应用型本科院校化学实验室安全教育探索

为推动应用型本科院校化学实验安全教育的发展,针对化学实验室实验人员流动性强、药品管理难以及实验教学内容多而杂等问题,本文从实验室相关人员的安全教育以及实验教学过程的实验室安全教育两大方面进行安全教育进行积极探索。

超高选择性CO_(2)光还原为乙醇的CuNi异核双原子催化剂的精准设计

利用光催化还原技术将CO_(2)定向转化为乙醇(CO_(2)-乙醇)是解决日益严重的环境污染和能源危机的理想途径之一.然而,CO_(2)分子的高化学惰性以及C-C耦合反应的高化学能垒导致目前CO_(2)-乙醇转化反应的产率和选择性较低.因此,设计构建能够快速活化CO_(2)分子并同时促进C-C耦合的光催化材料具有重要研究意义.尽管已有研究表明,Cu+物种在促进C-C耦合方面具有一定优势,但其在催化反应过程中的不稳定性限制了其实际应用.基于上述认识,本文通过理论模拟预测发现,相比于Cu单原子,CuNi异核双原子(CuNi HDAs)不仅在CO_(2)活化及C-C耦合方面更具优势,而且能够有效锚定并固化Cu+物种.因此,本文设计了一种三步合成策略,精准地将Cu单原子锚定在(Ni,Zr)-UiO-66-NH2材料的Ni位上,合成了以CuNi HDAs为活性位点的Cu-(Ni,Zr)-UiO-66-NH2光催化材料.在可见光照射下,Cu-(Ni,Zr)-UiO-66-NH2表现出较好的催化CO_(2)-乙醇转化活性,其乙醇的产率和选择性分别达到~3218μmol·gCu^(-1)·h^(-1)和97.3%.光谱分析和密度泛函理论计算结果表明,Cu-(Ni,Zr)-UiO-66-NH2材料较好的光催化性能来源于CuNi HDAs特殊的电子结构.首先,CuNi HDAs通过CuNi-O界面化学键与吸光组分(Ni,Zr)-UiO-66-NH2相连,利用界面Cu-Ni-O键作为快速电子传输通道,CuNi HDAs能够富集到足够的光生电子用于涉及12电子的CO_(2)-乙醇转化反应,使得乙醇产率大幅提升.其次,Cu,Ni和O三种原子由于电子亲核能的差异,导致CuNi HDAs的电子分布呈现不对称性.这种不对称的电子结构能有效诱导CO_(2)分子的极化,打破其结构的对称性,从而显著降低CO_(2)分子的活化能.再次,相比于Cu单原子,CuNi HDAs对*CO中间体的吸附能力更强,这不仅增强了活性位点表面*CO中间体的覆盖度,还抑制CO的生成,为C-C耦合创造了充分条件.最后,由于Cu-Ni双活性位电子密度的差异,CuNi HDAs表面的C-C耦合反应势能较低,有利于*OCCHO中间体的快速生成,从而使乙醇产物的选择性大幅提升.综上,本文以理论计算模拟为指导,以UiO-66-NH2材料为基底,成功设计并制备了一种具有不对称电子结构的CuNi HDAs光催化材料,实现了高选择性CO_(2)光还原为乙醇.研究表明,CuNi HDAs的不对称结构在促进分子活化和降低C-C耦合反应能垒中起关键作用,同时促进了光生电子在CuNi HDAs活性位的富集.本文的研究结果为在原子尺度上设计并合成高性能的CO_(2)还原光催化剂提供了实验和理论参考.

由质子化D-A型聚合物和MoS_(2)构建S型异质结实现高效光催化析氢

化石能源的过度消耗及其所引发的环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的关键因素,因此开发绿色、可再生的能源已成为全球的迫切需求.氢能作为一种新型能源,具有能量密度高、清洁以及可持续等优点,备受研究者的关注.光催化分解水制氢技术能够将太阳能转化为可储存的清洁能源,被视为未来解决能源和环境问题的可行性方案.在过去几十年里,众多科学家致力于研发各种高效的析氢光催化剂,以推进光催化分解水制氢技术的实际应用.其中,S型异质结光催化剂因其快速的光生电荷转移效率和出色的氧化还原能力,被认为是提高光催化析氢性能的有效途径之一.本文以质子化、具有供体-受体(D-A)构型的PyDTDO-3共轭聚合物和二维层状MoS_(2)为原料,构建了一种S型异质结(PPMS),并将其用于光催化分解水制氢.红外光谱结果表明,质子化处理导致PyDTDO-3表面吸附了大量H^(+),使其Zeta电势降低,表面负电荷减少,更有利于MoS_(2)的吸附,进而形成具有紧密接触界面的PPMS S型异质结.在可见光照射下,PPMS-0.5%(即MoS_(2)占PyDTDO-3的质量百分数为0.5%)S型异质结的性能最佳,其光催化析氢效率达到75.4 mmol g^(–1)h^(–1),是纯PyDTDO-3的4.6倍.此外,在550 nm光激发下,PPMS-0.5%异质结的光催化析氢表观量子效率最高达到19.6%.光电流响应和电化学阻抗谱结果表明,PPMS异质结展现出了显著提升的光生电荷分离效率.通过密度泛函理论计算发现,PyDTDO-3和MoS_(2)具有不同的功函数,这导致费米能级间隙的产生,从而形成了内建电场.该内建电场有助于MoS_(2)上的电子自发转移到PyDTDO-3上,从而在PyDTDO-3与MoS_(2)的界面上产生了明显的差分电荷密度分布:PyDTDO-3表面带有负电荷,MoS_(2)表面则带有正电荷.在可见光激发下,得益于PyDTDO-3独特的D-A型结构,光生电子可以快速从供体(芘供体)的最高占据分子轨道传递到受体(DTDO受体)的最低未占据分子轨道(LUMO);随后,这些被激发的光生电子进入MoS_(2)的表面.利用飞秒瞬态吸收光谱研究动力学行为,结果表明,来自PyDTDO-3的LUMO电子转移加速了MoS_(2)价带的空穴消耗,这进一步证实了S型光生电荷分离机制.此外,与单组分PyDTDO-3和MoS_(2)相比,PPMS S型异质结具有较低的吉布斯自由能(ΔGH*,0.77 eV),表明它更有利于过渡态(H*)的形成以及分子氢在PPMS上的有效解吸.总之,PPMS S型异质结表现出促进的电荷定向迁移和增加的活性位点,共同增强了其光催化析氢性能.综上,本文首先对D-A构型的PyDTDO-3进行质子化处理,再与MoS_(2)复合,制备了具有紧密接触界面的S型PPMS异质结.该异质结结构显著促进了PyDTDO-3和MoS_(2)之间的电荷定向迁移;此外,通过引入MoS_(2)中丰富的S原子,增加了光催化析氢活性位点,从而大大提高了光催化析氢效率.本文为设计和开发新型高效的光催化析氢材料提供了新的思路和参考.

工业原料制备C3S2新型水泥熟料的试验研究

以节能、减排为目标,用工业原料烧成了一种以C_3S_2(3CaO·2SiO_2)为主、C_2S(2CaO·SiO_2)为辅新型水泥熟料,研究了它的适宜组成范围,分析了熟料矿物的形成过程。结果表明了该熟料矿物的适宜组成范围为53%~55%CaO,38%~41%SiO_2,4%~9%Al_2O_3,烧成温度范围为1260~1320℃。熟料呈粉状,其比表面积为243.3 m^2/kg,平均粒径为31.26μm。经CO_2碳化3 d其抗折和抗压强度分别为7.6和48.5 MPa,分析指出了该水泥节能减排特点显著。

新型低碳胶凝材料制备及CO_(2)养护钙基建筑材料的研究进展

综述硅钙石低碳胶凝材料的制备过程,进而介绍CO_(2)养护硅钙石胶凝材料、钢渣及混凝土的碳化硬化反应机理,分析养护过程的关键因素,并对低碳、吸碳水泥及CO_(2)养护技术的未来发展进行展望。

基于新型组合模板体系的复合木方龙骨承载性能研究

文章介绍利用回收建筑工程废旧木材,通过连续挤出包覆工艺,制备出一种绿色、环保、可持续利用的复合木方龙骨。基于制备的复合木方龙骨,提出了一套复合木方龙骨+钢管+木胶合板构建的新型绿色环保混凝土浇筑模板体系。通过理论计算验证,正常使用状态荷载(180mm厚混凝土自重)作用于组合模板时,复合木方龙骨最大挠度理论值为3.86 mm,能够满足模板龙骨刚度要求,且室内试验证明其具有一定的抗腐蚀性。所制备的复合木方龙骨具有固废材料资源化利用、成本低廉及标准化制备等一系列优点。

掺复合缓凝剂的磷酸钾镁水泥浆体的水化硬化特性

测试和分析了掺复合缓凝剂(CR)的磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体的凝结时间、水化热、液相pH值、抗压强度、物相组成和微观结构,将其与掺硼砂(NB)的MKPC浆体进行比较,研究了掺CR的MKPC浆体的水化硬化特性.结果表明:CR通过控制MKPC水化体系液相pH值,使MKPC浆体的凝结时间延长、早期水化反应速度减慢、水化体系最高温度降低、总水化放热量减少;掺CR的MKPC硬化体中主要水化产物磷酸钾镁晶体(MKP)的生成量增加、晶体生长完好、稳定性好,MKPC硬化体的微观结构更完善,后期抗压强度显著提高.

面向犄角型曲面的喷涂机器人喷涂轨迹优化

针对喷涂内外犄角型曲面时的涂层均匀度和涂料浪费问题,提出一种基于倾角喷涂的轨迹优化方法.运用微分几何原理建立倾角喷涂模型,并根据喷涂时喷枪位姿由倾角至垂直的过渡方式,将问题分解为直接过渡和间接过渡2种情况进行讨论,以涂层均匀度和涂料利用率为优化目标,分别给出2种情况下的轨迹优化算法,仿真实例验证所提模型和算法的可行性及有效性.仿真结果表明,内犄角表面采用直接过渡方式喷涂能够获得较好的涂层均匀度;外犄角表面采用间接过渡方式喷涂,在保证涂层均匀度要求的同时,能够最大限度地减少涂料的浪费.

石灰石粉对磷酸镁胶结材料浆体性能的影响

为了研究石灰石粉对磷酸镁胶结材料(MPC)浆体性能的影响,测试了含石灰石粉MPC浆体的凝结时间、抗压强度、收缩变形和水化温度,分析了含石灰石粉MPC浆体的物相组成和微观形貌.结果表明:掺加适量石灰石粉可明显提高MPC浆体的抗压强度并改善其收缩变形.适量石灰石粉掺加后,MPC浆体早期水化程度显著增加,MPC浆体中主要水化产物MgKPO4·6H2O的结晶程度、生成量和生成比例明显提高,晶体形貌和大小发生了变化,MPC硬化体结构更加致密.

尿素/秸秆基高吸水树脂的一步制备及其缓释性能

以丙烯酸为单体,K_2S_2O_8-Na_2SO_3为氧化-还原引发剂,通过自由基溶液聚合在常温下一步制备了尿素/秸秆基高吸水树脂复合材料。通过扫描电镜和红外光谱对材料进行了表征。扫描电镜表明薄片状的秸秆粉和针状的尿素结晶均匀分散在高吸水树脂基体中,红外光谱进一步证明了尿素与秸秆基高吸水树脂复合在一起。复合材料中的尿素含量可以通过反应体系中尿素的加入量方便进行控制。尿素质量分数为10%,30%和50%的尿素/秸秆基高吸水树脂复合材料吸水倍率分别为318.0,167.2和109.3 g/g。水中溶出实验和土壤淋溶实验结果表明,制备的尿素/秸秆基高吸水树脂具有良好的尿素缓释性能,在缓释肥料方面具有良好的应用前景。

白光LED用红色荧光粉SrMoO_4:Eu^(3+),Gd^(3+)的制备与表征

采用共沉淀法合成了红色荧光粉Sr1-x-yMoO4∶Eu3x+,Gd3y+,分别对样品进行了X射线衍射(XRD)分析、扫面电镜(SEM)和荧光光谱(PL)的测定。结果表明:所合成的样品均为单一纯相四方晶系结构,添加Gd3+(为0.35mol时)使主衍射峰的位置右移了0.35°;SEM照片显示:SrMoO4∶Eu3+和SrMoO4∶Eu3+,Gd3+颗粒尺寸分布相对均匀,为类方块状,颗粒大小约为1～3μm;Gd3+和Eu3+的共掺得到的SrMoO4∶Eu3+,Gd3+在616 nm处主发射峰的发光强度约是SrMoO4∶Eu3+的2.09倍;当掺杂x=0.25 mol和y=0.35 mol时,在近紫外光(395 nm)激发下,SrMoO4∶Eu3+,Gd3+得到616 nm处红光发射极峰。

高比热容膨润土增强聚合物基摩擦材料性能研究

采用热压成型工艺制备出高比热膨润土增强的聚合物基摩擦材料,研究高比热容膨润土对聚合物基摩擦材料的物理力学性能和摩擦磨损性能的影响,借助扫描电子显微镜观察摩擦材料的磨损表面形貌,并分析其磨损机制。研究表明:随膨润土含量增加,摩擦材料硬度逐渐降低,密度和冲击强度则呈线性增大趋势;膨润土的质量分数低于40%时,能够提高摩擦材料的摩擦因数,降低磨损,其中以膨润土质量分数为40%的摩擦材料综合性能最好;膨润土质量分数大于40%时,摩擦材料的摩擦稳定性下降,磨损形式也由黏着磨损为主转变为以黏着磨损和热磨损为主。

倾角喷涂轨迹优化方法研究

为解决内外犄角曲面喷涂时的犄角处涂层不均匀和涂料浪费问题,基于已有的喷枪模型,提出运用微分几何面积放大定理建立考虑喷枪倾角因素喷涂模型的方法,基于此模型给出了倾角喷涂三种情况下的喷枪轨迹优化目标函数,并运用黄金分割法进行求解,为倾角喷涂模型在喷涂轨迹优化中的应用提供了理论基础。仿真实验表明,喷枪倾角喷涂的建模方法有效;倾角喷涂轨迹优化方法可行,且涂层的均匀度受到喷枪倾角大小和方向的影响。

矿渣碳化硬化过程的研究

将矿渣压制成2×2×2 cm^3的立方体试块,分别在30℃、60℃、90℃、120℃条件下于CO_2气氛中碳化。对碳化试块的质量、抗压强度变化进行了测定。采用X射线衍射仪(XRD)、热重-差热分析仪(TG-DSC)分析了碳化过程中的物相变化。用扫描电子显微镜(SEM)观察了碳化后产物的微观形貌。结果表明,矿渣试块的抗压强度及质量变化均随碳化温度的增加而增加,且随碳化龄期的延长而增加。矿渣在90℃条件下碳化6 h的抗压强度达41.2 MPa,质量增加9.9%,在此条件下1 kg矿渣可固化储存99 g的CO_2。矿渣的碳化产物主要为CaCO_3,未生成C-S-H凝胶和Ca(OH)_2。结果表明了矿渣在固碳的同时亦能硬化形成良好力学强度的块体材料,这是"以废治废"的良好途径。

中空碳纳米球的制备及VOCs吸附性能

首先,在碱性条件下,不使用表面活性剂,采用St?ber小球法以正硅酸四乙酯(TEOS)和正硅酸四丙酯(TPOS)为硅源,生成初级氧化硅球形颗粒;然后,使酚醛树脂(间苯二酚和甲醛)与球形氧化硅的羟基共缩合形成酚醛树脂-氧化硅复合材料;最后,经高温碳化和酸蚀获得了空心碳纳米球(HCNSs).通过调节TEOS/TPOS的摩尔比获得了一系列具有良好的单分散性且粒径、壁厚可调节的HCNSs,其粒径和壁厚分别在280-430 nm和15-63 nm的范围内.仅以TPOS为硅源时合成的HCNS-0/4具有较大的粒径(426 nm)和壁厚(63 nm)、较高的比表面积(1216 m^(2)/g)和孔容(0.508 cm^(3)/g),并且具有较大的挥发性有机化合物(VOCs)吸附性能,其正己烷、甲苯和油气的静态吸附容量分别为2.02,1.42和0.926 g/g,正己烷和甲苯的动态吸附容量分别为2.01 g/g和1.37 g/g,均远高于商业化活性炭.

紫外光-纳米TiO_2催化絮凝净化高浓度有机废水

高浓度有机废水传统处理方法是先用大量清水稀释再生化降解,处理流程较长,消耗水资源。以含高浓度苯甲酸有机废水为实验对象,研究了光照时间、絮凝剂用量、废水初始pH值、双氧水投加量、曝入空气量、TiO2用量等因素对COD脱除率的影响规律。实验发现最佳工艺条件为光照时间8 h、絮凝剂用量2%(g/g)、废水初始pH值为8、H2O2投加量2.5%(mL/mL)、曝入空气量2 L/min、TiO2用量3%(mL/mL),COD最大降解率达到69.76%,该研究为高浓度有机废水净化治理提供了理论依据。

低温等离子放电与催化剂结合方式对生物油提质的影响

为提高生物油的提质效率,在HZSM-5及Ti/HZSM-5催化的基础上引入低温等离子体技术,分析等离子体协同催化(PSC)和等离子体增强催化(PEC)等不同结合方式对精制生物油产率、理化特性、化学组成及催化剂稳定性的影响。结果表明,Ti改性和等离子体放电使精制生物油产率逐渐降低,Ti/HZSM-5(PEC)催化所得精制生物油产率较低,生物油质量分数为13. 84%,但烃类物质的分布得到明显改善;而Ti/HZSM-5(PSC)催化所得精制生物油中烃类总含量略低,但高氢碳比产物相对含量达68. 89%,理化特性较优,高位热值达到36. 52 MJ/kg; PSC方法等离子体对催化剂表面的冲击作用较强,使催化剂结焦量相对较低,Ti/HZSM-5(PSC)的结焦量较低,积分面积仅为5. 24%,催化稳定性较高。综合而言,基于Ti/HZSM-5的催化作用,PSC方法优于PEC方法。

高校“考研热”利与弊之思辨

近年来"考研热"愈演愈烈,在一定程度上有利于研究生人才的选拔,对本科生的学习也是一种促进。然而,其对高校的教育也产生了一些负面影响。对"考研热"产生的原因、利与弊进行了分析和探讨,并对"考研热"作了必要的理性思考。

垃圾焚烧炉渣级配对垃圾焚烧炉渣基免烧砖性能的影响

垃圾焚烧(waste incineration)炉渣基免烧砖是以水泥、炉渣为主要原料,混合加入掺合料、外加剂等,通过加水搅拌、成型、养护等一系列工艺所生产制造的新型环保节能砖。目的是为了优化炉渣和水泥的匹配关系,提高炉渣基免烧砖的强度性能,加大MSWI(municipal solid waste incineration)炉渣的应用范围。试验研究表明:测试炉渣的理化性质,即炉渣化学性质稳定;取粒度在0. 83~1. 7 mm的炉渣,按10%比例增加指数等质量替代水泥和砂进行试验;并将其与基准配合比进行对比;当炉渣颗粒粒度在0. 15~2. 5 mm时,免烧砖的抗压强度随着粒径的增大而提高;且粒度在0. 83~1. 7 mm抗压强度性能最优。各因素对抗压强度的影响程度为炉渣粒度>炉渣掺杂量>水灰比;炉渣掺量代替砂比例等于40%,相应的水灰比等于0. 46。试验为垃圾焚烧炉渣制备免烧砖提供初步分析,具有炉渣资源化利用价值。

剪切增稠液浸渍超高分子量聚乙烯织物的防锥刺性能

为提升超高分子量聚乙烯织物的防锥刺性能,采用剪切增稠液对织物进行浸渍复合,制备了柔性液体防护材料。采用落锤实验测试了不同密度的超高分子量聚乙烯织物及与剪切增稠液复合后织物的防锥刺性能,研究了不同质量分数剪切增稠液的流变性能和浸渍后织物的纱线抽拔性能,并分析了织物复合后的增强机制。实验结果表明:剪切增稠液的增稠效果随着分散相质量分数的增加而增强,剪切增稠液浸渍后织物的纱线抽拔力提高了3.1倍,经剪切增稠液浸渍的织物具有更好的防锥刺效果。剪切增稠液显著提高了纱线的摩擦力,并限制纱线滑移,从而具有更好的防锥刺效果。