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.

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.

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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.

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。

ZnO和ZnO/C光催化涂料的制备及其去除NO性能研究

以乙酸锌为原料、无水乙醇为溶剂、二乙醇胺为络合剂,通过溶胶-凝胶法制得前驱体,将该前驱体分别在空气和N_2气氛中煅烧,制备ZnO和ZnO/C两种光催化剂。以硅溶胶/硅酸钾溶液与氟碳乳液为基料制备ZnO和ZnO/C两种光催化涂料。通过XRD、SEM、UV-Vis等手段对两种光催化剂进行表征,并测试涂料的性能及涂料去除NO的效果。结果表明:ZnO/C中C的质量含量为8.0%;ZnO和ZnO/C中的ZnO均为六方纤锌矿结构,ZnO/C中ZnO形貌呈六方纤维状;ZnO/C的比表面积为24.5 m^2/g,光吸收边为408 nm,对应禁带宽度2.96 eV。光催化测试结果表明,在氙灯照射70 min时,质量掺量为1.0%的ZnO和ZnO/C光催化涂料对NO的去除率分别为37.8%和77.5%。

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。

秸秆灰物相分离及硫酸钾镁肥的制备

以发电厂秸秆灰为原料,用水溶法得到含钾溶液,继而用萃取法分离溶液中的钾与钠,最终获得钾镁肥。确定了水溶法制备含钾溶液的优化工艺参数,即水灰质量比为4∶1、浸取温度为60℃、浸取时间为60 min,在此条件下提钾率达到80.74%。通过正交实验获得萃取分离法制备钾镁肥的优化工艺条件,即萃取剂三正丁胺与正丁醇的体积比为1∶2.5、萃取剂(有机相)与含钾溶液(无机相)的体积比为1∶2、萃取时间为2 h、萃取温度为60℃,在优化工艺条件下制备的钾镁肥符合钾镁肥国家标准,并优于优等品指标。

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。

酸碱组分比例对磷酸钾镁水泥性能的影响

通过测试磷酸钾镁水泥（MKPC）浆体的水化温度、MKPC硬化体的抗压强度和早期水稳定性，分析MKPC硬化体的物相组成和显微结构，研究了酸碱组分比例对掺复合缓凝剂的MKPC性能的影响．结果表明：酸碱组分比例对掺复合缓凝剂的MKPC的抗压强度和早期水稳定性影响显著，存在最佳酸碱组分比例（质量比1：3．0～1：2．5），可使MKPC硬化体的抗压强度和水养护剩余强度率最高；复合缓凝剂能有效控制MKPC浆体的早期水化反应速度；掺复合缓凝剂的MKPC的最佳酸碱组分比例较掺硼砂缓凝剂的MKPC降低509／6以上，成本降低25％以上；酸碱组分比例匹配的MKPC硬化体中水化产物生成量高，水化产物晶体生长完好，缺陷少，硬化体有较完善的孔结构．

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。

秸杆/卤水低碱复合墙体材料的研究

利用制盐卤水和石灰合成低(水化)碱性MgO粉体,再与秸杆、卤水复合制成秸杆胶凝复合材料,研究碱性环境对这种复合材料结构与性能的影响.结果表明:控制沉淀反应终点pH<10.0,可保证MgO粉体具有较低的水化碱性;强碱性环境(pH>12.0)对秸杆纤维有较强的侵蚀作用,对其复合材料的凝结和力学性能有较大的影响;低碱性(pH<10.0)镁氯胶凝材料与秸杆纤维有良好的适应性;随着秸杆纤维掺量的增加,复合材料的孔隙率增加,抗折、抗压强度下降,尺寸较小、较大的秸杆纤维分别对复合材料抗折、抗压强度的影响较为明显.