提高环境工程专业学生有机化学学习兴趣的几点策略

兴趣是最好的老师，好的学习兴趣可以改变学生的学习态度，而学习态度是他们影响学习的重要因素。激发学生对有机化学的兴趣是教学的一个重要环节，也是提高有机化学课程的教学质量和教学效果的关键。有机化学是环境工程专业重要的专业基础课，本文针对环境专业学科特点及有机化学教学中存在的问题，就如何激发学生学习有机化学兴趣、提高教学质量，作一些探讨。

有机硅改性聚乙二醇型相变材料的合成及性能研究

以聚乙二醇(PEG)、甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、羟基硅油和二醋酸纤维素为原料合成了改性聚乙二醇相变材料。通过傅立叶红外光谱仪(FT-IR)确定了共聚物的化学组成,通过差示扫描量热仪(DSC)、拉力试验机分析了相变材料相变行为和力学性能,考察了聚乙二醇的含量和分子量以及羟基硅油粘度对相变材料的影响。结果表明,所制备的相变材料具有良好的固-固相变储热性能、力学性能和热稳定性,具有潜在的应用前景。

通过粒子辅助水滴模板法制备超疏水材料

利用水滴模板法成功制备出孔径可控的具有结构规则的聚合物多孔膜,并以所制备多孔膜为模板利用反向复刻法复制孔洞阵列结构,得到具有微米级突起阵列结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜片,然后将事先排布好的二氧化硅微球阵列通过热压印法转移到具有微米级突起结构的PDMS膜片上,然后成功制备出具有微纳米复合突起结构的膜片。通过对具有不同突起结构组合的PDMS膜片进行接触角测试发现,膜片的接触角随着其表面粗糙程度的增大而增大,即具有微纳复合结构膜片接触角((150.7±3.2)°)最大,达到了超疏水的效果;无突起结构膜片的接触角((108.9±3.1)°)最小;而仅具有微米级结构膜片的接触角((134.6±1.0)°)居中,这符合目前已知的物质表面浸润性与其表面粗糙度的关系。另外,经测试,具有微纳复合结构的膜片接触角最大达到155°,同时具有非常大的滚动角,使得这种膜片材料具备了粘性超疏水的性能,而这种特殊浸润表面性质可以在液体无损传输、生化分离等领域拥有巨大的应用前景。

金属有机框架材料的合成及电催化性能研究

金属有机框架材料(MOFs)由金属团簇和有机配体以配位键的形式结合而成,是一种比表面积大、活性位点多的多孔性材料。近年来,已经成功制备出功能多样性的新型材料,并应用于不同的领域,通过MOFs连接起不同学科的交叉融合。MOFs的发展前景良好,在电催化领域,研究者们发现其具有巨大潜力,并在研究过程中取得了重大突破。文章将从金属有机框架材料的几种常见合成方法,及它的电催化性能及其应用等方面展开。

Ge_(20)Sb_(15)Se_(65)硫系玻璃光子晶体光纤的中红外色散特性

硫系玻璃与石英玻璃相比具有高折射率(2.0～3.5)、低声子能量(<350cm-1)、优良的中远红外透过性能(可至25μm)等特性.本文制备了一种在中红外具有优良透过特性的无As环保型Ge20Sb15Se65硫系玻璃材料,以此为基质材料设计了一种三层空气孔结构光子晶体光纤,利用多极法对光纤的中红外色散特性进行了数值模拟,系统研究了结构参量孔径d、孔间距Λ以及d/Λ对其色散特性的影响.分析表明:通过改变包层空气孔直径d或空气孔间距Λ,可灵活的调节光子晶体光纤的零色散波长向短波或长波方向移动.通过优化结构参量发现,当Λ=3μm,d/Λ=0.35附近变化时,可获得3～5μm色散平坦,且色散值小于5ps.nm-1.km-1的光子晶体光纤.

交联型聚乙烯亚胺智能基因载体的制备及PEG化影响

使用胱胺双丙烯酰胺(CBA)对低分子量聚乙烯亚胺(PEI)进行交联反应制备智能降解型聚阳离子基因载体.通过与聚乙二醇(PEG)反应得到不同程度PEG化的聚阳离子载体.利用核磁、黏度测试、粒度仪、zeta电位仪和凝胶电泳对聚阳离子载体及其与DNA的复合物进行了表征.研究表明随着PEG含量的增加,聚阳离子载体/DNA复合物颗粒粒径变小、表面正电荷降低,PEG具有明显的屏蔽作用,但过多的PEG也使载体与DNA复合能力下降.通过MTT细胞毒性测试和荧光素酶质粒转染实验得出,含二硫键的交联型阳离子聚合物在测试范围内显示了非常低的细胞毒性,最佳转染效率是PEI25k的4倍,PEG化后其细胞毒性得到进一步改善,转染效率却明显降低.

纳米银颗粒掺杂铋酸盐玻璃的光谱与三阶非线性光学特性研究

采用新型的热化学还原法,制备了银纳米颗粒掺杂的铋酸盐复合玻璃材料。利用紫外-可见吸收光谱观察到了银纳米颗粒表面等离子谐振(SPR)吸收的峰值位移特性,用拉曼光谱表征了引入银纳米颗粒后玻璃的结构变化。借助飞秒激光脉冲激发下的Z扫描与光克尔闸技术,在近红外波段下研究了材料的三阶非线性光学特性。研究结果表明银纳米颗粒铋酸盐复合材料有着亚皮秒级的非线性响应时间,并且其非线性折射率γ在纳米颗粒的热电子效应以及局部场效应的影响下,较基质玻璃最高可以提升29倍。

3-甲基-2-噻唑硫酮对HCl溶液中碳钢的缓蚀作用

采用电化学方法、腐蚀浸泡失重法研究了3-甲基-2-噻唑硫酮(MTT)在1mol/L HCl溶液中对碳钢的缓蚀作用和缓蚀机理。结果表明,MTT对该体系有良好的缓蚀作用,随着缓蚀剂浓度的增加,缓蚀效率增大;随着温度的升高,缓蚀效率降低。MTT为阴极型缓蚀剂。MTT在碳钢表面的吸附过程为自发过程,吸附行为服从Langmuir等温吸附式。

两亲性Janus粒子在蜂窝状多孔聚合物膜上的自组装性能

采用具有两亲性的两面体(Janus)粒子实现稳定的粒子界面组装与水滴模板法自组装过程相结合的方法获得了粒子在蜂窝状多孔聚合物薄膜内壁的高效定向修饰.通过与均质粒子组装形貌的对比,证明了Janus粒子因其特殊的界面自组装活性,可以获得高粒子加量条件下的规则多孔结构,解决了使用均质粒子时存在的结构有序性和粒子修饰密度之间的矛盾.而在较低粒子加量的条件下,Janus粒子也展示出与均质粒子极为不同的组装形貌.这一方法的建立,为新型表面功能化材料的制备提供了一个新的思路.

高岭石最小纳米尺度研究及其纳米化方法探讨

阐述了我国高岭土深加工技术研究特别是纳米化的紧迫性。从研究的角度对高岭土和高岭石的概念进行了区分。阐述了纳米高岭石可能具有的新特性及其应用。结合晶体结构、晶体化学的基础理论,对高岭石最小纳米尺度进行了简单的研究和探讨,提出了高岭石最小纳米颗粒的假定。同时对高岭石纳米化的技术与前景作出了简要的介绍和预测。

炭黑活性研究方法进展

综述了国内外炭黑活性研究现状。近百年来,炭黑被大规模使用,但有关其活性的本质却是悬而未决。炭黑使用着重炭黑表面,理论上,用于研究固体表面的仪器、方法均可以用于炭黑研究。表面研究又分为宏观与微观两个层面。宏观方法主要是吸附化学等从统计方法研究炭黑活性;微观方法试图直接研究炭黑表面活性点。宏观化学研究有:反气相色谱(IGC),漫反射红外光谱,紫外可见光光度法电位测定法和小角X光散射法(SAXS);近代微观直接研究方法有扫描隧道显微镜(STM),扫描探针显微镜(SPM),其中最新研究是用原子力显微镜(AFM)在炭黑表面多个确定的位置进行定性定量分析,研究其纳米尺度吸附、脱附性质。文章系统介绍了近年来在炭黑活性上的研究成果,以及炭黑活性点未来研究方向。

羟基丙烯酸树脂的合成与改性研究

以过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)和过氧化二苯甲酰(BPO)作为引发剂,巯基乙醇(AMSD)作为相对分子质量调节剂合成了一种涂料用高固体分羟基丙烯酸树脂。研究了不同温度、不同引发剂体系对树脂黏度以及机械性能的影响。试验结果表明:TBPB用量为50份,AMSD用量为10份时,合成的羟基丙烯酸树脂黏度最低,机械性能最好;用合成的羟基丙烯酸树脂配漆,其铅笔硬度为3H、划格法附着力≤2级,耐MEK(甲乙酮)擦拭性>100次,漆膜外观平整光滑、无流痕。

一种新型快干型醇酸树脂的改性研究

以油酸、苯甲酸、季戊四醇以及邻苯二甲酸酐为原料,以二甲苯为溶剂,通过三羟甲基丙烷和偏苯三酸酐改性合成了一种新型快干型醇酸树脂。通过研究不同反应条件对快干型醇酸树脂干燥性、抗氧化性以及硬度的影响,获得了最佳的工艺条件:聚合反应温度为230℃左右,醇超量为1.2左右。改性快干型醇酸清漆的硬度为0.5,表干时间为0.22 h,实干时间为7 h,相较于普通的醇酸树脂,其在抗氧化性和干燥性等方面均有明显提高。

钙和钒离子对钒-溴过氧化物酶催化H_2O_2氧化环己烯反应的影响

在溴化钾存在下,大型海洋藻类珊瑚藻的钒-溴过氧化物酶(V-BPO)可在常温下催化H2O2环氧化环己烯生成环氧环己烷.通过用含1.0mmol/L钒离子和1.0mmol/L钙离子的缓冲溶液透析V-BPO,用恒流泵向反应体系中连续添加H2O2,并优化其它反应条件,可提高该催化反应时空收率.在优化的反应条件下,产物环氧环己烷的时空收率为4.79g/(h·L),对H2O2的收率为74%,均比文献最高值提高了78%.

鳞片石墨对镁合金表面聚苯胺环氧涂层防护性能的影响

目的针对聚苯胺环氧涂层物理屏蔽性能欠佳的问题,通过引入具有片层结构的鳞片石墨,从而进一步提高涂层对镁合金的腐蚀防护性能。方法利用化学氧化聚合法在鳞片石墨表面合成聚苯胺,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪,对所得到的聚苯胺/鳞片石墨复合粉末进行表征。将合成的复合粉末均匀分散于环氧树脂中后,在AZ91D镁合金表面制备涂层,通过电化学阻抗测试对涂层在3.5%氯化钠溶液中的腐蚀防护性能进行研究。结果聚苯胺可以在鳞片石墨的表面聚合,鳞片石墨的加入使聚苯胺环氧涂层的附着力略有降低,涂层硬度、柔韧性及耐冲击性能没有明显改变,但鳞片石墨的加入明显提高了聚苯胺环氧涂层的阻抗值。在浸泡前1488 h,苯胺与鳞片石墨的质量比为1∶1时,涂层的阻抗值为1.3×10^(8)Ω·cm^(2),防护性能最好。但随着浸泡时间的延长,苯胺与鳞片石墨的质量比为4∶1时,涂层的阻抗值逐渐高于其他涂层,当浸泡4008 h后,其阻抗值为1.6×10^(8)Ω·cm^(2),仍具有较优异的防护性能。结论环氧涂层中添加聚苯胺/鳞片石墨复合粉末后,通过鳞片石墨前期的屏蔽与聚苯胺长期缓蚀的协同作用达到了对镁合金较好的防护效果,而涂层的这一防护效果和苯胺与鳞片石墨比例有关。

还原剂对偏高岭土基矿物聚合物解毒铬渣的影响

目前常用的铬渣处理方法存在铬形态不稳定、残留的酸溶性Cr(Ⅵ)易淋出等问题,该研究以添加还原剂的偏高岭土基矿物聚合物来直接处理铬渣,探索铬渣的一步解毒/固化及无害化利用。实验中将铬渣和偏高岭土混合用于制备矿物聚合物,加入Na_2S、Na_2SO_3、FeSO_4和FeCl_2作还原剂,改变还原剂的添加比例,对比制备的偏高岭土/铬渣基矿物聚合物固化体的浸出性毒性实验中Cr的浓度,选择最佳还原剂种类及比例。并在最佳还原剂的基础上,探索铬渣的最大处理量。

比表面积与入口气体分压对热解炭微观结构影响的数值模拟研究

本研究在炭/炭复合材料热解炭基体织构形成与转化的模型基础上,基于石墨微晶片层的表面结构特点,建立了蜂窝结构的热解炭沉积表面几何模型,并运用Monte Carlo方法模拟了在等温等压化学气相渗透(CVI)过程中热解炭基体沉积的动力学过程,研究了预制体比表面积(AS/VR)和入口气体分压对热解炭微观结构的影响。通过数值模拟并结合已公开发表的实验结果发现,在CVI工艺过程中一定的压力条件下,通过控制AS/VR可以获得不同织构的热解炭,预制体的AS/VR存在两个临界值,靠近反应器入口处的临界值为1.45 m-1和8.9 mm-1,靠近反应器出口处的临界值为0.3 mm-1,当AS/VR处于这两个临界值之间时,系统主要沉积高织构热解炭;在同一AS/VR且压强小于30 k Pa的条件下,通过控制反应气体压强的值也可以得到不同织构的热解炭,并且压强也存在一个临界值,当压强大于这个临界值时,系统主要沉积高织构热解炭。

基于水滴模板法直接致技术制备“高尔夫球”型多孔聚苯乙烯微球

介绍了一种基于传统水滴模板法的新型表面图案化致孔技术,并利用这一技术成功在微米尺寸聚合物球形粒子表面实现多孔结构的制备。这种直接致孔技术通过对传统水滴模板法实施方法的改造,成功实现了在微观尺寸三维结构表面的致孔。首先通过微流道法制备得到尺寸均一的微米级聚苯乙烯(PS)微球;之后在高湿度条件下,对聚苯乙烯(PS)微球进行溶剂的直接致孔处理,得到表面具有多孔结构的"高尔夫球"型聚苯乙烯(PS)微球;并进一步通过对溶剂种类、溶剂用量以及湿度的调控,对实现微球致孔的条件进行了讨论。基于这一溶剂直接致孔实施方法的建立,在水滴模板法实施对象的几何造型局限性上进行了突破。

卟啉铜接枝SiO_2有机-无机复合材料及强的非线性折射率

通过卟啉配合物Meso-四(4-羧基苯基)卟啉铜(简称Cu(Ⅱ)-TCPP)中的羧基与γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(NH2(CH2)3Si(OC2H5)3,KH550)中的氨基的相互化学作用,成功地把卟啉配合物接枝到KH550中,随着KH550中乙氧基的水解与聚合反应的进行,卟啉铜连接到固体介质中,从而大幅度提高了卟啉在无机固体介质中的掺杂浓度.将反应产物与γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(CH2CHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3,KH560)相杂化,形成物化性能良好、连接卟啉的有机-无机复合材料.用红外光谱表征了Cu(Ⅱ)-TCPP与KH550的化学反应产物,用紫外—可见吸收光谱研究Cu(Ⅱ)-TCPP的分子状态.应用Z扫描技术研究不同Cu(Ⅱ)-TCPP掺杂浓度的复合材料的非线性光学性质,其三介非线性折射率n2达-1.1161×10-16m2/W.

掺杂卟啉铜的TiO_2/SiO_2有机–无机复合材料制备及其非线性折射率

以正硅酸乙酯与钛酸丁酯为前驱体,用溶胶–凝胶法将水溶性的5,10,15,20-四(4-磺酸苯基)卟啉铜(tetra(4-sulfonatophenyl)porphine,TPPS)(Cu(Ⅱ)–TPPS)掺杂到TiO2/SiO2固体介质中,制备了Cu(Ⅱ)–TPPS掺杂TiO2/SiO2有机–无机复合材料。通过分析样品的紫外–可见吸收光谱,研究了Cu(Ⅱ)–TPPS在凝胶基质中的分子状态。结果表明:Cu(Ⅱ)–TPPS在TiO2/SiO2凝胶介质中的最大单体掺杂摩尔分数为10–10。随着Cu(Ⅱ)–TPPS掺杂浓度的进一步提高,在凝胶体系中开始形成Cu(Ⅱ)–TPPS二聚体,且二聚体含量随着凝胶化过程的进行而增多。应用Z扫描技术研究了不同Cu(Ⅱ)–TPPS掺杂浓度的复合材料的非线性光学性质,其三阶非线性折射率达–2.991×10–17 m2/W。