“双一流”背景下研究生教育国际化探索——以大连理工大学盘锦校区为例

本文以增强研究生国际化能力为核心,以培养优秀的科学研究工作者为目标,围绕如何提升研究生国际化交流能力和学术水平展开论述。针对目前的培养现状,提出了开设双语类课程、开展国际化学术交流及建设国际化教师队伍等策略,实现人才培养模式的创新与国际化,不断拓宽研究生视野,产出更优质的科研成果,助力学校的"双一流"建设。

气体膜分离技术用于石油化工节能降耗的研究进展(上)

综述了气体膜分离技术用于石油化工节能降耗的研究进展,阐述了氢气分离膜和有机蒸气分离膜在回收利用含烃石化尾气上面临的机遇与挑战,指出尾气中高浓度、高分压的轻烃对聚合物膜的溶胀作用严重制约了气体分离膜在石油化工领域中的进一步推广应用,并着重介绍了近年来耐溶胀气体分离膜的发展状况。为充分发挥现有膜组件对石油化工行业节能降耗的作用,对近年来气体膜的流程设计、操作参数优化以及耦合其他技术的发展进行了概括。

气体膜分离技术用于石油化工节能降耗的研究进展(下)

综述了气体膜分离技术用于石油化工节能降耗的研究进展,阐述了氢气分离膜和有机蒸气分离膜在回收利用含烃石化尾气上面临的机遇与挑战,指出尾气中高浓度、高分压的轻烃对聚合物膜的溶胀作用严重制约了气体分离膜在石油化工领域中的进一步推广应用,并着重介绍了近年来耐溶胀气体分离膜的发展状况。为充分发挥现有膜组件对石油化工行业节能降耗的作用,对近年来气体膜的流程设计、操作参数优化以及耦合其他技术的发展进行了概括。

聚酰亚胺基高比表面活性炭及其电化学性能研究

以聚酰亚胺(PI)薄膜边角料为前驱体,采用CO_2物理活化法制备高比表面活性炭。研究了活化工艺对PI活性炭孔结构性能的影响及其活化机理,探讨了活性炭孔结构对其电化学性能的影响。结果表明,PI薄膜可以在相对较低的温度下经CO_2活化制备出具有无定型微晶质炭结构、孔隙结构发达的活性炭,比表面积最高可达2809 m2/g,总孔容积达1.423 cm3/g;通过控制CO_2活化工艺,可实现对PI活性炭的孔道尺度与分布的调控。作为超级电容器电极材料,PI活性炭在100 m A/g条件下,比电容高达237 F/g,电容保持率为86%。孔径集中于0.7~2 nm,并存在适量介孔的活性炭具有极佳的电化学性能。

对高校复合型人才培养模式的反思——以过程装备与控制工程专业为例

本文简要介绍了复合型人才的相关背景和含义,探讨了过程装备与控制工程专业复合型人才培养模式的现状和存在的问题,并且从五个方面对过程装备与控制工程专业复合型人才的培养模式提出措施和建议,希望为高校复合型人才培养提供一定的借鉴和参考。

浅谈多媒体与PBL结合对工科物理化学的教学改革

物理化学是理工科专业的重要专业基础课,以物理的方法和思维研究化学问题。对于工科专业的学生而言,普遍存在着理论难度大,公式多,课时有限的问题。学生在学习过程容易逐渐失去兴趣而影响后续专业课程的理解。基于问题的学习法(PBL)是以问题为驱动来开展的互动媒体支撑下的新型学习方法,让学生积极参与到课堂教学中来,有助于工科物理化学的教学效果提升。

关于反应工程课程的教学改革探析与思考

反应工程作为一类重要学科。目前,国内外各高校化学工程专业都以该课程作为主要技术基础课程,对现有教学方法去粗留精,提升该课程在高等教育中的教育教学水平具有重要意义。本文以我校《反应工程》课程教学为例,针对现有教学中存在的问题及可以做出的教学改革进行探析与思考,以期提高化工类人才的培养质量。

增强流体扰动强化变压吸附甲硫醚/氮气分离的数值模拟

变压吸附(PSA)是一个多步骤耦合的周期性循环动态过程,吸附床层中流体的流动状态对分离效率的影响规律尚不明确,深入探究不同流动状态下吸附床内流体的浓度场分布,对提高分离效率具有重要指导意义。本文基于Aspen Adsorption V12模拟平台,建立了一个描述多组分吸附、混合气体流动传质的四床九步扰动PSA模型,模拟甲硫醚/氮气分离,考察吸附床内流动相由层流向湍流过渡过程中湍动程度对分离效果的影响。结果表明,当雷诺数在800~1200范围内,增强流动相湍动程度可以有效提高分离性能。当PSA吸附过程中流动相由过渡流转变为完全湍流状态时,以甲硫醚含量2000μL/L的氮气为原料,产品气中甲硫醚从20μL/L脱除至8μL/L,氮气收率由93.3%降至86.9%。本研究表明,在一定范围内增强湍动有利于提高分离效果,但流速过高会造成吸附剂流化,从而失去有效的吸附分离能力。因此,PSA工艺实际应用中应综合考虑系统的湍动影响,强化分离效果。

基于铜纳米簇的聚集诱导发光检测铅离子

基于谷胱甘肽保护的非贵金属铜纳米簇(Cu NCs@GSH)的聚集诱导发光现象,建立了快速检测铅离子(Pb2+)的"Turn on"型荧光分析方法。Cu NCs@GSH溶液荧光强度很弱,当存在Pb2+时,荧光强度可显著增强,溶液显示明亮的橙黄色。基于此原理建立了检测Pb2+的荧光方法,线性范围为200~700μmol/L,检出限为106μmol/L,常见金属离子不干扰Pb2+的测定。本方法简单快速、选择性高,可实现对Pb2+的可视化定性检测。

固载型季铵盐离子液体催化合成环状碳酸酯:烷基链长及羟基的影响（英文）

CO_2是造成温室效应的主要原因,同时又是地球上储量最为丰富的可再生C1能源.因此,CO_2资源化受到了广泛关注.CO_2与环氧化物反应可合成环状碳酸酯,后者广泛用作极性溶剂、锂离子电池的电解液和聚碳酸酯中间体等.但是,由于CO_2的化学惰性,其反应需要高活性的催化剂.近年来,碱性金属、金属配合物及离子液体等均相催化剂被用于催化CO_2与环氧化物加成反应.其中,离子液体具有高热稳定性、低挥发性和结构可调性,得到了广泛研究.季铵盐、咪唑盐和季鏻盐等离子液体已经被证实具有较高的催化活性.然而,均相催化剂回收困难,而且产物需要进一步纯化.将离子液体固载化制备成非均相催化剂,可以实现简单的固/液分离.聚合物、SiO_2、SBA-15、氧化石墨烯和羧甲基纤维素等固载化催化剂已经广泛用于CO_2和环氧化物的环加成反应.虽然非均相催化剂显示了潜在的优势,但是催化活性较低的问题仍然亟待解决,尤其是在较温和的反应条件下.因此,通过催化剂分子结构设计以提高催化性能,成为目前的研究热点.本文提出在催化活性基团和载体之间引入长烷基链,增加催化活性位点与反应物的接触面积,同时引入助催化的羟基,通过长链与羟基的协同作用,提高非均相催化剂活性.本文合成了羟基功能化长柔性链季铵化聚苯乙烯微球非均相催化剂([AHTAPC-PS]X,X=Cl,Br,I),用于催化CO_2与环氧化物的环加成反应,并与不含羟基的长烷基链季铵盐离子液体非均相催化剂([TAPB-PS]Br)及短烷基链季铵盐离子液体非均相催化剂([TMA-PS]X)的催化性能进行了对比.考察了固载后的离子液体烷基链长及侧链羟基对催化性能的影响,并通过实验和密度泛函理论计算研究了催化机理.红外光谱、扫描电镜和能量散射谱结果充分证明了季铵盐非均相催化剂的成功合成;热重测试表明,此类催化剂具有可以满足反应需求的热稳定性.密度泛函理论计算结果显示,与短烷基链非均相催化剂相比,长烷基链非均相催化剂的阴离子负电性更强,同时羟基与环氧化合物的氧原子之间存在强的氢键作用.羟基形成的氢键可以增加环氧化物的C–O键长,同时强负电的阴离子更加容易攻击β-碳原子,促进环氧化物开环.另外,长烷基链结构使得卤素阴离子具有与反应物更大的接触范围,因此提高了反应活性.当采用短烷基链季铵盐非均相催化剂时,环氧丙烷(PO)与CO_2环加成反应生成碳酸丙烯酯(PC)的产率仅为70.9%,而采用长烷基链季铵盐非均相催化剂时产率可达91.4%(135°C,1.5 MPa,3 h),进一步加入助催化的羟基,则PC产率可提高到98.5%.此外,含羟基的长烷基季铵盐非均相催化剂在温和条件下也具有较高的催化活性(100°C,1.5 MPa,3 h,PC产率78.4%),该催化剂同时具有较高的循环稳定性(10次循环后,PC产率≥96%,选择性≥99%).综上所述,该催化剂具有优异的综合性能,展现了良好的工业应用前景.

丙烷催化脱氢分离工艺的模拟与分析

丙烷脱氢工艺作为重要的增产与增值丙烷工艺,为了提高此工艺装置的建设水平,其分离工艺模拟与分析得到了人们的高度关注。本文分析了丙烷脱氢工艺的概况,重点探讨了丙烷脱氢分离工艺的模拟与分析,旨在提高此工艺的产能,降低其能耗。

石墨烯/聚酰亚胺炭膜的制备及其气体分离性能

以9,9-双(4-氨基苯基芴)(FDA)、9,9-双(3-氨基-4-羟基苯基)芴(BisAHPF)、六氟二酐(6FDA)为单体,二维片层氧化石墨烯(GO)纳米炭晶为孔尺度调节剂,采用原位合成法制备GO/聚酰亚胺聚合物,经制膜及高温炭化制备了石墨烯/聚酰亚胺气体分离炭膜。借助于FTIR、XPS、XRD、TGA、氮吸附及气体渗透等表征手段对GO及炭膜的结构与性能进行表征;探讨了GO添加量对石墨烯/聚酰亚胺炭膜的结构与性能的影响。结果表明,原位引入片状GO纳米炭晶,在改善了聚合物膜热稳定性的同时,显著提高了石墨烯/聚酰亚胺炭膜的总孔体积,特别是尺度小于0.6 nm的极微孔孔体积与数量;使石墨烯/聚酰亚胺炭膜在保持高气体渗透性条件下,明显地提高气体分离选择性;增加GO添加量,可进一步提升石墨烯/聚酰亚胺炭膜的气体分离选择性。当GO添加量为0.5 wt.%时,石墨烯/聚酰亚胺炭膜的CO2渗透系数为8760 Barrer,比纯炭膜仅降低了6%;CO2/N2、CO2/CH4分离选择性分别为52、53,分别提高32%、39%。

反渗透过程中双壁碳纳米管通水阻盐性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,探究了非常规双壁碳纳米管(DWCNT)在反渗透过程中,不同内外管间距对管道内水分子与盐离子运动行为的影响.本文采用0.5 mol·L-1氯化钠水溶液模拟海水,内管始终采用CNT(8,8)型,并对盐水层施加恒力模拟反渗透压.重点考察盐离子数量分布与通水情况,计算水分子平均力势,并分析水分子氢键寿命与偶极矩分布.结果表明,管间距不仅影响上述各项性质,还会改变盐离子与水分子在碳管中的渗透特性.模拟结果显示,小尺寸DWCNT可以有效实现盐水分离但水通量较小,大尺寸DWCNT的水容量较大但阻盐效率不高,而中尺寸DWCNT(即:管间距为0.815 nm)则具有最佳的通水阻盐性能.本文试图从分子层面揭示了DWCNT通水阻盐机理,并为人们设计新型海水淡化渗透膜提供理论指导.

小分子优先结晶构筑聚合物/非富勒烯共混体系互穿网络结构

非富勒烯小分子受体(SMAs)有序聚集决定聚合物/非富勒烯共混体系光伏电池的双分子复合几率。然而,由于非对称相分离聚合物趋于优先形成网络,抑制小分子受体分子结晶。在聚[(2,6-(4,8-二(5-(2-乙基己基噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩))-alt-(5,5-(1',3'-二-2-噻吩基-5',7'-二(2-乙基己基)苯并[1',2'-c:4',5'-c']二噻吩-4,8-二酮))](PBDB-T)/9-二(2-亚甲基(3-(1,1-二氰基亚甲基)-6,7-二氟-茚酮))-5,5,11,11-四(4-己基苯基)-二噻吩并[2,3-d:2',3'-d']-s-引达省[1,2-b:5,6-b']二噻吩(IT-4F)共混体系,四氢呋喃蒸汽处理可提高IT-4F结晶性,150℃热退火可提高PBDB-T的结晶性。因此,依次利用蒸汽退火和热退火处理薄膜,诱导小分子先结晶、聚合物后结晶,从而降低PBDB-T对小分子扩散的限制,构建高结晶互穿网络结构。形貌优化后降低了双分子复合,器件光电转换效率从5. 95%提高至7. 18%。

纳米钯催化苄基氯代物与烯丙基硼酸频哪醇酯的羧化Suzuki偶联反应（英文）

CO_2是廉价的Cl源,同时具有无毒、储量丰富的优点,符合绿色化学发展要求.利用CO_2构筑新的C-C键是化学固定CO_2的重要方法.β,γ-不饱和酯类结构单元是许多生物活性分子的重要组成部分,经由双π-烯丙基钯中间体与CO_2反应,合成新的β,γ-不饱和酯类化合物,具有重要意义.CO_2与有机硼化合物的羧化反应己有报道,有机硼化合物具有低毒、对水不敏感等优点.但是己报道的羧化Suzuki偶联反应存在诸多缺点:(1)需要使用含膦或者氮杂环卡宾配体的催化剂,而这些催化剂的制备过程使前期实验步骤变得冗长,同时反应液的酸化后处理过程也会造成环境污染;(2)有机硼试剂的官能团兼容范围窄,限制了底物范围的拓展.本课题组以原位生成的纳米钯粒子为催化剂,在CO_2存在的温和条件下,高效实现了苄氯与烯丙基硼酸频哪醇酯的羧化Suzuki偶联反应.反应过程中无其它配体加入,反应结束后不需要酸化或酯化的后处理过程.该反应将具有广泛的官能团兼容性.本文以TBAB稳定的纳米钯粒子为催化剂,在温和条件下,实现了氯甲基芳香化合物、烯丙基硼酸频哪醇酯和CO_2的三组分羧化Suzuki偶联反应.最佳反应条件为:Pd(acac)_2(5mol%)、TBAB(0.7mmol,1.4 equiv.)、KF(1mmol,2.0 equiv.)、苄基卤代物(0.5 mmol)、烯丙基硼酸频哪醇酯(0.6 mmol,1.2 equiv.)、CO_2(2.0 MPa)、溶剂THF(5 mL),50℃反应24h.在最佳反应条件下,苯环、萘环以及杂芳环的氯甲基化合物均可发生该羧化反应.苯环上取代基的位置对产物的收率有影响.当使用1-溴甲基萘作为底物时反应也能够发生,收率与1-氯甲基萘作为底物时的收率相当.与已报道有机硼试剂的羧化反应相比,该反应体系无需加入配体,原位生成了纳米钯粒子,避免了催化剂或者配体的复杂制备过程.该反应中,氟离子的存在是必要的,对烯丙基硼酸频哪醇酯具有活化作用.

氢卤酸诱导石墨烯气凝胶组装体的制备

以氧化石墨为前驱体,氢卤酸为诱导还原剂,采用化学还原法在温和条件下制备石墨烯气凝胶组装体。利用扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱及热重等分析手段对石墨烯气凝胶组装体的结构及性质进行表征,以研究氢卤酸的种类及浓度对石墨烯气凝胶的形成、结构及性质的影响。结果表明:相比于HBr和HCl,利用H+与I-的协同作用,HI能够有效的诱导石墨烯气凝胶组装体形成。相对于氧化石墨,所制备的石墨烯气凝胶的热稳定性和导电能力均得到了显著的提高。将石墨烯气凝胶作为超级电容器电极材料,表现出优异的电化学性能。

1,3,4-噻二唑席夫碱衍生物的合成及其摩擦性能

合成3种新型的1,3,4-噻二唑席夫碱衍生物,运用红外光谱与核磁共振波谱对合成的化合物进行结构表征。采用热重分析仪考察化合物的热稳定性,铜片腐蚀测定仪测试化合物在基础油液体石蜡中的抗腐蚀性能,用SRV微动摩擦磨损试验机评价其作为液体石蜡基础油添加剂的减摩抗磨性能,采用X射线光电子能谱仪(XPS)分析摩擦表面典型元素的化学状态,进而探讨其摩擦机理。结果表明,所合成的化合物具有良好的热稳定性能和抗腐蚀性能,能够有效提高润滑油的减摩抗磨性能,当添加质量分数为0.5%时,减摩抗磨效果最佳。在摩擦过程中,含添加剂的液体石蜡发生摩擦化学反应并生成由Fe_2O_3、Fe_3O_4、铁的硫化物和有机氮化物组成的混合边界润滑膜,从而产生润滑作用。

借助硅气凝胶改善和调控聚丙烯腈热交联膜孔结构及性能

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用溶胶凝胶法制备硅溶胶并将其引入聚丙烯腈超滤膜孔道中,经过热交联制得具有丰富海绵状孔结构的TPAN/SiO2(TPS)杂化膜,考察了TEOS浓度对TPS杂化膜的孔结构和渗透性能的影响.结果表明,TPS杂化膜孔内引入的硅气凝胶限制了膜孔道结构在热交联过程的融并;随着TEOS浓度的增加,TPS杂化膜的平均有效孔径增加,水通量提高,所制备的杂化膜的BSA截留率都在98%以上;同时,杂化膜表现出优异的热稳定性和良好的耐溶剂性.

金属离子改性分子筛吸附水的Monte Carlo模拟

金属离子改性分子筛吸附脱水具有节能环保、吸附容量高、净化精度高等特点,受到广泛关注,但还缺乏平衡吸附量等基础数据。本文利用Materials Studio软件中Sorption模块进行落位计算得到合理的金属离子落位和分子筛构型,同时利用Reflex模块计算分子筛的XRD谱图,计算结果与国际分子筛协会(IZA-SC)的XRD标准谱图一致。采用蒙特卡罗法(Monte Carlo)的"COMPASS"力场对NaX、NaY和NaA 3种分子筛以及Ca^(2+)、Fe^(3+)、Mg^(2+)和K^+改性分子筛吸附水进行分子模拟。结果表明,水的吸附属于第Ⅰ型Langmuir吸附等温线。NaX、NaY和NaA分子筛对水的平衡吸附量分别为360.3mg/g、393.8mg/g和295.5mg/g,Mg^(2+)取代的X型、Y型和A型分子筛对水的吸附能力增加幅度最大。MgX的平衡吸附量达472.6mg/g,较未改性时增加了112.3mg/g。本研究可为高效分子筛脱水吸附剂的筛选及其应用提供一定的理论依据和指导。

聚乙烯亚胺(PEI)改性多孔膜动态吸附废水中的Co^(2+)

膜吸附是废水中重金属离子捕集的一种新兴方法,但是现有的吸附性亲和膜多是通过静态吸附捕集重金属离子,吸附周期比较长,并且膜上的功能性材料在水溶液中长时间浸泡容易溶解脱落。本研究通过引入聚左旋多巴胺(PDOPA)为过渡层,在尼龙-6(PA-6)基膜上接枝聚乙烯亚胺(PEI),并用戊二醛固化交联PEI,制备了一种化学结构稳定、比表面积高、渗透性能好、可动态吸附重金属离子的亲和膜。改性后的膜在模拟废水中展现出优异的Co^(2+)吸附性能,能够在高通量[850L/(m2·h),ΔP=0.02MPa]、较宽的pH范围内(p H≥6)有效去除废水中的微量Co^(2+),并且改性膜具有良好的抗离子干扰性能以及可再生性能,10次循环使用后膜的再生效率超过95%,在含金属废水处理领域具有很好的应用前景。