科学前沿在非化学化工专业普通化学实验课程改革初探:以光催化技术为例

为了提高高等院校非化学化工类专业学生学习普通化学课程的效果,本文以光催化技术教学实验为例,尝试将前沿科学研究内容引入到普通化学实验中。以授课教师所在课题组新研发的WO_(3)纳米材料为例,在光催化作用下,引导学生将其应用于降解刚果红实验,并从教学设计、实验设计和教学效果等方面对该实验进行分析。实现通过科学前沿实验拓展学生的科学视野,激发学生的求知欲和探索欲。

关于师范院校应用化学专业提高化工原理课程 教学质量的反思与策略

面对师范院校应用化学专业学生“理强工弱”的特点,结合所用教材,教学设计上适当补充工程性内容培养学生工程思维,引入化工设备仪器实物图和相应知识,增加学生学习兴趣和积极性;同时,通过反转课堂和加强考核等教学手段和方法激发学生内动力,提高教学质量。

杯[4]芳烃的表面化学组装及其在气态四氢呋喃荧光传感薄膜创制中的应用

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是重要的大气污染物,严重地危害着人类健康。本文设计合成了一种末端携带反应活性硅氧烷基团的杯[4]芳烃衍生物,通过自组装和表面化学反应将其共价结合于玻璃基质表面,获得了一种杯[4]芳烃修饰玻璃基质。以此基质物理担载荧光活性物质——芘封端三聚噻吩(Py-3T),得到了一种对气相四氢呋喃具有"turn-on"及快速灵敏(26.7μg/mL)响应特性的荧光传感薄膜。实验表明:除苯和甲苯之外,其它常见有机溶剂和化学物质蒸汽对该薄膜荧光发射基本没有影响。苯和甲苯也因响应程度小、响应速度慢而难以干扰测定过程。据此,可以预期该荧光薄膜有可能在THF气体传感上获得应用。

薄膜基荧光气体传感器中的涂层化学

近年来,高性能薄膜基气体传感器的研制备受关注,所涉及的涂层化学已经成为物理化学学科发展的一个热点。传感因分析物与敏感层(涂层)物质相互作用引起薄膜特定静态及动态物理量变化而实现,因此,薄膜传感性能势必受到敏感层物质种类和敏感层微纳结构等因素影响。就薄膜基荧光传感而言,荧光敏感物质的结构和性质对薄膜传感性能起着至关重要的作用。同时,因毛细凝结、色谱效应、尺寸效应、分子间相互作用等因素的存在,敏感层微观结构也极大地影响着薄膜的传感性能。本文结合课题组近期研究工作,简要讨论薄膜基荧光气体传感器研究中的涂层化学基本问题,以及相关薄膜基荧光传感器在隐藏爆炸物、毒品、挥发性有机污染物检测/监测等方面的应用探索。最后,文章展望了薄膜基荧光气体传感器的发展前景和所面临的主要挑战。

化学镀铜技术的最新进展

概述了国内外关于超级化学镀铜填充技术的最新研究成果,主要包括应用于半导体铜互连线工艺的化学镀铜和以次磷酸钠作还原剂的无甲醛化学镀铜。介绍了不同添加剂在超级化学镀铜填充中的作用机理以及存在的问题,并提出了今后的研究方向。

不同分子量PEG的铜电镀液对电化学沉积铜行为的研究

研究了在酸性镀铜溶液中添加不同分子量的PEG对直径为50微米、深径比为1的镀层盲孔填充效果的影响.结果表明,随着PEG分子量的增加,电镀铜溶液的微孔填充力明显提高.电流密度为2 A/dm2,添加剂PEG分子量(u)超过6000时,镀液可以完全填充盲孔,镀层不出现任何空洞和缝隙.这是由于添加剂PEG能明显加强电镀铜镀液阴极极化,抑制了电镀铜的沉积.同时,PEG于镀液中的扩散系数还随其分子量的增加而降低,从而增加了SPS在微孔底部的吸附力,加速了电镀铜在微孔底部的沉积.进一步,增大PEG分子量,沉积铜膜的表面粗糙度、铜膜结晶度和电阻率均有所降低.

2,6-二氨基吡啶对EDTA体系低温化学镀铜的影响

在以乙二胺四乙酸二钠(EDTA)为络合剂、镀液温度33℃的化学镀铜体系中,研究1. 0 mg/L 2,6-二氨基吡啶对化学镀铜过程的沉积速率、镀层表面形貌以及镀层结构的影响。结果表明,2,6-二氨基吡啶在低温EDTA镀铜体系中是一种良好的加速剂,少量2,6-二氨基吡啶的添加能够将镀膜的沉积速率由3. 52μm/L提高到7. 56μm/L。线性扫描伏安法研究表明,2,6-二氨基吡啶通过促进甲醛氧化进而提高其还原铜离子的速率,最终加速化学镀的过程。SEM观察表明,2,6-二氨基吡啶的添加使得镀膜晶粒变得更加细小。XRD衍射分析证明,2,6-二氨基吡啶的添加能够改善镀膜晶体结构和镀膜性能,提高镀层质量。

双钙钛矿型La2CuMnO6的化学溶液法合成和结构表征

利用化学溶液法制备了La2CuMnO6氧化物粉体和块材,并与固态反应法所制得的样品作了比较。利用热重分析(TG)对化学溶液法前驱体混合物的热分解过程进行研究,确定了预分解温度;利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对两种方法合成的La2CuMnO6氧化物的相组成和形貌结构进行了表征。结果表明,选择合适的前驱体La(CH3COO)3.1.5H2O、Cu(CH3COO)2.1.0H2O、Mn(CH3COO)2.4.0H2O,利用化学溶液法可以在较低温度和较短时间热处理得到单相的La2CuMnO6氧化物,其晶粒平均尺寸约为200nm。

亚氨基二乙酸为络合剂的新型化学镀铜研究

本文以亚氨基二乙酸为络合剂,次磷酸钠为还原剂,在酸性条件下研究了镀液组成对化学镀铜沉积速率和镀液稳定性的影响。结果表明:化学镀铜的沉积速率随着温度、硫酸铜浓度和次磷酸钠浓度的增加而升高,随着亚氨基二乙酸浓度和镀液pH的增加而降低。极化曲线试验结果表明:随着镀液pH的降低,阴极还原峰电位正移,峰电流密度增大,加速了铜络离子的还原,提高了化学镀铜的沉积速率。采用扫描电镜和原子力显微镜观察了镀层形貌。

化学溶液沉积法制备涂层导体阻隔层用钨盐前驱体的制备和筛选

制备了[(n-C_4H_9)_4N]_2[W_6O_(19)]、过氧钨酸衍生物(APTA)和[(n-C_8H_(17))_2NH_2]_2[W_4O_(13)]3种有机钨盐,研究了这几种盐在不同溶剂中的溶解性、溶液的稳定性以及在钇稳定氧化锆(YSZ)基片上的润湿性。研究发现:[(n-C_8H_(17))_2NH_2]_2[W_4O_(13)]在丙酸中具有溶解性良好、溶液稳定性高及润湿性好的特点,而且与其它金属盐前驱体在丙酸中的配伍性好。因此,选择[(n-C_8H_(17))_2NH_2]_2[W_4O_(13)]作为钨盐的前驱体,使我们尝试用化学溶液沉积法制备涂层导体的钨基双钙钛矿薄膜阻隔层成为可能。

化学溶液沉积法La_2CuMnO_6缓冲层薄膜的制备与结构表征

根据镧、铜及锰盐在不同溶剂中的溶解性,选择合适的溶剂及镧、铜及锰盐为前驱体,配制成前驱溶液进行润湿性、稳定性及不同衬底热处理实验,成功筛选出制备La2CuMnO6(LCMO)缓冲层薄膜的前驱体,利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对化学溶液沉积法(CSD)合成的La2CuMnO6薄膜的相组成和形貌结构进行了表征。结果表明,选择合适的前驱体(La(CH3COO)3·1.5H2O、Cu(CH3COO)2·1.0H2O、Mn(CH3COO)2·4.0H2O)及SrTiO3(STO)(100)衬底,在1000℃、保温时间3h、空气气氛及总离子浓度为1.0mol/L工艺条件下制备的La2CuMnO6薄膜具有很好的c轴织构,薄膜表面较平整、均匀、无裂纹、无孔洞,分布均匀且排列致密,完全满足缓冲层对薄膜的要求。

聚多巴胺的发现、反应原理及应用

聚多巴胺发现于2007年,引起了材料表面修饰领域的广泛关注。本文首先回顾了聚多巴胺的发现过程及其形成反应机理,进而阐述了聚多巴胺在传感、癌症光热疗法、催化领域的应用现状,最后,对该领域的未来研究和应用进行了合理展望。

多配位水分子的焦磷酸锰用于电催化水氧化研究

自然界水氧化中心Mn_(4)CaO_(5)团簇中的配位水被认为在促进水氧化方面起着重要作用.许多报道模拟了Mn_(4)CaO_(5)结构并研究了其析氧反应(OER)过程,但配位水结构难以模拟,在OER过程中的具体功能尚不明确.目前,揭示配位水在OER中的具体作用存在以下挑战.首先,大多数锰基材料的配位结构,特别是表面结构是模糊的,导致结构-性能相关性难以确定.其次,在Mn位点上引入配位水时,往往不可避免地会改变Mn中心的核心结构,甚至改变Mn的化合价,这些干扰因素可能严重混淆配位水对OER的影响,不利于探究OER过程中配位水分子的作用.因此,构建一个理想的催化剂平台用于研究配位水分子在水氧化过程中的作用具有重要意义.本文提出了一种研究OER过程中配位水分子作用的有效方法,并阐明了OER过程中源于锰中心配位水分子结构-活性关系.采用水热法合成了一种结晶型焦磷酸锰(crystalline MnPi).在相同起始物料比、不同反应条件下,采用共沉淀法制备了分子式相同的非晶型焦磷酸锰(amorphous MnPi).通过X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱、热重分析和理论模拟,确定了MnPi催化剂的晶体结构(Mn_(2)P_(2)O_(7)·3H_(2)O).在0.05 mol L^(-1)pH=7.0的磷酸盐缓冲溶液中,crystalline MnPi催化剂比amorphous MnPi催化剂表现出更好的OER活性.晶体结构研究结果表明,crystalline MnPi催化剂暴露的Mn位点上含有四个配位水分子,并且相邻Mn位点通过氢键相互连接形成连续的氢键网络结构.连续的氢键网络使氧原子的电荷中和水平更高,使得crystalline MnPi催化剂中Mn^(Ⅱ/Ⅲ)转换更容易,进一步揭示了配位水在水氧化机理中扮演的重要角色.详细的电化学动力学研究、原位/非原位表面表征和理论计算结果表明,crystalline MnPi催化剂的Mn^(Ⅱ/Ⅲ)氧化过程在动力学和热力学上都比amorphous MnPi催化剂容易发生.同时,crystalline MnPi催化剂中配位水分管子有效参与了Mn(Ⅱ)到Mn(Ⅲ)的质子耦合电子转移过程,此过程是锰基体系中水氧化反应中的起始关键步骤.pH动力学实验结果表明,amorphous MnPi催化剂的Mn^(Ⅱ/Ⅲ)氧化步骤为常见的2H^(+)/le单位点过程.然而,由于crystalline MnPi催化剂表面暴露的Mn位点上存在多个配位水分子,导致crystalline MnPi催化剂的Mn^(Ⅱ/Ⅲ)氧化步骤为3H^(+)/2e双位点过程.双位点上的三个配位水分子失去三个质子生成三个OH基团,OH基团通过彼此之间以及与周围配位水分子之间的氢键来有效稳定中间体电荷,进而促进水氧化的发生.综上所述,以精心设计的催化剂平台进行对比研究,直观地观察和理解了配位水分子对电催化水氧化的重要作用,为阐明锰基催化体系中配位水分子在水氧化过程中的重要作用提供了有价值的见解.

层层自组装技术在功能薄膜材料制备中的应用

层层自组装技术在材料制备方面具有材料的尺寸、成分和形貌可控等特点,而被广泛应用于功能薄膜材料的制备.以层层自组装过程的作用力(静电作用、氢键、共价键、电荷转移相互作用和配位键等)为出发点,探讨了不同作用力对层层自组装过程的影响,及层层自组装技术在不同形貌(平面薄膜、胶囊、纳米管状等)功能薄膜材料制备上的应用.由于其具有吸附、催化、发光和光电特性等,可望在选择性催化剂、模拟细胞行为、药物缓释、生物传感器、选择性渗透薄膜及电极材料等方面应用.层层自组装技术已成为化学、物理、生物、材料和纳米科学等领域的重要手段.

PMMA人工晶状体表面的CF4/O2等离子体修饰

为了改善聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)人工晶状体的生物相容性和透光性,采用CF4/O2等离子体技术修饰其表面.通过衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、静态接触角(CA)测定、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见近红外光谱(UV-Vis)等方法进行表征,结果表明,经CF4/O2等离子体处理后,PMMA表面的含氟和含氧基团增加,其表面的亲水性增强,生物相容性改善,紫外光的隔离效率增大.因此,通过CF4/O2等离子体修饰能够有效地改善PMMA人工晶状体的性质.

新颖表面结构的脲醛树脂-聚丙烯酰胺复合微球的制备研究

将高分子微凝胶模板法应用于制备脲醛树脂[Urea-formaldehyde resin(UF Resin)]-聚丙烯酰胺[Polyacrylamide(PAM)]有机-有机复合微球材料.以PAM高分子微凝胶为模板,通过控制甲醛和尿素的缩聚反应在反相悬浮体系中进行,制备得到了具有新颖表面形貌的脲醛树脂-聚丙烯酰胺[UFResin/PAM]有机-有机复合微球,利用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、红外(FT-IR)等手段对复合微球进行了表征.实验结果表明,复合微球的表面形貌与甲醛和尿素溶液的pH值、甲醛和尿素溶液的浓度、甲醛和尿素的摩尔比、模板的组成等因素有关.可以预期,本研究方法将为制备具有特异表面形貌的有机-有机复合微球材料提供了一条有效的途径.

芘在玻璃基片表面的单层组装及其对有机铜盐的选择性传感

将多环芳烃芘经含三乙基四胺结构的连接臂化学单层组装于玻璃基质表面,制备了一种荧光薄膜材料.荧光测量结果表明,醋酸铜、酒石酸铜、柠檬酸铜等有机铜盐可以显著猝灭薄膜荧光,而且猝灭过程可逆;硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等无机铜盐对薄膜荧光影响不大;醋酸锌、醋酸铅、醋酸钴、醋酸镍等其它醋酸盐对有机铜盐的检测影响轻微.荧光寿命测定表明,醋酸铜对上述薄膜荧光的猝灭遵循静态猝灭机制.

利用和频振动光谱探索蛋白质与多肽界面结构的最新研究进展

蛋白质和多肽的界面结构在各种生物过程和技术发展中发挥着重要作用。对这些结构的深入了解对于疾病诊断、药物输送和生物材料的研究至关重要.然而,这些体系的复杂性以及分析方法的局限性限制了其深入研究.尽管X射线晶体学和低温电子显微镜等先进技术在分析蛋白质结构方面做出了重大贡献,但对于实际条件下表面结合蛋白质结构的理解仍然有限,这也为该领域带来了挑战。和频振动光谱技术已经成为分析蛋白质界面分子结构的一种强有力的手段.本文简要介绍和频振动光谱学的基本原理,探讨其在相位测量方面的研究进展,并概述了近三年(2021~2023)的研究成果,展示了和频振动光谱在揭示多肽和蛋白质界面分子结构方面的潜力:本文为进一步利用和频振动光谱探索不同类型的多肽和蛋白质在界面上的结构和功能提供了有利的支持。

聚碳酸酯工程塑料表面无铬微蚀的研究

利用无铬且低环境污染的MnO2-H2SO4-H3PO4-H2O微蚀体系,研究了微蚀液的组成、微蚀时间及温度对聚碳酸酯塑料表面微蚀效果的影响。利用扫描电镜、表面粗糙度、接触角及粘结强度测定,对微蚀效果进行评价。结果表明,当微蚀溶液中V(H2O)∶V(H3PO4)∶V(H2SO4)为1∶1∶3.4,80 g/L MnO2,θ为60℃,微蚀t为10 min时,可以获得较好的表面形貌,聚碳酸酯基板表面与水的接触角由95.2°降低为44.7°,基板表面由明显的憎水性变为亲水性,其粘结强度达到0.88 kN/m,微蚀效果比较理想。

SAPO-5分子筛的合成技术及应用

讨论了影响SAPO-5分子筛合成的重要因素,对SAPO-5分子筛以及掺杂金属离子的SAPO-5分子筛催化剂在催化领域的应用进行了归纳,以期对影响SAPO-5分子筛合成的因素和掺杂金属离子的SAPO-5分子筛催化剂的性能有比较全面的认识。还对SAPO-5分子筛在择形催化、材料制备、吸附和分离、载体等领域的应用前景进行了展望。