Cu基催化剂电化学还原CO_(2)合成乙醇的研究进展

用电化学还原法将二氧化碳(CO_(2))转化为高能量密度的多碳化学品最近成为一个研究热点,在所有的电化学还原二氧化碳(ERCO_(2))催化材料中,Cu基材料因为对中间体CO良好的吸附性能表现出较高的C_(2)产物选择性.为此首先介绍了ERCO_(2)反应机理以及常见的反应器类型;再总结了5种代表性的Cu基催化剂(单金属、氧化物衍生、金属有机框架、合金和非金属修饰)及其在ERCO_(2)选择性合成乙醇方面的最新进展;并阐述了Cu基高活性催化剂的设计策略,如缺陷工程、形貌控制、晶面工程以及他们之间的协同效应等;最后展望了高效ERCO_(2)催化剂制备乙醇所面临的挑战和今后的发展方向.

第13届全国大学化学教学研讨会纪要

由高等学校化学教育研究中心、中国化学会教育委员会主办,武汉理工大学承办的第13届全国大学化学教学研讨会于2015年10月30日~11月1日在湖北武汉举行。来自全国87所高等院校和4家出版社的320余名专家、学者出席了本届研讨会。

第13届全国大学化学教学研讨会第一轮通知

受高等学校化学教育研究中心和中国化学会教育委员会委托，由武汉理工大学化学化工与生命科学学院承办的第13届全国大学化学教学研讨会定于2015年10月30日至11月1日在武汉召开。会议主题：以开放思维深化教学改革，进一步提高大学化学教学质量，推进大学化学教育的可持续发展。

柱前荧光衍生化法检测降尘样品中的不饱和醛

本研究发展了一种柱前荧光衍生化方法,实现了重要环境污染物不饱和醛类化合物的高灵敏度、高选择性分析。该方法使用4-丁基羟氨-7-羟基香豆素(HAHC)作为荧光衍生试剂,结合高效液相色谱-荧光检测法(HPLC-FLD)实现了6种二烯醛的定性、定量分析。在实际样品分析中成功从积尘样品中检测出(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E,E)-2,4-辛二烯醛、(E,E)-2,4-十一烷二烯醛。这种柱前衍生化法具有动态范围宽(2~2500nmol/L)、灵敏高(检出限为0.2nmol/L)、精密度好(日内相对标准偏差为2.17%~3.33%,日间相对标准偏差为2.28%~5.04%)等优点,且无需固相萃取等复杂前处理步骤,为痕量醛类污染物检测提供了有效手段。

种群分布式并行遗传算法解化工多目标优化问题

带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)在与流程模拟软件Aspen Plus结合求解化工多目标优化问题方面耗时较高。为了解决这一问题,本文提出了一种种群分布式的并行遗传算法(populations distributed parallel genetic algorithm,PDPGA),将模拟计算任务分配给局域网的多台子节点计算机并行执行。以氯乙烯精制的多目标优化过程为研究对象,选取氯乙烯采出量最大化和系统总能耗最小化为两个目标,低沸塔和高沸塔的质量回流比、塔顶馏出率和塔压6个操作参数为优化变量。分别应用PDPGA和NSGA-II对上述过程进行优化求解,二者的种群规模均设为70,进化代数均设为70,PDPGA使用1主节点和2子节点共3台计算机。结果表明,与直接应用NSGA-II进行串行优化相比,PDPGA优化方法能充分利用闲置的计算机资源、有效提高解得质量和大幅降低优化计算的时间。

水热法合成球花状二硫化钼及其电化学性能

采用二水钼酸钠(Na_2MoO_4·2H_2O)和硫脲(CS(NH_2)_2)分别作为钼源和硫源,通过水热合成法获得球花状二硫化钼,其较佳的水热条件为:180℃下反应48 h,钼硫原子比为1∶4,反应物浓度为0.001 mol·L-1,在100 m L反应釜中的填充体积为90 m L。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)、对样品的物相和形貌进行了表征,并利用低温氮吸附BET模型测试了样品的比表面积。结果表明,合成的二硫化钼结晶性良好,平均粒径约为1μm,比表面积约为87 m2·g-1,分布均匀且无明显团聚。通过循环伏安(CV)曲线、恒电流充放电曲线(GCD)、阻抗谱图(EIS)表征其电化学性能,测试表明:在3 mol·L-1 KOH水相电解液中,单电极比电容可达130.6 F·g-1(扫速为5 m V·s-1)和110.9 F·g-1(电流密度为0.1 A·g-1),界面转移电阻Rct为0.33Ω;循环1 000圈后比电容损失为14.7%。说明采用该水热法合成的二硫化钼可以成为超级电容器电极的理想材料。

化工类全日制专业学位硕士研究生培养模式的探究

本文对全日制专业学位硕士研究生培养模式进行了初步的探索,并针对目前全日制专业硕士研究生培养中出现的问题,结合我院实际提出了从本科卓越工程师到全日制专业学位硕士培养一体化的4+2培养模式。按照这种模式,我们对培养方案、课程设置、指导教师、实践等方面进行了设计。实践证明这种培养模式是行之有效的。

固载Cu(Ⅰ)的π络合MOF吸附剂用于乙烷/乙烯的选择性分离

金属有机框架材料作为常见的吸附剂,已被广泛地应用于乙烷和乙烯气体混合物的分离,其中引入金属离子所产生π-络合作用可以显著提高MOFs对乙烯的吸附能力。在双羟基功能化后的UiO-66中负载Cu(Ⅰ),得到了优先吸附乙烯的Cu(Ⅰ)@UiO-66-(OH)_(2)吸附剂。羟基功能化的框架在增强极性的同时,可以与Cu(Ⅰ)产生协同效应,有效地提高了材料对乙烯/乙烷的吸附分离性能。得到的3%(质量分数)Cu(Ⅰ)@UiO-66-(OH)_(2)在298 K及1 bar(1 bar=0.1 MPa)条件下的C_(2)_H_(4)/C_(2)H_(6)IAST选择性为2.98,约为纯UiO-66-(OH)2的3倍。单组分吸附实验证明3%Cu(Ⅰ)@UiO-66-(OH)_(2)在整个压力范围下对乙烯的吸附容量均高于乙烷,并且其对乙烯的吸附热(42.81 kJ·mol-1)低于许多已报道的乙烯-选择性吸附剂。在模拟工业条件下对50/50(体积比)C_(2)_H_(4)/C_(2)H_(6)混合物进行穿透实验,进一步表明了3%Cu(Ⅰ)@UiO-66-(OH)_(2)吸附剂可以有效分离乙烷/乙烯混合物。

AgPd双金属纳米空心球的合成及其催化性能

以Ag纳米颗粒为牺牲模板,H_(2)PdCl_(4)为前驱体,抗坏血酸为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,在70℃下采用电偶置换法结合还原法制备出AgPd双金属纳米空心球。采用紫外可见光谱、粉末X射线衍射、透射电镜结合能量色散等手段对由不同体积的0.01 mol·L^(-1)H_(2)PdCl_(4)溶液制备的产物进行结构表征。结果表明,随着H_(2)PdCl_(4)溶液体积的增加,产物的空心化程度逐渐升高,晶粒的尺寸逐渐增大。当H_(2)PdCl_(4)溶液体积为120μL时,合成的AgPd双金属纳米空心球组成和结构较为均匀,其粒径约为25 nm,壳层厚度2~3 nm。双金属中,由于Ag和Pd电负性的差异,电子从Ag转移到了Pd,使Pd表面出现电子富集区,显著提高了其催化效率。将所合成的AgPd双金属以及纯金属Ag和Pd作为催化剂,分别用于硼氢化钠催化还原4-硝基苯酚的反应,发现AgPd双金属的催化性能远高于纯金属Ag和Pd,其中AgPd-120纳米空心球(H_(2)PdCl_(4)溶液体积120μL)作催化剂时的反应速率常数最高,是同等尺寸纯Ag纳米球的24.0倍,纯Pd纳米立方体的14.7倍。

改性聚氨酯在海洋防污涂料中的研究进展

由于海洋生物污损对人类造成的危害日益严重,海洋防污成为海洋资源开发中亟待解决的问题,为此,人们探索了许多防污对策。其中,涂覆防污涂料是最经济有效、也是目前应用最广泛的方式。鉴于传统海洋防污涂料对生态环境造成的巨大危害,聚焦绿色、高效、环保型海洋防污涂料,总结了改性聚氨酯在海洋防污方面的发展现况及研究进展。聚氨酯涂料分为溶剂型和水性,2种聚氨酯涂料都具有耐溶剂性等良好特性,水性聚氨酯涂料更加绿色环保,溶剂型聚氨酯涂料具有良好的耐水性,二者都可作为基体树脂用于海洋防污领域,从而减少海洋结构表面的生物污损。通过对聚氨酯涂料进行改性,可以进一步提高其防污性能。对改性聚氨酯在海洋防污涂料中的应用进行了综述,分析了现存问题和改进方案,以期为海洋防污涂料的研发提供参考和建议。

癌症早期筛查技术的研究进展

癌症是全球最常见死亡原因之一,已成为当前全球共同面对的持续性公共卫生挑战。癌症患者的治疗难度大、死亡率较高,最主要的原因就是大多数患者在确诊时已经处于中晚期。癌症早期患者的5年生存率要远远高于中晚期患者。因此,实现癌症的早筛查、早发现、早诊断、早治疗是提高患者治疗率和生存率的重要手段。本文介绍了癌症早期筛查技术的现状,主要分为有创检测和无创检测两大类,包括组织学活检、影像学检查、标记物检测、呼出气体检测以及新兴的液体活检等,旨在提高早期癌症诊断和治疗的成功率,探索可行有效的早期筛查策略,降低癌症的死亡率。

武汉城市污水中微塑料的分离、鉴定及其微观特征分析

为研究武汉城市污水中微塑料的分布特点及其表面形貌特征,采用以连续浮选分离装置为基础进行改进设计的微塑料提取装置对污水中微塑料进行分离,通过用65%硝酸和30%过氧化氢混合液(体积比为1∶3)对污水样品进行消解,并采用筛网(300、600、1000目)(100目=0.147 mm)和滤膜(1μm玻璃纤维滤膜和20 nm氧化铝滤膜)分离技术建立起对水体微塑料和纳米塑料的分离富集方法.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜-X射能谱分析联用(SEM-EDS)等方法对所提取微塑料颗粒的组成成分、赋存特征、表面形貌特征进行分析.结果表明:①提取装置的平均回收率在92%以上.②污水中微塑料类型主要为碎片类、泡沫类、薄膜类和纤维类.③FTIR结果证实,该方法所提取的微塑料颗粒中有聚乙烯、聚丙烯等成分,且发现了羰基、聚酯类物质存在,说明提取到的微塑料中可能有可降解塑料颗粒.④SEM-EDS结果显示,各类微塑料表面粗糙、撕裂程度不同,存在不同程度的风化痕迹,并在其表面发现Si、Cu、O、Al、Na、Ca、Ba等元素的富集.研究显示:改进的微塑料分离方法能够实现对污水中微塑料的高效提取;同时,明确了武汉城市污水微塑料的表面形貌特征及赋存特征,为未来武汉城市污水中微塑料污染的针对性治理提供理论依据.

计算机辅助化工热力学教学的应用

强化化工热力学在化工类课程体系中的核心地位对推动卓越工程师培养项目建设、促进化工专业人才培养具有重要意义。化工热力学中涉及的基本概念和方法都比较抽象,热力学建模和应用问题的求解也常因涉及较难的数学知识而使学生望而生畏,借助现代方法可以让学生暂时绕开单纯的数学问题而专注于热力学方法,这样既能提高学生学习化工热力学课程的兴趣,又能提高学生解决工程应用问题的能力。

有机化学网上考试系统的开发和实践

以微软公司Share Point应用软件为开发平台,研究开发了有机化学网上考试系统。系统题库涵盖了有机化学的基本知识点,题型分类齐全,使用者还可以根据各自不同的需求,对题库进行添加和修改。可直接网上答题考试,即时可见考试结果。不仅可满足学生自主性学习的考试需求,同时也方便教师对学生自主性学习的管理和监督。

药物化学教学中师生角色互换的探索与实践

在药物化学理论教学中实施师生角色互换的改革,让学生全程参与教学,在参与备课的过程中自主学习和探索;在参与授课的过程中展现才华和能力。实践结果表明,保证这一教学模式高效运行的关键是教师课前对学生的指导作用:一是学生学习方法和思维方式的指导;二是学生学习质量与效果的及时评价。学生在这种教学模式的运行中可获得全面发展,不仅能收获知识和方法,而且可提升能力和素质。

miRNA在乳腺癌中的研究进展

乳腺癌是全球3种最常见的癌症之一,对人类健康构成严重威胁。MicroRNA(miRNA)作为一种基因调控的小分子,可以介导细胞靶基因调控乳腺癌发生和发展进程。本文根据miRNA的来源进行分类并综述了当前已知内源性与外源性miRNA(植物元)的功能特性,并探讨这些miRNA在乳腺癌调控中的作用机制。同时,运用生物信息学预测乳腺癌相关的外源性miRNA潜在靶点,旨在为miRNA在乳腺癌治疗中的应用提供参考。

CoZn-MOF衍生多级孔取向碳载CoP及其析氢性能

在“双碳”背景下,高效、清洁的氢能源成为代替传统化石能源的重要选择,而电解水产氢是开发氢能源需要攻克的关键技术之一。目前,电解水产氢催化活性较高的催化剂主要以贵金属催化剂为主,然而贵金属价格高昂、资源稀缺严重阻碍了它们在清洁能源领域的大规模应用。因此,开发高效、耐用、廉价和地球资源丰富的电催化剂是实现电解水产氢的迫切需求。本文以无定形的锌钴双金属有机框架为前体,通过酸溶液处理制备了一种具有独特多面体结构的新型骨架材料(ZnCo-MOF),然后通过逐级碳化磷化过程,在保留原有形态的基础上得到了CoP负载的具有规则形貌的多级孔碳(H-CoP/C)。研究表明:多级孔碳作载体不仅能够负载更多活性位点,而且有利于活性位点的暴露、材料的导电性和催化过程中的传质。凭借有利的结构特征、充足的活性位点,所获得的电催化剂H-CoP/C在碱性介质中展现出优异的HER性能,驱动10mA/cm^(2)的电流密度只需168mV的过电位,优于大多数的非贵金属电催化剂。

肠道菌群影响mTOR信号通路延缓衰老的研究进展

肠道菌群(gut microbiota)与人类健康密切相关。肠道菌群紊乱会干扰调控细胞生长和营养代谢的哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信号通路,导致年龄相关性疾病如糖尿病、脂肪肝、肾病、神经系统性疾病等的发生,从而影响机体衰老进程。本文对肠道菌群干扰mTOR信号通路及其对机体稳态的影响和导致的衰老相关疾病进行了分析和总结,重点介绍了肠道菌群及代谢产物如何通过mTOR信号通路调节细胞代谢、炎症、自噬等进程,为衰老相关疾病防治、干预和延缓衰老进程提供指导。

吡啶基咪唑衍生物合成及其在有机可焊保护剂中的应用

[目的]咪唑及其衍生物的水溶性较差,制备的有机可焊保护剂(OSP)不稳定,易出现浑浊或析出固体物质。[方法]以3,5-二氯吡啶-4-甲醛与1-苯基-1,2-丙二酮为原料,合成了2-(2,6-二氯-4-吡啶基)-4-苯基-5-甲基咪唑(DPN),将其用作OSP的主成膜物。使用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、核磁共振仪(NMR)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)表征其结构。通过浸泡腐蚀、电化学分析、热重分析、回流焊测试、边缘浸焊测试等手段对DPN成膜之后的耐蚀性、耐热性和焊接性进行了研究。[结果]制备的DPN水溶性良好,对提高OSP的稳定性有利。DPN在铜表面的有效吸附和成膜能够很好地保护铜面不被腐蚀,赋予铜面优良的耐热性和可焊性。[结论]DPN可用作印制电路板有机可焊保护剂的主成膜物。

质子交换膜结构对氢气渗透的影响机制

质子交换膜(PEM)电解水过程中氢的跨膜渗透是制约电解水效率和安全性的重要因素。制备了5种不同厚度的PEM,阐明了PEM厚度对PEM电解水中氢气渗透性的影响规律,并通过对比进一步研究了PEM的主要结构特征物理量(吸水量(S)、结晶度(Xc)和亲水域平均间距(Dw))对氢气渗透性的影响机制。研究结果表明,上述3个特征物理量对氢气渗透性能均有较大影响,其中Dw是影响氢气渗透性能的主要因素。