基于静电作用深化微粒间作用力与物质性质的教学

在化学键与分子间作用力的教学实践中,由于学科割裂,且教材对各类微粒间作用力的介绍相互独立,学生在学习时只能记忆知识点,而对微粒间作用力的实质理解得不深刻。在微粒间作用力的教学中,教师应打破学科壁垒,将化学学科与物理学科相融合,阐明化学键和分子间作用力的本质都是静电作用,从而引导学生基于静电作用,在同一尺度下判断微粒间作用力的强弱,并解释物质理化性质决定因素的本质。这种层层递进的教学模式有助于学生构建完整且科学的微粒间作用力知识体系,充分理解“本质—联系—证据推理”的逻辑,培养学生的化学学科核心素养。

基于静电和金属络合协同作用的MIL-101(Cr)-NH_(2)高效吸附水中单宁酸

通过水热法制备了一种氨基改性的MIL-101(Cr),采用静态吸附法研究了MIL-101(Cr)-NH_(2)对废水中单宁酸的吸附性能。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和氮气吸附法表征了材料的结构和形貌,研究了pH值、吸附时间、初始浓度及离子强度对其单宁酸吸附性能的影响,探究了其对单宁酸的吸附机理。随着溶液pH增大,MIL-101(Cr)-NH_(2)对单宁酸的吸附量逐渐升高,最佳pH为7.0。MIL-101(Cr)-NH_(2)对单宁酸的吸附过程符合拟二级动力学模型、Freundlich模型和Temkin模型,说明吸附过程为多层化学吸附。扩散模型拟合结果表明,膜扩散和粒子内扩散同时控制吸附过程。在T=303 K、pH=7时,MIL-101(Cr)-NH_(2)饱和吸附量高达2031 mg/g。通过Zeta电位和FTIR等表征分析发现,单宁酸主要靠静电作用和金属络合作用被吸附在MIL-101(Cr)-NH_(2)上。

多层悬臂梁静电作用下的弯曲及吸合电压分析

多层悬臂粱MEMS器件具有广泛的应用,其吸合电压对器件性能有重要影响。通过选取合适的挠度试函数,并考虑多层悬臂梁中的绝缘层对等效间隙高度的影响,运用能量法分析了多层悬臂梁在静电作用下的弯曲情况。推导出了梁在发生吸合现象时,其自由端归一化的挠度值和对应的吸合电压的解析表达式。用Coventor软件中的CoSolveEM模块验证所得公式,表明模型具有较高的精度。所得结论对静电执行结构设计具有一定的参考价值。

通过静电作用组装CdSe/PDDA纳米复合膜

以巯基丙酸为稳定剂,用水相法合成了表面带负电荷的CdSe半导体纳米晶.通过CdSe纳米晶与阳离子聚电解质(聚二烯丙基二甲基氯化铵,PDDA)之间的静电相互作用,在经过预处理的带负电的石英基片表面组装多层CdSe/PDDA纳米复合膜.透射电镜(TEM)、紫外-可见光谱和荧光光谱研究结果表明,所得CdSe纳米晶粒径分布比较均匀,平均粒径约为5 nm,且具有很高的荧光光致发光性.CdSe/PDDA纳米复合膜的紫外-可见吸收光谱中波长260 nm和400 nm处薄膜的吸光度与组装层数之间呈现良好的线性关系,表明所得的多层CdSe/PDDA纳米复合薄膜的成膜质量和稳定性良好.

关于静电作用对酶活性部位残基pK_a影响的定量计算

随着基因技术的发展,人们几乎已经可以任意替换蛋白质序列中的特定残基。由于理论上对蛋白质性能的预测工作还远远跟不上实验的发展,只能花费大量的人力、物力利用实验方法筛选突变体。这就迫切需要建立一套能够正确预测蛋白质性质的方法。静电作用在酶促反应中起到了重要作用。基于表面带电残基对酶活性部位残基pK_α的影响,可利用替换表面残基的方法改变酶促反应随pH的变化趋势,是蛋白质工程研究中的一种有效方法。由于表面极性残基处于高介电常数的溶剂(水)与低介电常数的蛋白质的界面上,对此问题尚未有圆满的理论方法进行解决。我们利用Kirkwood理论定量地表述了表面荷电残基的替换对酶活性部位残基pK_α的影响,为研究酶突变体的性质,如突变体的电化学性质、酶催化反应随pH变化趋势的改变,酶专一性的改变等提供了一种简便的方法。

喷射成形工艺中静电作用下气体流场的数值模拟研究

雾化质量是影响喷射成形产品质量的重要因素之一,静电作用能有效地提高雾化质量。将静电作用应用到喷射成形工艺过程中,建立了电场作用下气体流场的模型,对喷射成形工艺中静电作用下气体流场进行了模拟。研究表明,在静电作用下雾化区域的压强分布更加均匀、集中,速度由300 m/s提高到700 m/s,从而有效地改善了雾化效果,提高了雾化质量。

细胞色素C电化学反应的静电作用模型

首次发现,简单的阴离子Ⅰ^-是细胞色素c电化学反应的良好促进剂。在碘离子修饰的金电极上能观察到细胞色素c的准可逆电化学反应。根据细胞色素c的结构特点和碘离子的吸附特性,提出了一个以静电作用为基础的细胞色素c的电化学反应的模型。

非水溶液盐效应的静电作用研究

本文应用B.E.Conway等的静电盐效应理论计算了各种质子型和非质子型非电解质溶质在环丁砜+盐溶液中的盐效应常数。讨论了不同类型溶质和电解质相互作用的差别。结果表明:用单纯的静电模型描述离子与质子型溶质的相互作用是不全面的。

静电作用对水相中煤脱除成灰矿物的影响

采用静电场研究了添加团聚剂的水相中煤脱除成灰矿物的试验结果， 发现强的静电作用能促进煤中成灰矿物的脱除， 但可燃质收率有所降低； 另外， 添加某些化学药剂可进一步提高脱灰效果． 静电场的影响作用与成灰矿物颗粒本身的电特性有关， 强的静电作用有助于成灰矿物存在于水相中．

基于静电作用制备硅基气凝胶及其性能研究

针对第二类复合材料(基体与增强相间通过化学键连接)增强导致二氧化硅气凝胶密度及导热率升高等不足,利用带负电荷的二氧化硅气凝胶与带正电荷的聚合物间静电吸引作用制备二氧化硅气凝胶/聚合物杂化复合材料,分析基于静电作用的二氧化硅气凝胶的增强、透光与传热性能。研究表明,通过静电吸引作用在二氧化硅气凝胶骨架表面引入聚合物层,可以有效提高气凝胶材料的强度,聚合物的引入使气凝胶内部分微孔转变为中孔,同时由于静电吸引相界面的高透光和高热阻性质,使气凝胶复合材料基本保持原有的透光性能和隔热性能。

静电作用对大肠埃希菌生长速率的影响

目的:比较不同静电场强(电压)对振荡培养及静态培养的大肠埃希菌生长代谢的刺激效应。方法:取大肠埃希菌分别置于37℃恒温振荡及37℃恒温静置培养,同时外加不同电压。常规方法测定细菌浓度和生长速率。结果:在特定条件下,细菌浓度随培养时间延长而增加,300V时生长速率明显高于对照组,更高于1200V。但动、静态培养结果及不同场强对细菌增殖速率的影响不同,动态培养优于静置培养。结论:中、低电压的静电辐射对微生物的生长代谢有明显的刺激作用(生长率提高20%～33%)。

静电作用与修饰铜锌超氧化物歧化酶的稳定性

铜锌超氧化物歧化酶（Ｃｕ，Ｚｎ－ＳＯＤ）表面的赖氨酸经化学修饰后，酶的稳定性显著提高．赖氨酸被修饰后，酶的电荷结构遂发生变化，从而影响到酶分子电场．使用ＦＤＰＢ方法（有限差分法求解Ｐｏｉｓｓｉｏｎ－ＢＯｌｔｚｍａｎ方程）计算了酶修饰前后的静电场变化，以及对维持酶的结构稳定起重要作用的Ｃｕ，Ｚｎ配位结构的影响结果表明，Ｃｕ，Ｚｎ配位体的两级离解常数在酶修饰后分别约下降１０３，１０６．

胶乳粒子之间的静电作用

胶乳粒子之间的静电作用与各种胶乳体系的稳定性研究及胶乳微细化机理的探讨均有关联．从胶乳粒子的最简化模型着手，用Ｄｅｒｊａｎｇｕｉｎ近似法处理球型胶乳颗粒之间的相斥作用，计算了具有相同尺寸的两球型胶乳颗粒之间的静电排斥势能，作为进而使用其他种类模型研究胶乳颗粒之间静电作用的第一步．

不同体系离子浓度下ε-聚赖氨酸/羧甲基纤维素混合液的静电作用

为使ε-聚赖氨酸更好地应用于含有阴离子型聚合物的食品体系,对pH为4.0时ε-聚赖氨酸(ε-PL)/羧甲基纤维素(CMC)混合体系的浑浊度、表观现象、复合物粒径及ζ-电位进行检测及观察。结果表明:通过对ε-PL/CMC表观现象的研究(pH 4.0,0.30%w/v CMC),ε-PL和CMC(DS 0.7)的相互作用可以分为3个M氨基/羧基区间,分别为透明区、浑浊区和沉淀区。体系离子浓度增加对体系的稳定性影响不大,3个M氨基/羧基区间的稳定性基本一致,但是随基质浓度增加,ε-PL/CMC复合溶液浑浊度增加,粒度增加,表明ε-PL与CMC之间的静电作用增强;随NaCl的加入,ε-PL和CMC复合物仍能形成,但是体系的稳定性受到影响,3个M氨基/羧基区间往后推移,这是由于NaCl的加入对ε-PL和CMC电学复合物的形成有阻碍作用。

静电作用对细胞色素b_5与细胞色素c之间电子传递的影响

研究了细胞色素b_5 E44A,E56A,E44/56A,E44/48/56A/D60A及F35Y突变体蛋白与细胞色素c的结合和电子传递反应。细胞色素b_5 E44/48/56A/D60A与细胞色素c结合反应没有显示出特征的紫外-可见差谱峰,这表明静电作用的改变对特征峰的形成产生了明显影响。对野生型细胞色素b_5及其突变体蛋白与细胞色素c在不同温度和离子强度下电子传递速率的研究中发现,其电子传递速率的递变规律为:F35Y>野生型>E56A>E44A>E44/56A>E44/48/56A/D60A。反应的活化熵和活化焓均无明显变化,表明这些残基突变没有给两蛋白间电子传递的结构造成大的改变。通过对电子传递速率随离子强度的变化趋势的研究表明,静电作用明显影响了电子传递过程。突变体蛋白F35Y以及E44/48/56A/D60A和野生型蛋白反应结果的显著差别,进一步确证了静电作用在电子传递过程中的重要作用。

两亲聚合物设计合成及其增效体系研究(Ⅴ)——静电作用

综述了近些年来基于静电相互作用所构筑的两亲聚合物超分子复配体系,主要包括带相反电荷的不同两亲聚合物复配体系、离子型两亲聚合物与有机酸复配体系、两亲聚合物与离子型表面活性剂复配体系。从复配原材料的差异出发,对所构筑的超分子体系的合成机理优势进行了总体的介绍。最后综述了静电作用在实际油田生产过程中解决问题所起到的显著效果,如静电作用在驱油、调剖以及含油废水处理等方面的应用。

静电作用下的气溶胶粒子在液滴表面沉降效应的研究

介绍了气溶胶粒子在液滴表面沉降效率的计算方法．分析了气溶胶粒子、液滴均荷电或其中之一荷电时，在粘性流场和势流场中液滴表面捕集效率。

静电作用对金纳米粒子猝灭CdTe量子点荧光的影响

分别合成了表面带正电荷和表面带负电荷且粒径相同的水溶性CdTe量子点,以及表面带有负电荷的金纳米粒子（AuNPs）,考察了AuNPs对表面带不同种类电荷的CdTe量子点荧光的猝灭作用.结果表明：AuNPs对表面带正电荷CdTe量子点荧光具有更强的荧光猝灭能力,在pH=5～9时,AuNPs对表面带正电荷CdTe量子点的荧光猝灭率为0.640～0.846,对表面带负电荷CdTe量子点的荧光猝灭率为0.534～0.690.静电吸引可以增强AuNPs与CdTe量子点之间的相互作用.

基于静电作用的埃洛石气凝胶的制备与结构表征

通过埃洛石纳米管内壁正电荷与聚合物分子链上负电荷的静电作用,将大分子链负载于埃洛石纳米管内壁。利用负载大分子链作为交联点,通过Pickering乳液法将纤维状埃洛石纳米管构筑为三维气凝胶网络状态,制备了埃洛石纳米管气凝胶。利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、热重分析仪等分析气凝胶的微观形貌、孔结构和热稳定性。结果表明,通过静电作用负载聚硅氧烷,通过Pickering乳液法成功制备具有微孔和介孔结构的球状埃洛石气凝胶,该材料可用于建筑保温、载体、环境净化等领域。

聚合物静电作用增强二氧化硅气凝胶透光性能研究

二氧化硅气凝胶(SA)有非常高的透光性,其纳米复合材料有优异的透光性能.实验在MMA-MTC本体聚合时加入SA,通过静电作用制备成P(MMA-MTC)/SA,分别与P(MMA-MTC),PMMA/SA,SA,PMMA和PMMA-KH570-SA试样进行对比分析;通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、雾度仪和红外可见光分光光度计等手段对试样进行了表征.研究结果表明:聚合物静电作用有效地提高了SA的热稳定性、折射率和透光率等性能.