工程教育专业认证背景下《高分子化学综合实验》中的互动式教学模式的构建

工程教育认证标准强调以学生为中心、以学生学习产出为导向和教学质量持续改进的教育理念。《高分子化学综合实验》是本校材料科学与工程学院开设的本科生专业基础课之一,是培养具有创新意识的专业型人才的重要实践环节。本文针对目前教学体系中存在的问题,探讨了教学模式改革的途径。在以学生为本的前提下,教学团队通过精细化教学环节,采用灵活的教学手段和应用合理的教学反馈机制,建立一套科学的互动式教学模式,促进学生在实验理论知识、实验技能、实验安全等方面的综合知识要点的学习过程中,能够不断的探索和创新来挑战传统知识体系,最终成为国际认可的高分子材料与工程专业人才。     

193 nm激光引发PET表面的化学接枝

将聚对苯二甲酸乙二醇酯[Poly(ethylene terephthalate), PET]材料置于氨气气氛中, 利用激光光子同时激发材料表面及氨气形成自由基, 用激光引发反应并促进氨基在材料表面的接枝. 改性后的测试结果表明, 材料表面粗糙度没有显著变化, 但水接触角的减小表明表面化学结构发生了某种变化. 傅里叶变换红外光谱(FTIR/ATR)图谱在3352和1613 cm-1处出现了新的氨基吸收峰, 证实了表面接枝了氨基. 同时X射线光电子能谱(XPS)也证明了材料表面C—N键的存在, 其C1s结合能为285.5 eV, N1s为398.9 eV. 飞行时间二次离子质谱(Tof-SIMS)也检测到含氨基的分子碎片, 其碎片成像图显示接枝仅发生在激光辐照部位. 实验结果表明, 激光能在生物材料表面进行局部区域的选择性接枝.     

高比能锂离子电池高电压电解液的设计

自便携式电子设备以及电动汽车问世后,锂离子电池储能设备已经难以满足当前的生活与生产需求.锂离子电池作为商业储能设备市场的主要占有者,正朝着更高的能量密度、更长久的使用寿命以及更高的安全性能等方向发展.虽然通过提高锂离子电池的截止电压可以达到提升电池重量密度和体积密度的效果,但电池体系在高电压下将非常不稳定,这将导致锂离子电池的循环性能迅速衰减.同时,大量的电解液分解产物的堆积,导致电池的界面阻抗上升.另一方面,气体的生成形成了电池的安全隐患.本文针对高电压电解液的溶剂设计和电解液添加剂设计两个方面,回顾了过去一段时间里高电压电解液的发展.根据当前的理论研究基础,提出了高比能锂离子电池电解液的设计重心和未来该领域的主要研究方向.     

杂环化聚丙烯亚胺树状聚合物负载钌铑双金属纳米粒子的制备及在催化丁腈橡胶氢化中的应用

以十五元三烯氮杂大环改性的不同代数聚丙烯亚胺树状聚合物(Gn-M,n=2,3,4)为模板,通过共络合-还原方法制备了一系列钌/铑双金属纳米粒子[Gn-M(RuxRh100-x)DTNs,x为Ru摩尔分数],并将其应用于丁腈橡胶(NMR)的催化氢化.用紫外-可见光谱(UV-Vis)、X射线衍射分析(XRD)及X射线能谱(EDS)表征DTNs的金属组成和结构,结果表明,DTNs上的双金属离子被还原成金属单质并负载于Gn-M上;粒度分析结果表明,G2-M(Ru50Rh50),G3-M(Ru50Rh50)和G4-M(Ru50Rh50)DTNs的平均粒径分别为7.5,8.1和4.5 nm.凝胶测试及核磁共振波谱(1H NMR)结果表明,Ru/Rh DTNs催化剂对丁腈橡胶的催化氢化反应具有良好的选择性.当以G4-M(Ru30Rh70)DTNs为催化剂时,NBR的氢化度最高可达99.51%,循环使用2次后,丁腈橡胶的氢化度仍可达到90.58%.     

长链超支化聚酯改性纳米SiO_2及其在丁苯橡胶中的应用

利用二乙醇胺和丙烯酸甲酯合成的N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯作为AB2型单体,以纳米SiO_2为核,通过其表面羟基与单体的反应,制得SiO_2接枝超支化聚酯的纳米粒子(SiO_2-HBP);再利用超支化端羟基与α-己内酯进行开环反应,合成了含柔性长链的二氧化硅-长链超支化聚酯杂化物(SiO_2-HBP-L);然后将杂化物与丁苯橡胶共混,制备了SiO_2-HBP-L/SBR纳米复合材料.FTIR、XPS和TGA测试证实改性后纳米SiO_2表面接枝了含长链超支化聚酯.SEM测试结果表明,相对于未改性的纳米SiO_2,SiO_2-HBP-L在乙醇和橡胶基体中分散性较好,且改性后纳米SiO_2与复合材料的相容性明显提高.硫化性能测试表明,SiO_2-HBP-L能大大缩短胶料的正硫化时间,增大总交联密度;同时SiO_2-HBP-L/SBR纳米复合材料的力学性能和耐磨性能有较大的提高,很好地实现了补强.     

改性SiO2载体对邻菲咯啉钌荧光特性及氧敏感荧光膜性能的影响

为提高极性荧光指示剂Ru(dpp)₃Cl₂在非极性硅橡胶中的分散性,以沉淀白炭黑、气相白炭黑和甲基MQ树脂,载负荧光指示剂Ru(dpp)₃Cl₂,再填充到二甲基硅橡胶(PDMS)中,制备氧敏感荧光膜.以分光光度计和荧光光谱仪,研究载体种类对Ru(dpp)₃Cl₂的吸附性、荧光特性及氧敏感荧光膜性能的影响.白炭黑载负Ru(dpp)₃Cl₂的荧光发射光谱相对其稀溶液约红移20 nm.载体表面的甲基可减弱SiO₂载体对Ru(dpp)₃Cl₂分子的吸附性和相互作用,减少荧光发射光谱的红移12 nm,提高荧光强度近10倍.白炭黑有助改善Ru(dpp)₃Cl₂在PDMS中的分散性和氧敏感荧光膜的荧光输出和猝灭比,尤以MQ树脂的效果最为显著.     

铝试剂荧光光谱法测定核酸

对铝试剂在不同pH值下的荧光光谱特征进行了研究,发现pH4．04的Britton-Robinson缓冲介质中,DNA使铝试剂的荧光光谱发生紫移,且荧光强度与DNA的量呈线性关系。确定了最佳反应条件,DNA、ctDNA、yRNA、fsDNA的工作曲线分别为△F=18、4ρ 4．9、△F=11．7ρ 5．6、△F=9．5ρ 22．8、△F=7．9ρ 23．5(μg／mL),其线性范围宽,灵敏度较高,并可用于实际样品的测定。     

用衍射光栅和CCD测量透明材料折射率

介绍了一种基于衍射光栅干涉和CCD图像测量的测量透明材料折射率的方法。这种方法使用的仪器少,操作简单,配合CCD与图像处理的运用,尝试的两种测量方案都使精度能够达到10^-4。两种测量方案对同一玻璃基片的测量结果基本吻合,而第二种测量方案的测量精度要优于第一种,这是因为就我们目前的实验条件而言,CCD判别条纹移动的精度对折射率测量的影响要小于角度测量精度对之的影响。该方法还可以测量各向同性透明薄膜样品的折射率,为探索新型有机薄膜的折射率及其有关特性提供便利的手段。讨论了测量的基本原理和样品的测量结果,并对实验方法误差进行了分析。