立方体纳米氧化亚铜反应动力学的理论及实验研究

为了探究纳米多相反应过程的动力学行为,本文通过液相还原法可控合成了粒度为55 nm的立方体氧化亚铜（Cu₂O）。基于纳米与块体Cu₂O的区别,采用原位微量热技术获取Cu₂O体系与HNO₃反应过程的热动力学精细信息,结合热动力学原理及动力学过渡态理论计算得到Cu₂O反应动力学参数,并建立立方体动力学模型讨论并佐证动力学实验结果。结果表明,纳米Cu₂O的反应速率常数大于块体,而表观活化能、指前因子、活化焓、活化熵和活化Gibbs自由能均小于块体;随着温度的升高,纳米Cu₂O的反应速率常数和活化Gibbs自由能均增大。动力学模型表明影响反应动力学参数的主要因素为：偏摩尔表面焓影响表观活化能,偏摩尔表面熵影响指前因子,偏摩尔表面Gibbs自由能影响反应速率常数。本文为纳米材料多相反应动力学参数的获取和分析应用提供了一种普适的理论模型和实验方法。     

化学教育专业硕士课程群建设研究

培养目标决定了课程内容的选取与设置,为了进一步提高课程质量,全方位提升化学教育专业硕士的培养水平,迫切需要对原课程内容多、繁、杂等问题进行整改。本文重新整合与构建了5个课程群,包括教育理论、学科知识、教学技能、教学研究、教学实践等,并以案例教学为核心。     

N,N,O,O-四齿配体-钯(Ⅱ)配合物的生成反应热动力学及在Suzuki反应中的催化活性

合成了新型双齿配体5-羟基-1-(6-氯吡啶-2-基)-1H-吡唑-3-羧酸甲酯及其钯配合物并进行了表征. 通过微热量计测定计算了配合物形成的热力学和动力学参数, 计算结果显示, 该配合物极易形成, 在空气和溶液中稳定, 可以用作Suzuki反应的催化剂. 使用1%(摩尔分数)的催化剂, 以2倍量的氢氧化钾为碱, 乙醇-水为溶剂, 在120℃微波加热2 min, 使具有不同电子和空间效应的溴代芳烃和苯硼酸或对甲氧基苯硼酸反应, 偶联产物的分离产率可以达到80.7%~95.9%. 氯代芳烃也以合适的产率得到偶联产物.     

以马来松香丙烯酸乙二醇酯为交联剂的咖啡因分子印迹电化学传感器

以咖啡因为模板分子, 含菲环骨架的马来松香丙烯酸乙二醇酯为交联剂, 甲基丙烯酸为功能单体, 在玻碳电极表面以自由基热聚合的方式制备分子印迹聚合物敏感膜, 构建了测定咖啡因的新型分子印迹膜电化学传感器. 通过循环伏安法、 差分脉冲伏安法及电化学交流阻抗法研究了传感器对咖啡因的响应特性. 结果表明, 在最佳的实验条件下, 传感器的峰电流与咖啡因浓度在3.00×10^-3~2.73 mmol/L范围内呈现良好的线性关系, 检出限(S/N=3)为1.12×10^-4 mmol/L. 传感器具有良好的选择性和重现性. 将该传感器用于可口可乐饮料中咖啡因含量的测定, 平均回收率为98.7%.     

三聚磷酸二氢铝与有机胺的插层反应特征

采用IR、XRD、SEM、EDS、DT-TG和滴定实验等技术手段研究主体三聚磷酸二氢铝(ATP)与客体甲胺、乙胺、正丙胺和正丁胺等有机胺的插层反应特性。 实验结果表明,ATP与甲胺、乙胺、正丙胺、正丁胺发生了化学反应,有机胺中的N与ATP层间-OH上的H形成配位键。 这些有机胺通过插层反应改变了ATP的酸性、层间距和热分解温度,但没有改变颗粒的层状形貌。 层间距从0.795 nm增大至1.71 nm,层间距d与有机胺的碳原子数Cn呈线性关系：d=0.229Cn+0.811,R2=0.9986。 有机胺分子链越长则越具有剥离倾向。     

表面缺陷α-Fe_2O_3(001)纳米片双活性位点类芬顿催化剂用于降解污染物（英文）

纯Fe2O3表面活性位点较少具有较低的催化活性限制了其在多相芬顿催化体系中的应用。通常采用元素掺杂、贵金属负载以及与其它化合物质复合等改性措施来提升催化活性,然而这些措施存在催化剂制备复杂,制备成本高以及催化剂的精细结构难以精准控制等问题。因此,本文提出在α-Fe2O3表面引入氧空位缺陷构筑双活性位点(Fe2+和氧空位)用于促进H2O2分解提高降解污染物降解效率。实验结果发现α-Fe2O3-x-330/H2O2体系具有较宽的pH使用范围(pH=2～10)。当pH=4时,罗丹明B的降解速率常数为0.834 h-1,而且催化剂具有磁性,易回收重复使用。催化机理研究表明氧空位缺陷α-Fe2O3-x催化剂的氧空位和Fe2+两种活性位点均可促进H2O2分解,而且氧空位的引入有利于污染物在催化剂表面的吸附进一步提高催化性能。     

表面缺陷α-Fe2O3(001)纳米片双活性位点类芬顿催化剂用于降解污染物

纯Fe₂O₃表面活性位点较少具有较低的催化活性限制了其在多相芬顿催化体系中的应用。通常采用元素掺杂、贵金属负载以及与其它化合物质复合等改性措施来提升催化活性,然而这些措施存在催化剂制备复杂,制备成本高以及催化剂的精细结构难以精准控制等问题。因此,本文提出在α-Fe₂O₃表面引入氧空位缺陷构筑双活性位点（Fe²⁺和氧空位）用于促进H₂O₂分解提高降解污染物降解效率。实验结果发现α-Fe₂O_3-x-330/H₂O₂体系具有较宽的pH使用范围（pH=2~10）。当pH=4时,罗丹明B的降解速率常数为0.834 h^-1,而且催化剂具有磁性,易回收重复使用。催化机理研究表明氧空位缺陷α-Fe₂O_3-x催化剂的氧空位和Fe²⁺两种活性位点均可促进H₂O₂分解,而且氧空位的引入有利于污染物在催化剂表面的吸附进一步提高催化性能。     

SiO2@松香基阳离子交换树脂对水中微量Cd吸附

以硅胶为核,马来海松酸丙烯酸乙二醇酯和甲基丙烯酸为功能单体,采用涂覆悬浮聚合法合成了核壳型SiO₂@松香基阳离子交换树脂(SiO₂@RCER),研究了其对水中微量Cd²⁺的静态吸附性能。结果表明,在Cd²⁺溶液浓度为0.5 mg·L^-1,pH=6.0,温度为303 K,吸附剂用量为10 g·L^-1时,Cd²⁺去除率可达到100%;SiO₂@RCER对Cd²⁺的吸附符合准二级动力学方程以及Langmuir吸附等温线,表明吸附过程为单分子层化学吸附。吸附前后材料的XPS图谱表明:SiO₂@RCER对Cd²⁺吸附主要涉及Na⁺以及溶液中的Cd²⁺的阳离子交换。该吸附剂在对Cd²⁺、Pb²⁺浓度超标的矿区废水吸附处理后,高毒重金属浓度均达到国家生活饮用水水源水质一级标准(CJ3020-93),其他离子浓度也有所降低。     

腰果酚键合硅胶固定相的制备及其色谱性能北大核心CSCD

天然产物作为一种绿色低毒、来源广泛、功能位点丰富的单体,已被广泛应用于色谱固定相的研制与开发。该文以天然可再生资源腰果酚为配体,通过一步法开环反应将其接枝到由γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)修饰的硅胶上,制备得到腰果酚键合硅胶固定相。利用傅里叶红外光谱、元素分析、热失重分析和N_(2)吸附脱附实验对固定相进行表征,结果表明成功制备了腰果酚键合硅胶色谱固定相。采用Tanaka实验试剂、烷基苯、多环芳香烃、苯酚类化合物和芳香族位置异构体为探针评价其分离性能和保留机制,并与C_(18)柱进行对比。研究发现,腰果酚键合固定相除疏水作用外,还具有π-π和氢键作用。基于上述保留作用,腰果酚键合硅胶固定相对测试探针表现出良好的分离性能。重复进样10次,各探针保留时间的RSD为0.052%~0.079%,峰面积的RSD为0.104%~0.847%,峰高的RSD为0.081%~0.272%,表明该色谱柱具有良好的重复性和稳定性。此外,腰果酚键合硅胶色谱柱对中药喜树果和吴茱萸果的粗提物具有良好的分离性能,验证了其在实际样品分析中的巨大潜力。将天然产物腰果酚用于色谱固定相的制备,为分离纯化喜树碱和吴茱萸提供了新的方法,同时拓展了腰果酚在色谱分离材料方面的应用。