物理化学课程思政案例——电化学助力“碳达峰碳中和”

以习近平主席在第七十五届联合国大会上提出的“碳达峰碳中和”目标为载体,切入“碳达峰碳中和”与电化学的关联点,实现思政元素与专业知识的自然融合。结合电催化还原CO_(2)的科研前沿,引导学生分析电化学还原CO_(2)的原理、特征、反应效率及面临的挑战;从课程内容的拓展及与思政元素的融合等方面阐述融合教育的实施方案。以团队合作学习的方式及通过课后阅读文献、写报告、课堂展示的形式对文献报道体系的产物选择性、催化剂稳定性、法拉第效率等进行评价,并对其挑战性问题进行思考,完善学生的知识体系,实现对教材内容的拓展和深化,达到课程内容与前沿研究、工业应用相结合的培养目标,培养学生的社会责任感和时代使命感,从而实现价值引领。

无机化学课程思政教学元素设计——以原电池及其应用章节为例

在“三全育人”的教育背景下,无机化学作为化学及其相关专业本科生的第一门专业基础课,在教学过程中融入课程思政,有利于培养学生科学的思维方法,引导学生树立正确的世界观和人生观,对大学四年的生活与学习产生积极的推动作用。该文以原电池及其应用章节内容的教学设计为例,从教学目标设定、教学流程设计、思政元素挖掘和教学活动开展等方面探讨在课程教学中如何将课程思政有机融合,使学生在学习专业知识和能力培养的同时提升思想道德品质,推动学生的全面发展。

聚离子液体/三聚氰胺碳基材料的制备及电化学性能

将三聚氰胺和聚[3-氰甲基-1-乙烯基咪唑双(三氟甲磺酰基)酰亚胺](PCMVImTf_(2)N)以不同质量比原位复合作为前驱体,经高温煅烧制备得到多孔碳基催化剂。研究结果表明:当三聚氰胺与聚离子液体PCMVImTf_(2)N的质量比为1:7时,制得的NC-7在0.5 mol/L硫酸(H_(2)SO_(4))电解液中显示出最佳的电催化析氢能力;在电流密度为10 mA/cm^(2)时,其过电位为117 mV,对应的Tafel斜率为46 mV/dec,性能优于众多无金属电催化剂。

新时期浙江高校来华留学生教育发展状况及对策研究

近十几年,浙江高校来华留学生教育得到快速发展,规模逐渐增大,质量有所提升,国际化水平得到一定提高。然而,新发展阶段来华留学生教育的进一步发展面临发展规划不足、内部治理不畅、趋同化管理程度不高和国际化水平有待提升等现实挑战。浙江高校需从战略示范引领高度,科学谋划来华留学生教育的顶层设计;从学校能力建设的角度,不断提升来华留学生治理水平;从文化互动交融的视角,大力推进来华留学生趋同化管理;从打造教育品牌的深度,极力提升来华留学生教育质量。

具有劳动教育特色的创新型实验课程的改革实践

本文分析了本校化学专业具有劳动教育特色的创新型实验课程的改革思路,包含实践课程的教学内容的改革、教学资源的拓展、“劳动+反思”的实践教学模式的构建、评价体系的改革四个方面的实施路径。将劳动教育融入实验课程教学,将劳动教育和专业技能同步结合在一起,充分发挥专业实践课程的主渠道、主阵地作用。通过“学中做”到“做中学”,培养学生的劳动观念、劳动技能和劳动情感,促进学生的全面发展,实现更高素质劳动者的培养目标。

聚乙烯亚胺改性聚酰胺反渗透膜的CO_(2)/N_(2)分离性能

传统二氧化碳(CO_(2))分离膜受“Trade-off”效应制约难以实现渗透性及分离选择性的同步提升,本文将聚乙烯亚胺(PEI)胺基载体分子通过静电作用负载于商业化聚酰胺(PA)复合反渗透膜表面,制备具有促进CO_(2)传递功能的PEI-PA复合膜材料,并系统探究了膜制备与分离工艺对PEI-PA复合膜CO_(2)/N_(2)分离性能的影响规律.膜制备研究表明,复合膜的CO_(2)渗透性能在一定范围内随PEI分子浓度提升而增大,且PEI改性层中胺基在pH中性环境中具有理想的CO_(2)转运活性,在最佳改性条件下(改性溶液中PEI质量分数2.0%、分子量1800 g/mol、pH值7),复合膜CO_(2)渗透性和CO_(2)/N_(2)分离选择性可达96.9 GPU和90.0,较改性前分别提升37.8%和22.4%.分离实验表明,复合膜CO_(2)渗透速率在一定范围内随压力升高而增大,过高压力下CO_(2)渗透速率趋近饱和且低于N_(2)提升幅度,导致CO_(2)渗透速率和气体分离选择性衰减;而气体温度与流速升高将显著提高N_(2)渗透速率,导致气体分离选择性下降.研究结果验证了将反渗透水处理膜转化为CO_(2)气体分离膜的可行性,为工业化放大实践提供了可靠依据.

沸石分子筛催化芳烃烷基化反应的研究进展

沸石分子筛具有良好的水热稳定性和酸性,其特有的孔道结构有利于分子的传质,在芳烃的烷基化中表现出良好的催化性能。介绍了近年来芳烃烷基化反应中分子筛通过不同的改性方法来改良自身的结构、孔道、酸性位点提升分子筛在芳烃的烷基化反应中催化性能的研究与应用,主要的改性方法有模板法、后处理法、离子交换法等。以期对研究制备高效绿色环保型分子筛固体酸催化剂在芳烃烷基化反应的工业化应用具有一定的意义。

高效液相色谱法测定番茄果肉中4种天然类胡萝卜素含量

建立了一种高效液相色谱法测定番茄果肉中4种亲脂性天然类胡萝卜素的方法。该方法选择YMCC_(30)色谱柱,以甲醇、乙腈和异丙醇为流动相,对番茄果肉中叶黄素、玉米黄素、α-胡萝卜素和β-胡萝卜素4种色素的含量测定进行了方法验证。在优化的色谱条件下,4种亲脂性天然类胡萝卜素线性相关性良好,相关系数(R^(2))均高于0.9980;检出限(LOD)在0.05~0.10μg/mL之间,定量限(LOQ)在0.10~0.30μg/mL之间;回收率在85.5%~112.4%之间。该方法操作简单、准确、可靠,适合蔬菜水果中天然类胡萝卜素含量分析。

具有pH值响应性纳米通道的氧化石墨烯纳滤膜的制备

为了改善氧化石墨烯基纳滤膜在应用时结构稳定性差和应用范围窄的问题,利用乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)对氧化石墨烯(GO)进行改性,并接枝聚丙烯酸(PAA),获得具有交联结构和pH值响应性的GO-PAA纳滤膜;对GO粉末、GO-VTES粉末、GO-PAA粉末和纳滤膜进行表征,采用染料刚果红、达旦黄、金橙、结晶紫、罗丹明B和碱性红分析纳滤膜的分离性能。结果表明:在酸性环境下,PAA链静电斥力减弱,链收缩,膜分离效果差;在中性或碱性环境下,PAA链静电斥力大,链伸展,膜分离效果好,纳滤膜对阴离子型染料的分离效果均达99%以上,对阳离子型染料均具有99%以上的吸附分离效果。该GO-PAA纳滤膜具有优异的分离效果和结构稳定性,在染料废水处理领域有着广泛的应用前景。

氧化锌/二氧化硅复合膜的结构色研究

采用静电自组装技术,以氧化锌(ZnO)和二氧化硅(SiO_(2))溶胶颗粒为前驱体,通过控制双组分膜层的不同厚度,制备出结构色鲜艳的ZnO/SiO_(2)复合膜,并利用分光测色仪、多角度分光光度仪及扫描电子显微镜等研究复合膜的颜色、微观结构和形态特征。研究结果发现,ZnO/SiO_(2)复合膜的亮度和色度均较单一组分薄膜的高,复合薄膜的颜色仍随厚度和观察角度的变化而变化。通过对薄膜的微观结构分析,结合其厚度随周期数的变化规律,发现复合薄膜的厚度随着自组装循环次数的增加而增加,薄膜中的纳米粒子并没有形成明显的高低折射率交替分布的双层结构,可能形成的是高折射率层(H层)、有效折射率层(eff层)和低折射率层(L层)的多层微观结构。这种特殊的多层结构与光作用发生干涉,形成了鲜亮度和饱和度更高的结构色。

硫掺杂氮化碳纳米微球的制备及光催化杀菌性能研究

目的 制备硫掺杂氮化碳纳米微球,并对其光催化杀菌性能进行研究。方法 采用一步法制备常规石墨烯相氮化碳(graphite phase carbon nitride, GCN),并采用超分子自组装法制成具有微球结构的GCN,并在高温条件下进行硫掺杂(记为S-GCN)。通过X射线衍射,X射线光电子能谱以及傅里叶红外光谱等方法对制备的纳米微球材料进行表征,通过平板计数法来验证该材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的光催化杀菌效果,并采用扫描电镜和透射电镜观察杀菌前后的细菌形态和细胞膜完整性。结果 与常规块状石墨烯相氮化碳相比,在微观层面,硫掺杂氮化碳纳米微球呈圆形,此结构使光催化剂的比表面积增加,在分子层面,S原子取代GCN中部分N原子,形成C-S键,降低了光催化材料的光生电子-空穴复合速率。在抗菌活性方面,常规GCN在60min内对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌灭菌率是73.2%和76.3%,而S-GCN灭菌率则达到98.8%和99.9%,提高了光催化剂的杀菌性能。扫描电镜和透射电镜的结果证明,光催化剂能够改变细菌形态以及破坏细胞膜的完整性。结论 S-GCN纳米微球对食源性致病菌有较好的灭活能力,有望成为新型食品安全控制技术。

磷/硅协效阻燃非离子水性聚氨酯的制备与性能

采用双羟基硅油、聚醚二元醇与甲苯二异氰酸酯为主要原料制备聚氨酯预聚体,以自制含磷阻燃多元醇6-{(4-羟基苯基)[(4-羟基苯基)氨基]甲基}二苯并[c,e][1,2]氧膦杂环戊烯6-氧化物和三羟甲基丙烷为扩链剂,分子量为2000的聚乙二醇为亲水扩链剂,制备了具有磷/硅协同阻燃效应的非离子水性聚氨酯分散体。采用红外光谱表征了树脂的分子结构,研究了双羟基硅油的含量对分散体外观、稳定性、粒径以及胶膜力学性能、亲水性、耐水性、热稳定性和阻燃性能的影响。结果表明:双羟基硅油的引入可导致聚氨酯分散体粒径增大;当双羟基硅油的含量占预聚多元醇组分的25%时,水性聚氨酯分散体不稳定;随着双羟基硅油的引入量增加,胶膜的拉伸强度和断裂伸长率逐渐下降,力学性能显著变差,吸水率先降低而后基本不变、接触角逐渐增加至基本不变;双羟基硅油的引入可有效提高聚氨酯胶膜的热稳定性和阻燃性;当双羟基硅油的含量占预聚多元醇组分的15%时,胶膜的极限氧指数值为28.2%、600℃残炭率达到7.46%。

赖氨酸改性抗菌水性聚氨酯的制备及性能

采用预聚体法,以聚醚二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为预聚物原料,引入交联剂三羟甲基丙烷(TMP),亲水扩链试剂N-甲基二乙醇胺(MDEA)、聚乙二醇,以及中和剂3,4-二羟基苯甲酸(PCA),制备了具有抗菌性能的阳-非离子型水性聚氨酯,在此基础上引入赖氨酸(Lys)改性以提高抗菌性能,研究了Lys含量对聚氨酯乳液性能以及胶膜分子结构、力学性能及抗菌性能的影响规律。结果表明,可同时采用MDEA阳离子、聚乙二醇聚合单元、Lys和PCA 4种具有抗菌作用的组分合成抗菌水性聚氨酯;以MDEA、聚乙二醇为亲水组分的阳-非离子水性聚氨酯具有抗菌特性;Lys的引入能够有效提高水性聚氨酯的抗菌性能;当Lys含量为聚氨酯乳液固体部分质量的3%时,水性聚氨酯胶膜具有较好的力学性能和抗菌性能;无Lys改性和Lys改性的阳-非离子水性聚氨酯的抗菌机理均为接触型抗菌。

本征导热型绝缘液晶环氧树脂的研究进展

普通环氧树脂的导热系数较低[0.2 W/(m·K)],难以满足高频、高功率化电子设备的散热需求,因此开发导热性环氧树脂成为业界的研究重点和热点。导热性环氧树脂一般分为填充型导热环氧树脂和本征导热型绝缘液晶环氧树脂(LCER)两类,LCER的导热性能源于树脂中存在的微观有序结构。综述了本征导热型绝缘液晶环氧树脂导热性能的影响因素、常用表征方法、液晶单体在改性环氧树脂方面的应用、具有特殊功能的绝缘液晶环氧树脂,最后总结了绝缘液晶环氧树脂发展现状及其发展趋势。

磷硅协同阻燃水性氯醚丙烯酸酯树脂的制备及性能

为提高水性丙烯酸树脂的阻燃性,本文采用硅烷偶联剂(KH550)改性处理的纳米SiO_(2)作为填料,并将其均匀地分散在甲基丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯(PM2)改性氯醚丙烯酸酯水分散体中,搭配氨基树脂固化剂制备出水性磷硅/氯醚丙烯酸酯涂层,测试了涂层的力学性能、防腐性和阻燃性,并与纯丙烯酸酯涂层、PM2改性氯醚丙烯酸酯涂层的性能进行比较。结果表明,当改性纳米SiO_(2)占树脂固体质量的4%时,涂层力学性能最佳;改性纳米SiO_(2)的引入可显著增强复合涂层的耐腐蚀性;磷硅/氯醚丙烯酸酯涂层的极限氧指数达到25.3%、阻燃等级为HB;PM2改性氯醚丙烯酸酯涂层燃烧后表面呈多孔状,而磷硅/氯醚丙烯酸酯涂层燃烧后表面呈现致密状,二者阻燃机理存在差异;燃烧残炭率的结果显示磷硅/氯醚丙烯酸酯涂层中磷硅组分具有协同阻燃作用。

氯醚-丙烯酸酯树脂二级分散体的制备及性能研究

以氯醚树脂为改性树脂,通过溶液聚合方法合成了氯醚-丙烯酸酯树脂二级分散体。然后按照m(氯醚-丙烯酸酯树脂二级分散体)∶m(氨基树脂固化剂)=5∶1的比例制备了双组分水性涂料。探究了溶剂含量、反应温度、中和剂种类和中和度、羟基含量对二级分散体的影响,测试表征了改性树脂的分子结构和分散体的粒径,研究了氯醚-丙烯酸酯树脂水分散体及其双组分烘烤涂料的性能。研究结果表明:氯醚树脂改性丙烯酸树脂溶液的优化制备条件是,反应温度为90~100℃,反应时间为5 h,溶剂为丙二醇丁醚及乙二醇丁醚(含量为水分散体总质量的11%左右),引发剂为BPO,HPA作为交联功能单体;在最佳的合成条件下制备了氯醚树脂改性的丙烯酸酯水分散体,改性水分散体外观为乳白色泛蓝光,固含率约为48%,黏度为3 015 mPa·s,平均粒径为185 nm左右,(50±2)℃/7 d的条件下贮存性稳定;与市售的羟基丙烯酸水分散体相比,本文制备的氯醚-丙烯酸酯树脂分散体的漆膜性能更优异。

具有氢键和二硫键的单宁酸基聚氨酯薄膜制备与性能

以单宁酸作为交联剂、蓖麻油作为聚氨酯的多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯作为聚氨酯的多元异氰酸酯、双(2-羟乙基)二硫化物和1,4-丁二醇作为聚氨酯的扩链剂,采用预聚体法制备单宁酸基聚氨酯,并研究单宁酸和双(2-羟乙基)二硫化物的用量对聚氨酯玻璃化转变温度、热稳定性及自修复性能的影响,同时采用基于脂肪酶的酶降解法评估单宁酸基聚氨酯薄膜的生物降解性能。研究表明,单宁酸用量增加会导致单宁酸基聚氨酯薄膜的玻璃化转变温度上升,并提升热稳定性,而双(2-羟乙基)二硫化物的增加对薄膜的玻璃化转变温度无影响,但薄膜的热稳定性降低;在特定条件下(80℃、3 h),STPU4膜自修复率高达95%,此外,经脂肪酶酶解140 h后,STPU4膜的质量损失达68.3%。

高比表面积羟基磷灰石的制备及其在磷酸铁废水除氟中的应用

为提高羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HAP)对氟离子的吸附效率,采用化学沉淀法,通过优化反应温度、Ca/P摩尔比、陈化时间等合成条件制备高比表面积HAP,通过FTIR、XRD、XPS、SEM和BET等对合成的HAP进行表征,并评价HAP对模拟废水中氟离子的吸附性能。结果表明:HAP的最优制备条件为反应温度20℃、Ca/P摩尔比1.6、陈化时间24 h,所制备的HAP比表面积达108.0 m^(2)/g;HAP对氟离子的吸附为自发和吸热过程,符合Langmuir吸附模型,在303 K下氟离子的最大吸附容量为13.53 mg/g,吸附过程符合准二级反应动力学模型;在酸性条件下,HAP的除氟机理为离子交换。磷酸铁废水HAP吸附除氟实验表明,出水氟离子浓度可连续32 h低于1.0 mg/L,体现了较好的除氟效果。研究结果可为高效除氟吸附剂的制备以及磷酸铁废水深度除氟提供一定的指导。

水下新老混凝土界面粘结剂的研究进展

水下新老混凝土界面粘结剂是一种适用于水下或潮湿环境中的新型混凝土界面粘结剂,然而真正在水下能发挥较为理想作用的混凝土粘结剂却并不多见。本文基于环境的特殊性和混凝土的基本性质,归纳了影响水下新老混凝土界面粘接性能的关键因素,综述了当下该粘结剂的主要类型及研究进展。展望了水下新老混凝土界面粘结剂的主要发展趋势和方向,认为“自愈粘结剂”对未来开发新型高效的水下新老混凝土界面粘结剂具有重要意义。

基于核酸酶辅助信号放大的2’-O-甲基修饰分子信标用于高灵敏和特异性外泌体肿瘤microRNA分析

外泌体是新兴的重要癌症生物标志物。有效检测外泌体和外泌体内容物,特别是microRNA (miRNA),对于癌症的诊断和治疗是迫切且具有挑战性的。基于双链特异性核酸酶(Duplex specific nuclease, DSN)的特异性识别和消化能力,我们设计了一个2’-O-甲基修饰的分子信标(2’-O-methyl-modified molecular beacon, omMB),并开发了一个高灵敏度和特异性分析外泌体miRNA的信号放大检测平台。该方法以A375细胞分泌的外泌体为模型,以microRNA-21 (miR-21)为模型miRNA分子,可以检测到低至37.9 pM的miRNA和2 μg/mL的裂解外泌体。同时,与许多已开发的DSN辅助信号放大方法相比,新方法具有较高的特异性,可以区分错配miRNA。总之,这项工作为医学分析、临床应用和疾病诊断中的外泌体检测提供了一种有效的分析策略。