化工环保与安全技术课程教学改革

按照“新工科”与工程教育认证标准的要求,从环境保护和化工安全生产的角度提出通过校企合作,在教学手段、教学方法和教学内容上进行改革。对化工与信息化融合的相关内容进行强化,增强环保意识、安全观念和工程实践创新能力,培养既懂化工又懂安全环保的复合型人才。

数据挖掘在化学化工中的研究进展

随着大数据时代的到来,大量数据之下所隐藏信息的价值也越来越凸显。数据挖掘技术作为一个交叉学科,它的应用也已经涉及到了许多领域。在化学化工领域,数据挖掘所提供的算法体系,极大程度的丰富了化学化工领域的研究思路和手段。通过整合近年来数据挖掘技术在化学化工领域所取得的突破性进展,评述了数据挖掘技术在化工建模、工艺条件的优化、数据库平台的创建和安全生产方面的应用。

以“学科前沿与进展”为载体提升化学专业大学生的创新意识和能力

随着现代科学技术的迅速发展,学科间不断的交叉和渗透,各领域日新月异,并伴随新的领域和边缘学科的产生。因此,在此前提下,培养专业人才的过程中,及时传达学科前沿和进展对提高大学生创新创业意识和能力显得尤为重要。

用于测定化学需氧量的三维多孔钛复合电化学传感器的制备

以三维多孔Ti为基底、Sb_(2)O_(3)-SnO_(2)和α-PbO_(2)为中间层、β-PbO_(2)为表面活性层制备了一种用于化学需氧量检测的新型电化学传感器,并考察了该传感器的电化学特性。结果表明,该传感器最优的COD检测条件为:电解电位1.6 V,支持电解质Na_(2)SO_(4)浓度0.1 mol/L,pH 5~11。最优检测条件下该传感器在50~600 mg/L COD标准葡萄糖溶液中呈现良好的线性响应性能,检出限为8.37 mg/L(S/N=3)。实验研究了6种不同有机物的ΔI与COD的线性关系,发现有机物种类会影响羟基自由基的消耗速率,进而影响检测标准曲线与检出限。为了减少误差,在测定水样的COD时,应根据水中有机物种类按照相应的比例建立工作曲线。

基于中性红-碳纳米复合材料的化学修饰电极检测亚硝酸盐

为了实现亚硝酸盐的灵敏检测,利用溶液剥离法和水合肼还原法制备了MWCNT@rGONR复合材料,并通过SEM和XRD等测试手段进行材料表征。将制备的复合材料滴涂在玻碳电极表面,借助简单可控的电聚合方法将中性红修饰到电极上,最终制备了PNR/MWCNT@rGONR/GCE。采用计时电流法对NO_(2)^(-)进行定量检测,结果表明,氧化峰电流与亚硝酸盐浓度在1.0×10^(-7)~1.9×10^(-3)mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为7.1×10^(-8)mol/L(S/N=3);同时,所制备的复合电极表现出良好的选择性和重现性。用此复合电极对某石化循环冷水进行实际水样的测定,回收率为93.26%~97.42%,相对标准偏差低于5.32%,结果较为理想。

《生物化学》课程思政教学案例设计——以酶活性调节为例

《生物化学》课程是生物工程专业学生学习的主干课程之一,其中蕴含着丰富的思政教学元素,发掘并利用好这些元素有助于提高学生的社会责任感,树立正确的人生观和价值观,从而积极将个人的发展融入国家发展大局中,为国家的发展、繁荣与稳定做出贡献。本文以酶活性的调节为例,设计了授课内容,总结出实施课程思政教学的要素。

面向培养科研综合素养的化学生物学综合实验设计

基于学科科研前沿及最新进展,设计了针对生物工程专业的亲水性季铵盐修饰的苝酰亚胺-脱氧核糖核苷酸杂化体(D18-PDIs-1)的制备与表征综合实验。该实验结合有机化学的合成反应和生物分子的性质特点,通过多步反应以及^(1)H NMR、MS和凝胶电泳等表征,使学生系统完成文献调研、实验操作、数据分析与讨论等过程,有助于提升学生的科学素养及创新能力。该综合实验的开展提高了化学生物学人才培养质量,丰富了我校化学生物学实验教学课程体系内容。

工程教育认证背景下煤化工专业实验教学

为了达成教学目标,培养满足工程教育认证的煤化工专业人才,对煤化工专业实验教学进行了研究和探索。通过修订煤化工专业实验教学大纲,优化实验教学内容,完善实验教学资源,建立合理的考核机制,以及持续改进机制等措施,构建了以学生为中心,成果为导向的煤化工实验教学体系,从而达成煤化工专业工程教育认证的毕业要求。

基于BP神经网络和遗传算法的智能配煤系统开发与应用

针对炼焦煤品种繁多,同一矿点来煤的煤质波动较大,混煤现象严重的问题,宁波钢铁有限公司通过搭建煤焦数据库,开发智能配煤系统,实现全流程监测煤焦数据变化。智能配煤系统结合历史生产数据分析提取影响焦炭质量的关键指标,采用多元线性回归和BP神经网络的建模方法,建立焦炭质量关键指标预测模型。同时,智能配煤系统结合焦炭质量预测模型、配煤专家系统和炼焦单种煤库存信息,采用优化后的遗传算法进行配煤模型的构建,从而实现快速实时调整配比、合理利用炼焦煤资源、稳定焦炭质量并且有效降低炼焦成本的目的。智能配煤系统运行稳定,实现了对炼焦煤资源的合理利用和降本增效的目的。

球磨与蒸汽联合处理玉米秸秆提高水解效率的研究

为了开发绿色且高效的木质纤维素处理新技术,以玉米秸秆为模型原料,将球磨预处理与蒸汽预处理相结合用以提高玉米秸秆水解效率。研究结果表明:球磨预处理可显著提高秸秆水解效率,在10%固载量条件下,4 mm秸秆经过球磨预处理后,水解后葡萄糖和还原糖的回收率分别由38%和36%提高至65%和58%;在球磨预处理的基础上,将秸秆浸入6 g·L-1NaOH并在121℃条件下蒸汽预处理1 h,水解后葡萄糖和还原糖的回收率均达到100%,且在此预处理条件下,当固载量由10%增加至30%时,葡萄糖和还原糖的回收率仍可达到77.14%和75.82%;另外,TOC和TN分析表明,在预处理条件优化和水解效率显著提高的同时,秸秆中的非糖副产物的水解率也显著提高,圆红酵母最高可在秸秆固载量为20%时获得的水解液中进行生长和油脂发酵,生物量、油脂产量和油脂含量分别为16.00 g·L-1,6.00 g·L-1和35.61%。

基于文献计量和关键词共现网络的磷烯材料近十年的研究进展

磷烯作为一种与石墨烯类似的新型单元素二维原子晶体材料,受到科研人员的广泛关注。但是,当前磷烯研究领域的研究发展动态仍缺少综述文献整体性和系统性概括。本文采用文献计量学方法和关键词共线网络方法对磷烯进行了较为完整的调研分析。以Web of Science为数据来源,利用VOSviewer软件和CiteSpace软件设计实验进行关联性分析和聚类分析,对2014年1月1日到2023年4月30日十年间磷烯有关领域文献进行定量评估,比较了近年来发文量、发行趋势、研究国家/机构等数据的变化,绘制了关键词共现网络图。主要结果如下:(1)推测磷烯的研究停留在平稳研究阶段;(2)磷烯的相关研究以磷烯的性质和结构为主;(3)未来磷烯领域可能的研究方向为在性质和结构上继续探索磷烯材料界面的物理、化学特性,将其与其他二维材料进行比较分析;在应用上扩大磷烯材料的功能性应用并逐渐实现其商业化应用。

高校化学实验室安全管理与教育探索

在我国当代科技的高速运转下,高校教育工作也与时偕行。安全的高校实验室环境是进行教学和科研工作的基本条件。随着近些年化学实验室大量增加的化学药品、高温高压设备的不断增多,使科研工作的危险性在化学实验室中尤为突出。降低化学实验室安全事故的发生,加强安全管理,是高校现阶段面临的的难点。全文就高校化学实验室的安全管理问题进行研究与探讨。

硅碳负极材料的维度设计、制备及在锂离子电池中的应用

硅具有极高的理论容量、较低的电压平台和丰富的自然资源,是最有潜力的下一代高能量密度锂离子电池负极材料之一。但其电导率低,循环过程中体积变化大,难以直接作为负极材料。硅碳复合材料结合了硅的高比容量和碳的高电导率,同时确保电极的结构完整性。从维度结构、复合材料、应用性能等方面综述了近年硅基负极材料的研究进展,并对硅基材料面临的问题进行了简要总结,对其作为锂离子电池负极的研究前景进行展望。

信息化背景下工科化学开放实验教学模式探讨

实验教学是高校工科化学教学过程的重要内容。根据工程教育认证中对人才培养目标和毕业生能力的要求,发现开放实验教学体系中存在许多问题亟待解决。对此,通过构建实验教学的体系,发挥学生的能动性,加强实验室的开放,提供更多实践和学习的机会等多种方式进行改进。通过实际教学来看,学生的综合能力得到了有效的提升,并取得了良好的教学效果。

亚硝酸还原酶研究进展

亚硝酸还原酶作为一种能催化亚硝酸盐降解的金属酶,在食品、环境等领域具有广泛的应用前景。根据其蛋白质结构及催化机制,亚硝酸还原酶可分为铜型(CuNiRs)、细胞色素cd_(1)型(cd_(1)NiRs)、多聚血红素c型(ccNiRs)和铁氧还蛋白依赖型(FdNiRs)四类。基于此,本文先重点介绍了各类亚硝酸还原酶的结构及催化机制;在此基础上,综述亚硝酸还原酶在工农业制品处理、环境修复、生物传感器等领域取得的应用;此外,分析亚硝酸还原酶的人工酶与模拟酶的研究现状,以期为新型亚硝酸盐酶的开发提供参考。

香兰素基环氧树脂的制备及性能研究

以香兰素(VAN)改性4,4-二氨基二苯甲烷(DDM),经脱水缩合反应,合成香兰素希夫碱固化剂(VDM)。在催化剂2-乙基-4-甲基咪唑(EMI)作用下,采用VDM固化双酚A型环氧树脂(E44)。交联后的环氧树脂(E44-VDM)表现出优异的拉伸强度(60MPa)、拉伸断裂率(8.2%)和玻璃化转变温度(109℃)。在高温下,基于亚胺键的交换反应,E44-VDM表现出再加工性、快速的应力松弛和形变恢复行为,根据阿伦尼乌斯(Arrhenius)定律,计算出亚胺键交换活化能为65.15kJ/mol。将E44-VDM分别浸没在酸碱溶液中,经过72h处理后,并未溶解或溶胀,仍能保持结构完整性,显示出优异的耐酸碱性。尽管经再加工的E44-VDM力学性能不可避免地低于原始试样,但VDM可应用于多种环氧树脂体系中,可为缓解环境污染和资源消耗提供解决方案。

阴离子交换树脂固定化核酸酶P1的研究

5′-核苷酸及其衍生物因具有较高的营养保健价值和药用价值,市场需求不断增大。核酸酶P1是目前5′-核苷酸工业生产的关键酶,但游离酶存在难以重复利用、消耗量过大等缺点。为了解决上述问题,提高核酸酶的利用效率,笔者利用不同类型树脂对核酸酶P1进行固定化。以核酸酶P1的吸附量和固定化酶的酶活为评价标准,研究发现阴离子交换树脂1(AER1)固定化时效果最佳,优化后的最佳固定化条件为酶量3 644.7 U/mL(2.2 mL)、戊二醛质量分数0.25%、交联时间1.5 h、固定化时间10.0 h、pH 5.1。该条件下制备的核酸酶P1的比酶活为47 980.95 U/g。在此最佳条件下,固定化酶的热稳定性有一定程度的提高;固定化酶的酸碱稳定性大幅度提高;固定化酶在4℃下保存6周后,酶活保留51.8%,是游离酶的1.6倍。

湖北省大型仪器共享平台建设现状及难点探究

大型仪器是进行科学研究、促进科技创新的必要条件,近年来政府大幅增加预算购置大型仪器。通过对湖北省研究发现,省内大型仪器总量尚可,但地方财政中科学技术支出相较于湖北省整体科研实力还有一定差距,且存在大型仪器市域分布差异大、资源结构与产业发展关联度不强等问题。此外,通过对湖北省现有大型仪器共享平台调研发现,大型仪器运行效率不高、平台建设不规范、管理人员短缺及平台CNAS/CMA认证率较低等突出问题,针对上述问题,从刺激内需、平台规范化建设、增强人员激励力度、加快市场化运营等多个方面给出建议,希望通过一系列创新型举措,能有效促进大型仪器共享平台健康、快速发展。

钠离子电池中硬碳负极的结构调控及研究进展

因地壳中丰富的钠资源和低廉的成本,钠离子电池(SIBs)成为了继锂离子电池(LIBs)后最有希望商业化的碱金属离子电池。硬碳材料具有较多的缺陷、丰富孔结构、较合适的嵌钠电位和较高的比容量等,因而被认为是最有潜力的SIBs负极材料之一。但是,实际应用中硬碳用作SIBs负极仍存在系列问题,如:初始库仑效率(ICE)低、倍率性能差和循环稳定性不理想等。基于此主要从孔结构调控、杂原子掺杂、硬-软(硬)碳复合这3个结构调控策略进行总结,为促进硬碳材料商业化提供思路。

氧化物载体对Ru基催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢反应性能的影响

分别以ZrO_(2)、Al_(2)O_(3)、La_(2)O_(3)为载体构建Ru基催化剂,借助XRD、SEM、H_(2)-TPR、XPS、乙醇水蒸气重整制氢实验及in situ-DRIFTS等对所制催化剂进行了相关测试。结果表明,Ru/ZrO_(2)催化剂的催化性能相比Ru/Al_(2)O_(3)和Ru/La_(2)O_(3)催化剂有显著提升,使用Ru/ZrO_(2)催化剂在450℃下催化乙醇水蒸气重整制氢的乙醇转化率和氢气选择性分别达到90.0%和78.4%,Ru/ZrO_(2)催化剂具有优异的稳定性、分散性、更强的C—C键裂解能力和催化乙醇氧化脱氢性能。