiO2载体,然后通过钛酸丁酯溶液浸渍、原位水解、煅烧制备出大尺寸的TiO2/SiO2大孔材料并用SEM、TEM、FTIR、XRD和XPS对其表征,结果表明SiO2载体具有三维连续的超薄层,TiO2以纳米薄层方式均匀地沉积在SiO2的三维超薄层上,形成TiO2/SiO2/TiO2三层夹心结构,层与层界面存在Si-O-Ti键,同时复合结构提高了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变温度。以甲基橙为目标降解物考察不同条件下制备的复合材料的光催化活性,采用复合材料吸入甲基橙溶液的方式,并借助甲醇萃取手段研究光降解动力学过程。结果表明,该复合材料具有较好的光降解催化活性,当焙烧温度为600℃和TiO2的负载量为54.5wt%时,其活性最大且降解速率常数达到1.78h-1。

分层次、自选式“化工原理实验”教学模式研究

为提高学生学习主动性和创新能力,在"化工原理实验"教学中实行分层次、自选式的教学模式,即依托"化工原理实验"教学网络平台,开设一系列不同层次的"化工原理实验"项目,学生可根据专业能力和兴趣爱好进行自由选择。该模式以学生为主体,进行差异化教学,有利于学生业务素养、创新能力和个性发展。

用壳聚糖修饰的大孔SiO_2材料固定化脂肪酶拆分萘普生甲酯

以壳聚糖(Chitosan,CS)修饰的大孔SiO_2材料为载体,通过吸附法固定柱状假丝酵母菌脂肪酶(Candida rugosa lipase,CRL)获得了CRL/CS-SiO_2固定化脂肪酶。并以催化拆分萘普生甲酯水解反应为对象,研究大孔SiO_2载体性能以及CRL固定量对反应的影响。结果表明,该CRL/CS-SiO_2固定化酶在结构上仍然保持载体Si O_2材料的微米级孔道,且CRL以纳米薄层的形式较为均匀地涂覆在孔道表面上。该固定化酶催化生成(S)-萘普生的转化率和选择性都远高于游离酶,其产物转化率随着CRL酶固定量的增加而增大,当CRL负载量为53.2 mg/g,反应120 h时,(S)-萘普生的转化率可达到44.6%,对映体过剩值eep达到100%,对映体选择性远大于200。

大孔SO_4^(2-)/ZrO_2-SiO_2复合固体酸制备及催化性能

利用浸渍水解法在大孔SiO2载体上组装固体酸制备出大孔径SO42-/ZrO2-SiO2复合固体酸催化剂。用扫描电镜、红外光谱仪和粉末X射线衍射仪等对其进行表征,结果表明:大孔SiO2载体的毛细管效应促使ZrO2以纳米薄层方式均匀地沉积在SiO2薄层表面,并抑制了ZrO2晶体的生长和晶相的转变,载体的大孔全连通的结构赋予该复合材料高的通透性(孔径在1~2μm)、两面活性点和大的比表面积(约156 m2.g-1)。Hammett指示剂法测得经550℃焙烧后产物的酸强度H0值小于-13.75,属于固体超强酸。以乙酸正丁酯的合成为探针反应考察硫酸浸渍液浓度、焙烧温度等制备条件对其催化活性的影响,结果表明,该SO42-/ZrO2-SiO2固体酸具有较好的催化活性,当焙烧温度为550℃和硫酸浸渍液浓度为1.5 mol.L-1时,超强酸对酯化反应的催化酯化率达到97%。

大尺寸SiO2大孔材料固定化漆酶

以表面固定Cu2+的改性大尺寸SiO2大孔材料作为载体,考察了时间、pH和给酶量对漆酶固定化效果的影响,并对固定化漆酶的活性和稳定性进行了研究。结果表明:5 h时吸附达到平衡,pH为4.5、漆酶与载体比例为5 mg·g-1时固定化效果最好,酶活回收率可达到100.4%;固定化漆酶的最适pH和最适温度较游离漆酶的均有升高且范围变宽,固定化后,漆酶的pH稳定性和热稳定性都得到显著提高;固定化漆酶的K m值略高于游离漆酶的;固定化漆酶具有良好的操作稳定性,与底物反应反复操作10批次后剩余酶活为72.7%。

大孔MgO/ZrO_2固体碱的制备及催化性能

以多孔聚合物为整体型模板,利用锆酸四丁酯原位水解并结合高温烧结的方法制备出大孔ZrO2载体,通过Mg(NO3)2溶液浸渍、高温煅烧制备出大孔MgO/ZrO2复合材料。SEM、FTIR、XRD、TG-DSC表征发现ZrO2载体是由三维连续的纳米薄层构成的大孔材料,MgO以纳米颗粒形式沉积在ZrO2的三维超薄层上。进一步通过CO2-TPD手段发现该ZrO2表面具有弱碱性位,MgO的负载显著增加了复合物的碱性。以碳酸二甲酯和异辛醇酯交换合成碳酸二异辛酯为探针反应,考察焙烧温度及活性组分负载量等制备条件对大孔MgO/ZrO2固体碱催化活性的影响。结果表明,该催化剂对碳酸二异辛酯的合成具有较好的催化活性,当焙烧温度为600℃,MgO含量为50%时目标产物的产率可高达到65%。

基于“互联网+”背景的仪器分析类课程MTSAE教学模式构建

在互联网+和双一流学科建设国际化背景下,针对培养具有工程实践能力、团队合作精神和国际视野人才的目标,以提升学生自主创新水平和综合素质为导向,对本科生和研究生仪器分析类课程进行了改革。构建了与国际接轨的MTSAE教学模式,即通过采用网络教学(M)、团队协作(T)、学术研讨(S)、国内外课堂互通(A)和全方位评价(E)等方式来引导学生积极参与到国际化背景的教学活动中,发挥主观能动性,扩充前沿知识储备,增强团队攻关和合作交流能力,有效提升了学生的国际化水平,对于创新型人才的培养起到了积极的推动作用。

讲授工科大学化学的几点体会

本文讲述了通过对大学化学在教学方法、教材选择、教学案例、第二课堂、演示实验、习题讲评和考核方式进行改革,让工科学生置身于快乐课堂的学习之中,提升学生对基础化学知识的学习兴趣,促进和深化学生对化学理论的掌握。

反应诱导相分离过程的超声波在线跟踪

利用高频超声波对多相体系的界面Rayleigh散射作用实现了反应诱导相分离过程的在线跟踪.新技术用来跟踪环氧树脂在聚乙二醇介质中的固化反应,研究体系在不同浓度、不同反应介质、不同固化剂用量以及不同反应温度下的相分离过程.在对旋节线相分离模式深入分析的基础上,提出了双函数模型来描述相分离过程.将超声波散射强度与相分离速率函数以及相离散速率函数相结合,所得到的数学模型合理解释了超声波跟踪数据.跟踪技术发现,反应体系的浓度对相分离的速率和相结构的离散程度有很大影响,高浓度下的固化反应抑制了相分离,使相结构保持高的连续性;在高浓度和PEG2000介质中发现了l(t)滞后现象,证明了旋节线相分离的分离机理;环氧树脂与固化剂重量比为4/1时,相分离达到最佳状态;升高反应温度,固化反应速率提高快于相分离速率的提高,相分离被固化反应所抑制.新的技术将散射强度与微相结构中的离散程度对应起来,从而能实时分析相分离过程中微相结构的变化过程,为相分离的控制提供实验依据.

逆式引领教学法在工科大学化学探究式教学中的尝试与实践

利用"Bottom-up"逆式引领教学法提升教学效果与学习质量是大学化学探究式教学的一种尝试和实践。这种教学模式是以学生设问为中心,围绕着"一问、一论、一演"的中心思想,将"学习权"和"提问权"交给学生,变被动学习为主动学习。

基于大孔炭电极的锂离子电池制备及性能

以新型SiO2大孔材料为载体,采用原位聚合及真空热解的方法制备出大孔径C/SiO2导电材料,以其为基体经SbCl3原位水解和高温重结晶得到三维大孔结构的C/SiO2/Sb2O3(crystal)复合材料。通过热重分析、X射线衍射、扫描电镜、充放电和交流阻抗等多种方法对C/SiO2/Sb2O3的结构和相应锂离子电池的性能进行研究,表明用该大孔炭电极制作锂离子电池的方法可行。电极所固有的三维大孔结构使导电物质与电活性物质保持良好结合,不但能充分发挥Sb2O3地高容量特性,更有利于降低电池的内阻、改善电池的循环性能。

大尺寸大孔径C/SiO_2复合导电材料的制备

以大尺寸大孔径SiO2为模板,通过丙烯腈溶液浸渍、原位聚合、溶剂蒸发制备出聚丙烯腈(PAN)/SiO2复合物,再经800℃真空炭化处理得到大尺寸大孔径的C/SiO2复合材料。用SEM、FTIR、XPS和粉末XRD对样品结构进行表征。结果表明:SiO2模板特有的毛细管效应使复合物中PAN以薄膜形式包覆在SiO2材料的三维薄层上,且PAN膜的厚度可以通过调整聚合溶液中丙烯腈浓度及聚合物填充次数进行控制,炭膜的厚度与C/SiO2复合材料的表观电导率呈现一定的依赖关系。当聚合溶液中丙烯腈质量分数为33%时,经过两次原位聚合,所得到的C/SiO2复合材料的体积电阻为16Ω.cm,炭膜的平均厚度为16 nm,比表面积约为93 m2.g-1。

纳米晶Nd10.5Pr2.5Fe80Nb1B6快淬薄带织构及其形成机制

采用熔体快淬法制备了Nd10.5Pr2.5Fe80Nb1B6快淬薄带,利用X射线衍射、扫描电镜分析了快淬薄带的显微组织,并用振动样品磁强计测量了其磁性能,分析了磁织构的形成机制。实验结果表明：Nd10.5Pr2.5Fe80Nb1B6快淬薄带在快淬速度为5～20 m·s^-1时,薄带自由面形成[006]磁织构、峰强比I（006）/I（410）为26.95～69.08,快淬薄带破碎小颗粒树脂2 T磁场固化样品的约化剩磁比为0.69～0.74,内禀矫顽力Hci=375.84～712.48 kJ·m^-3,最大磁能积（BH）max=105.58～157.30 kJ·m^-3;薄带沿与[006]织构垂直的方向测量的约化剩磁比为0.35～0.47,后者的磁能积只有前者的30%～43%。对于合适成分的钕铁硼合金,当钕铁硼熔体温度接近其熔点,熔体受辊触发以极快速度形成等轴晶、薄带自由面难以择优取向;提高钕铁硼熔体温度,在低快淬速度时在贴辊面孕育出强各向异性纳米晶等轴晶甚至可能形成织构,在等轴晶区之上生长柱状晶区具有[006]磁织构;当快淬速度增加,贴辊面不足以形成磁织构、但具有择优取向,如柱状晶区具有占整个薄带厚度的足够空间,能发展出自由面的磁织构;随着快淬速度的进一步增加,柱状晶区厚度减小,自由面难以形成织构;当快淬速度再增加时,薄带易形成非晶。

三维骨架聚合物的孔径调控及其滤光效应

利用二阶段相分离控制方法制备不同孔径的三维骨架聚合物及配位聚合物材料.在第一阶段的反应诱导相分离中,通过加入十二烷基苯磺酸作为相分离抑制剂,控制了环氧树脂在聚乙二醇介质中固化反应的相分离速率和程度;在第二阶段,将处于亚稳状态的聚合物用ZnSO4或CdSO4水溶液处理,在配合作用的推动下发生二次相分离,并稳定三维骨架结构,最终实现了在12μm范围内调节孔径大小.研究了三维连续孔道在充满二乙烯基苯高折射液体后的滤光特性,通过引入金属离子改变固体材料折射率的方法,验证了光在高折射液相中的全反射效应,并从定性角度建立三维骨架材料的孔径及分布与透射光波长范围之间的关系,对新光学现象给出了初步解释.