面向21世纪的基础数学——美国全国数学督学理事会的意见

面向即将来临的21世纪,中小学数学中所强调的基础知识和基本能力应如何调整?这个问题势必引起数学教育界的研究。前些时候美国全国数学教师联合会(the National Council of Teachers of Mathematics,简写为NCTM)批准了美国全国数学督学理事会(the National Council of Supervisors of Mathematics,简写为NCSM)的一份关于面向21世纪的基础数学的意见书。从这份文件可以看出美国数学教育界当前对中小学数学调整问题的主要意见。译者摘译了这份意见书的部分内容以供读者参考。     

氧化铁对铂在碱性介质中催化氧化甲醇的促进作用

Pt催化剂是电催化领域用途最为广泛的贵金属催化剂.Pt资源稀缺,价格昂贵,同时它的物理化学特性又决定了其在多种催化反应中难以被替代.在质子交换膜燃料电池的小分子醇类电氧化过程中,难免存在Pt的毒化现象,其催化性能有待进一步提升.因此,围绕着Pt催化剂纳米结构的设计、抗毒性及反应机理的探索一直是电催化研究面临的重要课题.目前,已被广泛认可的提高Pt催化性能的方法之一是引入第二种金属,通过金属间协同效应(双功能机理)、张力效应或电子效应等对Pt的催化行为进行改性.对于由双/多金属组成的纳米结构催化剂,无论是协同效应还是电子效应,催化活性的提高都需要金属间有丰富的接触界面和恰当的邻近状态.通过调变两组元的种类、原子比和接触状态等可以实现对金属-金属界面的调控,进而调变催化剂性能.除金属助剂外,金属氧化物对Pt催化剂的助催化作用也引起广泛关注.由于金属氧化物与Pt之间的密切接触作用,氧化物的形貌特点对Pt的催化性能可产生重要影响.到目前为止,有关催化剂形貌效应的研究主要集中于贵金属纳米颗粒上(Pt,Au,Pd等),但关于金属氧化物载体/助剂的形貌对贵金属催化性能影响的研究尚不多.具有明确形貌的金属氧化物载体/助剂,暴露的晶面不同,表面原子的配位状态也不同,从而造成与之密切接触的Pt的性质发生改变.因此,金属氧化物的表面性质以及Pt-金属氧化物的界面性质将对电催化性能产生重要影响,深入阐释贵金属-金属氧化物的表/界面性质以及建立有效的构效关系,对设计和制备高效电催化剂具有一定的指导意义.为了提高Pt基催化剂活性、抗CO中毒能力以及稳定性,本文采用共沉淀法和水热法分别制备了纳米棒和六边形纳米片状的Fe2O3作为Pt催化剂的助剂,考察了助剂形貌对Pt催化剂在碱性介质中催化氧化甲醇的促进作用.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱以及电化学技术对催化剂进行了表征.结果显示,Fe2O3的存在能显著提高Pt催化剂在碱性介质中对甲醇氧化的电催化性能,而且以Fe2O3纳米棒为助剂制备的Pt-Fe2O3/C-R催化剂催化活性以及稳定性比Fe2O3纳米片为助剂制备的Pt-Fe2O3/C-P催化剂更高.这种促进效应可能与助剂Fe2O3的形态有关.Pt-Fe2O3/C-R催化剂中Pt的质量比活性为5.32 A/mgPt,本征活性为162.7 A/m2Pt,分别是Pt-Fe2O3/C-P催化剂的1.67和2.04倍,是商业PtRu/C样品的4.19和6.16倍.协同效应和电子效应是Pt催化性能提升的主要原因.此外,Pt-Fe2O3/C-R样品中高价态Pt的含量较高,可能也是加速甲醇氧化反应动力学的原因之一.高价态的Pt可能会增强甲醇分子在Pt表面的吸附强度,促进Pt上甲醇氧化反应初始步.这些发现不仅可对甲醇电催化氧化机理有了更深的理解,而且对设计和制备高性能甲醇氧化电催化剂也具有一定的指导意义.     

强碱性树脂IRA-400对富马酸吸附性能的研究

通过静态吸附试验,研究了强碱性树脂IRA-400对富马酸的吸附性能。结果表明,该树脂与弱碱性树脂IRA-94相比,受pH值影响较小,在pH=3.5时,该树脂对富马酸具有较好的吸附性能,其静态饱和吸附容量为1.466mmol/g湿树脂;该树脂对富马酸的吸附等温线符合Freundlich等温方程,在298.15K,308.15K和318.15K下的相关系数R2均大于0.99,方程的特征参数n1,属"优惠吸附";吸附过程ΔG0,ΔS0,ΔH0,表明此反应过程是放热的,自发进行的,降低温度有利于吸附反应的发生;吸附动力学研究表明,IRA-400树脂对富马酸的吸附过程主要受液膜扩散控制。     

Isolation and Characterization of Two Novel Gene Encoded Alkaline Esterases from an Alkaline Soil Metagenomic Library

<正>The development of industrial biotechnology has created an increasing demand for alkaline lipolytic enzymes with functional diversity.In this study,an alkaline soil metagenomic library was constructed to search for new lipolytic enzymes.Two novel gene encoded alkaline esterases(designated as estA and estB) were isolated by functional screening from the library.The estA gene consisted of 834 bp and coded for 277 amino acids with a molecular mass of 29998.Amino acid sequence homology analysis indicates that EstA belongs toα/βhydrolase fold family 4.4(abH4.4),with EstA being the smallest member of that family yet reported.The estB gene consisted of 1185 bp and encoded 394 amino acids with a theoretical molecular mass of 40090.Its conserved domain analysis shows that EstB belongs to the GDSL hydrolase superfamily.Both EstA and EstB exhibit only moderate identity(38%) in amino acid sequence to the known lipolytic enzyme genes in the database.The two genes were respectively expressed in Escherichia coli and the protein products were purified for functional characterization.While the expressed EstA did not exhibit the functional properties that were superior to those of other esterases previously reported,the EstB was stable at temperature up to 45℃and its maximum activity was measured to be 53.6 U/mg at pH=10.Both the enzymes have further enriched the diversity of the lipolytic enzymes database and also appear to be promising biocatalysts for potential biotechnological application.     

超临界水中甲酸降解过程实验研究

在550℃~650℃,24 MPa~30 MPa,反应停留16 s~46 s的条件下,对初始浓度0.05 mol/L~0.70 mol/L的甲酸溶液在超临界水中的降解过程进行实验研究。结果表明,甲酸降解的气体产物为H2、CO2和CO,其中H2、CO2为主要产物。高温有利于甲酸降解和H2生成。温度较高(600℃)时,压力变化对甲酸降解无明显影响。在一定范围内延长反应时间可提高气体产物中H2的体积分数和碳气化率。甲酸初始浓度对甲酸降解机理有重要影响,浓度较低(0.1 mol/L)时,甲酸降解主要包含脱羧反应和脱羰反应两条反应路径,其中脱羧反应为主反应路径;浓度较高时则有许多副反应发生。碱性添加剂不利于甲酸降解生成H2。     

碱性季铵盐“一锅法”催化合成四氢苯并[b]吡喃的水相反应研究

报道了以2-二甲氨乙基苄基二甲基氯化铵为催化剂,在水相介质中"一锅法"催化芳醛、丙二腈和5,5-二甲基-1,3-环己二酮合成2-氨基-3-氰基-4-芳基-7,7-二甲基-5-氧代-4H-5,6,7,8-四氢苯并[b]吡喃的方法.该法具有产率高、反应时间短、操作简便、对环境友好、催化剂可重复使用等优点.     

Fe-Ni 共掺杂 ZnO 的制备及其光催化降解甲基橙活性

 采用溶液法制备了 Fe-Ni 共掺杂 ZnO 光催化剂, 并运用 X 射线衍射、扫描电镜和原子发射光谱等对催化剂进行了表征. 以甲基橙 (MO) 为模型污染物, 评价了样品的光催化活性, 考察了甲基橙初始浓度及其 pH 值, 以及催化剂用量等对光催化反应性能的影响. 结果表明, Fe-Ni 共掺杂降低了 ZnO 的结晶度, 并促进了晶粒的长大. 光催化降解反应表明, Fe-Ni 共掺杂显著提高了 ZnO 光催化降解甲基橙的活性, 当催化剂用量为 0.6 g/L, 经 120 min 紫外光照射时, 可使甲基橙溶液 (10 mg/L) 降解率达到 93.5%. 关键词：铁; 镍; 共掺杂; 氧化锌; 光催化; 甲基橙; 降解     

衍生气相色谱-质谱法测定水中氯代酸性除草剂

采用H2SO4加入法改变了酸性除草剂在水中的存在状态,对碱性活化点的存在与消除进行了分析,同时对不同试剂的萃取效率进行了对比,建立了衍生气相色谱-质谱法测定水中10种氯代酸性除草剂的方法。化合物检出限均低于10.0 ng/L,回收率范围为60%～120%。     

接枝微球PMAA-HEMA/NVP对溶菌酶的吸附行为与吸附机理

采用反相悬浮聚合法制备了甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)的交联共聚微球HEMA/NVP,然后采用"接出"法,实施了甲基丙烯酸(MAA)在交联微球表面的接枝聚合,制得了接枝微球PMAA-HEMA/NVP.以溶菌酶(LYZ)为模型碱性蛋白,深入研究了接枝微球PMAA-HEMA/NVP对碱性蛋白的吸附性能与吸附机理.测定了微球PMAA-HEMA/NVP的zeta电位,考察了PMAA接枝度、介质pH值及离子强度等因素对体系吸附性能的影响.结果表明,在较大的pH范围内,接枝微球PMAA-HEMA/NVP的zeta电位为绝对值较大的负值,即其表面携带有高密度的负电荷.在强静电相互作用的驱动下,接枝微球PMAA-HEMA/NVP对溶菌酶表现出很强的吸附能力.随介质pH值的增高,接枝微球对溶菌酶的吸附容量呈现先增大后减小的变化趋势,在与溶菌酶等电点接近的pH值处(pH=9),具有最大的吸附容量(90mg.g-1);离子强度对接枝微球的吸附能力也有较大的影响,当pH9时,溶菌酶吸附容量随NaCl浓度的增高而减小;当pH9时,吸附容量随NaCl浓度的增高而增大.     

磁性碳纳米管吸附去除水中甲基橙的研究

采用高温催化裂解法制备碳纳米管,对其用浓硝酸氧化法进行纯化处理,并用化学共沉淀方法制备了磁性碳纳米管(简称磁性管)。利用场发射扫描电子显微镜对磁性管进行了表征。将磁分离技术应用于碳纳米管吸附性能研究,探索碳纳米管负载磁性颗粒后对甲基橙的吸附性能,寻找最佳实验条件,对吸附质溶液进行紫外-可见吸收光谱分析。同时,进行了磁性管的脱附和再吸附性能研究。