基于聚集诱导发光的计算化学实验设计

以一种聚集诱导发光(AIE)材料为例,针对材料专业本科生设计了一种计算化学实验课。采用极化连续溶剂模型(PCM)与量子力学/分子力学(QM/MM)方法,模拟该AIE材料在溶液和固体中的不同状态。研究结果表明,固体状态能限制转子转动,减少无辐射耗散实现聚集诱导发光。通过分析分子运动受限(RIM)机理,把材料类专业本科生实验教学与科研前沿有效连接,在掌握基础计算方法的同时拓展其科研视野,引导其从理论出发理解实验现象。

温度对有机物传热影响的分子动力学模拟及微观机理研究

热导率是表征物质导热性能的一个重要物性参数.通过分子模拟从微观角度揭示有机物分子液体导热机理并计算热导率具有重要的理论意义和应用价值.通过非平衡态分子动力学模拟方法,分别模拟了庚烷、己醛、2-己酮和己醇在263~363 K的热传导过程并得到了热导率.4种有机物在263~363 K下热导率的计算值与实验值的相对平均偏差分别小于5.40%,5.46%,4.29%和7.80%,表明模拟结果与实验结果基本一致.热流分解和原子热路径的结果表明,对总热流有显著贡献的库仑相互作用项、范德华相互作用项和扭转角项都随着温度的升高而减小,这使得4种有机物的热导率随着温度的升高而降低.同时研究表明温度的升高增大了分子的原子振动,加速了分子运动,降低了模拟体系的质量密度.本文为温度对液体热传导影响提供了微观解释和理论依据.

PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物自组装行为的耗散粒子动力学模拟

采用耗散粒子动力学方法(DPD),模拟了聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)三嵌段共聚物在乙醇溶液中的自组装行为,考察了该共聚物的体积分数和聚氧乙烯(PEO)嵌段链长对介观形貌的影响。当F88(PEO104-PPO39-PEO104)体积分数为20%时,胶束由初始的均衡分散态逐渐聚合,最终形成PPO为核、PEO为壳的平衡态柱状团聚体。改变共聚物的体积分数和PEO链的长度,会形成不同的介观结构,如:球状、柱状、立体网络、层状和穿孔状结构等。结果表明,DPD方法是研究三嵌段共聚物自组装行为和介观结构形成机理的有效工具,对合成具有特定结构性能的材料有一定的指导意义。

醇类有机物热传导的分子动力学模拟及微观机理研究

传热是化工生产的基本问题之一,热导率是化工产品生产工艺设计中一类重要的热力学数据。通过非平衡分子动力学方法模拟了8种液态醇类有机物在不同温度下的导热过程。热导率计算值与实验值的平均相对偏差为3.77%。通过对热流的分解发现,分子动能、分子间库仑相互作用和分子内的二面角对醇类有机物的热传导影响较大。同时随着分子链增长,通过分子内相互作用进行的热传导逐渐占主导作用,表明醇类有机物的热能传输机理与分子结构有显著关系。此外,随着温度的升高,通过分子的动能、分子间库仑作用和分子内键角、键伸缩作用项传输的热流增大,表明温度对液态醇类有机物的热传导也有一定影响。本工作从微观分子间和分子内作用分析了液态醇类有机物结构和温度对热导率的影响,为液态有机物的热传导研究提供了微观依据。

电纺制备耐水性聚乙烯醇/聚丙烯酸纳米纤维膜及其吸附性能研究

采用静电纺丝技术和热交联技术制备了PVA/PAA50 000和PVA/PAA450 000两种纳米纤维膜,检测了它们的力学性能和对染料甲基蓝(MB-yl)和亚甲基蓝(MB-ylene)的吸附性能。PVA/PAA纳米纤维膜具有较大的拉伸强度,对MB-ylene具有良好的选择性,吸附机理遵循Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程,吸附过程具有自发性。经过5次脱附再生实验,PVA/PAA纳米纤维膜对MB-ylene染料的去除率约为90%,说明该材料具有良好的脱附再生性能。

化学虚拟仿真试验方法的初步探究与实践

虚拟现实技术在仿真实验室中应用越来越广泛。无机化学实验是相关专业必不可少的实验,但在实验中,有些化学试剂有毒或操作不当易造成事故,以及操作失误破坏仪器、操作不当不能及时纠正,使学生现场操作存在一定的危险。本文就硫酸亚铁铵的制备初步探究化学虚拟仿真实验的可实施性。

“化学化工应用软件”实施“教学做”一体化模式实证研究

以问卷调查法为主要实证研究手段,分析"化学化工应用软件"实施"教学做"一体化模式过程中有关课程设置、教学内容、授课方法、教材等的现状。创新教学内容,改革教学方法,优化工学结合教材,完善教学条件,可以促进课程教学质量进一步提高和完善。

Excel绘制化学实验中的二元合金相图步冷曲线

为了加快物理化学实验数据的处理速度,实现"二元合金相图"的自动化绘制,避免人为误差,提高相图绘制的准确性和重现性,发展了利用Excel绘制步冷曲线的方法.详细探讨了Excel绘制步冷曲线的过程和原理.结果表明:该方法操作简单,能够快速绘制二元合金相图步冷曲线,可以推广到其他实验数据处理过程.

Langmuir等温式应用于溶液的等温吸附实验

目前国内通行的一些物理化学实验教材中,在溶液的等温吸附实验中借用了Langmuir等温式这一固体吸附理论,其给出的线性方程在非极稀浓度条件下(>0.1 mol/L)和实验结果偏离较大,造成理论理解和数据处理上的一些问题。论文从Gibbs吸附理论出发,结合表面过剩和Langmuir等温式,通过理论分析得到了更宽浓度条件下适用的关系式,并相应提出了一种直接非线性拟合法,得到了正丁醇在水-空气界面吸附实验的验证。证明了目前通用的线性方程是在极稀浓度下的近似。对表面张力-浓度非线性拟合求得吸附分子截面积、吸附常数等,和文献结果相符合。进一步提出了表征溶液界面层厚度的方法,求得正丁醇-水体系中,Gibbs吸附层厚度为5.09 nm。

微课教学在多批次电化学实验中的改革尝试

微课是在传统教学资源基础上继承和发展起来的一种新型教学资源,我们在《仪器分析实验》课程的电化学分析实验中采用微课教学手段,进行多批次实验教学。实践中发现微课教学不仅能提供给学生有感观的体验,而且又能提供给学生分层次的教学。微课是学生随时随地进行自主学习的重要辅助手段,且自己制作的微课具有更好的针对性和实效性,非常适合在实验教学中应用,采用微课教学的同时也减轻了教师的工作量。

Excel软件应用于化学反应速率与活化能的测定

化学反应速率和活化能的测定是大学化学、药学和医学专业学生都要求掌握的实验内容,该实验结果涉及到大量的数据、图形和计算处理。利用Excel软件的函数和自动计算功能可以大大缩短计算时间,而利用其作图和曲线拟合功能可以提高图形处理的速度和准确性。将Excel软件应用于实验教学对引导学生掌握计算机处理数据的方法有重要意义。

《计算机在化学中的应用》课程的教学改革初探

随着计算机技术在化学化工中的应用日益普及,《计算机在化学中的应用》课程对化学相关专业创新人才的培养正变得越来越重要。从课程的定位、教学内容、教学方法和考核方式等方面介绍了华南理工大学应用化学相关专业开设本课程进行改革的情况。实践表明,这些措施对于提升学生的综合能力具有显著效果,激发了学生的学习积极性。

黄杉素分子印迹聚合物的合成与性能研究

采用本体聚合法以黄杉素(Taxifolin,TAX)为模板分子,2-乙烯基吡啶(2-Vpy)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,制备了黄杉素分子印迹聚合物(TAX-MIP)。通过紫外光谱考察了TAX与2-Vpy的非共价作用,并采用静态和动态结合实验评价了TAX-MIP对底物分子的结合特性。结果表明,TAX与2-Vpy通过静电作用形成主客体配合物,其结合常数和化学配位比分别为K=6.06×10 10(mol/L)-4和n=4;TAX-MIP对TAX存在不同亲和力的两类结合位点,并对TAX显示出很高的选择吸附特性和良好的分子识别性能;TAX-MIP对TAX的吸附符合准二级反应动力学方程。

过氧化氢催化分解实验数据处理的探讨

通过H2O2催化分解反应速率常数测定的具体实例,应用Origin8.0软件对传统方法进行改进:非线性函数自定义拟合和拟合模型对比法.结果表明,该处理方法准确、快速、简便,同时可获得手工绘图及用计算器计算难以获得的更大信息量.因而该软件在物理化学实验数据处理过程中有良好的应用前景,同时具有良好的实验教学功能和效果.

改性碳纳米管对Fe^(3+)的吸附研究

采用硝酸浸泡氧化方法改性碳纳米管,用于吸附水溶液中Fe3+的实验研究,用分光光度法进行测定。结果表明,改性碳纳米管吸附去除Fe3+效能较未改性的碳纳米管有显著的提高。通过对吸附数据的拟和,发现在所研究的温度范围内吸附等温线符合弗仑德利希(Freundlich)吸附等温式。

苦苈胶压裂液研究:水溶液黏度特性

苦苈胶是一种新的水基压裂液增稠剂,其红外光谱与瓜尔胶相同,化学成分应为半乳甘露聚糖。以瓜尔胶为对比剂考察了商品苦苈胶水溶液的黏度特性。与工业特级、一级瓜尔胶相比,同浓度的苦苈胶溶液的表面张力略高,即界面活性很弱;表现黏度（25℃）较高,温度升高时表观黏度的降幅较小,即增黏性和耐温度较好（0.4%溶液的表观黏度,20℃、90℃时分别为51.1和35.4 mPa.s）;在宽pH范围内（3.8-10.9）0.4%溶液的表观黏度与pH值间的关系相似,即表观黏度（25℃）在弱酸性和中性条件下较高,在使用压裂液的弱碱性条件下较低。以氯化物形式加入的金属阳离子浓度增大时,3种商品植物胶水溶液表观黏度（25℃）降低的趋势大体相同,降幅有所差别：Na＋（0-20 g/L）、Ca2＋（0-8 g/L）、K＋（0-41.9 g/L）、F3＋（0-5 g/L）引起的黏度下降分别为轻微、较小、较大、很大;0.4%苦苈胶溶液的黏度（25℃）在K＋浓度增至31.4和41.9 g/L时下降9%和11%,在Fe3＋浓度增至1.5 g/L时下降11%,Fe3＋对瓜尔胶溶液黏度的影响更大。

四氯化锡催化合成乙酸松油酯

以四氯化锡为催化剂,松油醇和乙酸酐为原料合成乙酸松油酯。最佳反应条件为:松油醇50 mmol,n(松油醇)∶n(乙酸酐)=1.0∶1.4,四氯化锡250 mg,于30℃反应5 h。在最佳反应条件下,松油醇的转化率为94.1%,乙酸松油酯的选择性为93.3%。

C#编程在基础测量数据处理中的应用

在测量中经常会处理大量的基础测量数据,而传统的处理方法存在花费时间长,计算容易出错,数据难以管理等诸多弊端。文中采用C#编程的方法,实现了对大量基础测量数据高效率,高正确率的可视化处理,在很大程度上减轻了工程人员计算的负担,为计算机编程在今后处理更加复杂的测量数据方面累积了一定的经验。

胺基化壳聚糖树脂吸附分离茶多酚的研究

对珠状壳聚糖树脂进行胺基化改性,制备了胺基化珠状壳聚糖树脂,并用FTIR对胺基化珠状壳聚糖树脂进行了结构表征。利用该树脂对绿茶中茶多酚进行吸附分离,探讨了其吸附条件,考察了其吸附性能。结果表明,胺基化壳聚糖树脂对茶多酚的吸附既符合Langmuir等温式,也符合Freundlich等温式;本实验最佳吸附条件为:温度25℃,茶汤溶液pH值5,吸附时间2h;最大吸附量达到486.0mg/g。

TPU/Leu可剥离膜的防腐性能及分子动力学模拟

以自制热塑性聚氨酯(TPU)、亮氨酸(Leu)为原料,制备了增容改性前、后的TPU/Leu防腐蚀可剥离膜TPU/Leu-1(未改性)、TPU/Leu-2(KH-560改性)、TPU/Leu-3(环氧树脂E44改性)。通过Tafel极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和耐盐水加速实验评价了可剥离膜的防腐蚀性能;利用分子动力学(MD)模拟方法,对腐蚀粒子的扩散行为和3种TPU/Leu可剥离膜的防腐效果进行了考察。结果表明,加入增容剂KH-560、E44后,溶度参数(δ)和内聚能密度(CED)增大。径向分布函数(RDF)结果表明,可剥离膜组分与增容剂之间的作用力主要包括氢键作用和静电吸附,KH-560及E44对TPU/Leu可剥离膜具有显著的增容效果。TPU/Leu-1的腐蚀电位为–0.430 V,而TPU/Leu-2和TPU/Leu-3分别升至–0.320和–0.348 V。MD模拟扩散结果表明,添加增容剂后,自扩散性能及扩散系数(D)均下降,且自由体积分数(FFV)大小顺序为:FFVH2O(TPU/Leu-2)FFV(H2O(TPU/Leu-3))<FFVH2O(TPU/Leu-1), FFVCl-(TPU/Leu-2)<FFVCl-(TPU/Leu-3)<FFVCl-(TPU/Leu-1). 说明可剥离膜对扩散行为产生抑制,KH-560改性的TPU/Leu-2抑制效果最为明显。