关于全国大学生数学竞赛决赛试题的解析与思考

本文对二道全国大学生数学竞赛决赛试题(数学类)给予了诠释与解析.     

非晶CS/RB纳米薄膜的荧光性质

采用低真空物理气相沉积法制备单组份氰基对称二苯代乙烯(CS)纳米薄膜和罗丹明B(RB)纳米薄膜以及CS/RB叠层纳米薄膜。使用荧光分光光度计、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征薄膜样品的荧光性质、结构和表面形貌。与粉末晶态样品相比,薄膜样品的荧光发射峰数量变多,发射波长范围拓宽到120 nm。有机小分子的非晶聚集态和纳米叠层结构的的纳米效应导致了样品的荧光性质的变化。     

单体性质对樟脑醌/胡椒环光引发活性的影响

采用实时红外光谱仪(RT-FTIR)研究了单体结构、单体配比以及活性稀释剂结构对樟脑醌(CQ)/胡椒环(BDO)引发的光聚合动力学的影响,结果发现,UDMA虽然黏度较低,但是易发生链转移反应且在聚合体系中含量较高(70 wt%),可作为氢给体猝灭激发态CQ,从而影响CQ和BDO之间的相互作用.Bis-GMA虽然黏度大,但是反应活性高,当其与少量具有给氢能力的活性稀释剂TEGDMA配合使用时,不仅对聚合体系的反应活性影响较小,而且可显著降低体系的黏度,大大提高自由基的活动能力,有利于改善CQ/BDO的引发活性.     

“活”的α-甲基苯乙烯共聚物:聚合反应新化学和材料工程新技术

高于临界聚合反应温度时,α-甲基苯乙烯(AMS)单体和其聚合物处于聚合-解聚平衡.基于AMS聚合物在受热时可裂解生成大分子链自由基的特性,提出了含AMS结构单元的共聚物是一种"活"的,可作为大分子自由基引发剂的概念,并通过实验对AMS共聚物的引发性能和应用进行了研究.首先,合成了AMS与(甲基)丙烯酸酯类单体、丙烯酸、苯乙烯和马来酸酐等的共聚物.然后以上述共聚物为大分子引发剂,在90℃引发(甲基)丙烯酸酯类单体和苯乙烯等的本体聚合、溶液聚合和乳液聚合,得到了嵌段共聚物.用ESR谱证明了AMS的共聚物在加热时能裂解生成以碳原子为中心的大分子链自由基.此外,在聚合物的熔融共混中,AMS分解产生的大分子链自由基通过偶合反应形成接枝链,原位生成相容剂.AMS共聚物还可以对碳纳米管及无机粒子进行表面原位接枝改性.AMS共聚物是一类无小分子残留的绿色自由基引发剂,可以用于低成本制备两嵌段共聚物,也可以用于聚合物的熔融共混增容.     

溶剂热法制备立方状ITO粉体及其电性能

以乙二醇、乙醇为溶剂通过溶剂热法制备出立方状ITO纳米粉体,研究了反应时间、NaOH浓度对ITO纳米粉体形貌的影响,并讨论了溶剂体积比、NaOH浓度对ITO粉体导电性的影响及机理。结果表明：采用乙二醇与乙醇做溶剂,V_EG：V_EtOH=4：1时,制备出分散性良好的立方状ITO纳米粉体,平均粒径为10.7 nm,且其XRD衍射峰强度比I₄₀₀/I₂₂₂最高为0.380;乙二醇与乙醇做溶剂,V_EG：V_EtOH=4：1,且NaOH浓度为0.275 mol·L^-1时,粉体电导率最高为46.75 mS·cm^-1。     

Eu（TTA）3AA-NBR/PVP同轴超细纤维的制备及荧光性能研究

用同轴静电纺丝制备了含有稀土铕配合物(Eu(TTA)3AA)的芯-壳结构的丁腈橡胶/聚乙烯吡咯烷酮(NBR/PVP)超细荧光纤维。考察了在外层PVP纺丝参数不变的情况下,改变芯层丁腈橡胶纺丝液的纺丝速度、Eu(TTA)3AA含量等对纤维形貌的影响。通过研究Eu(TTA)3AA-NBR/PVP同轴超细纤维中Eu(TTA)3AA微观结构、含量与纤维的荧光性能之间的关系,发现在同轴纤维形成过程中由于溶剂的快速挥发可使Eu(TTA)3AA形成无定形结构,进而在纤维中形成分子簇级别的分散,在Eu(TTA)3AA含量为30%时,同轴纤维比Eu(TTA)3AA粉末的荧光强度提高了2倍。     

模板-聚合法Pd/Al2O3催化剂制备及其蒽醌加氢性能研究

以丙烯酸铵为模板剂,由油柱成型法制备了系列球形Al2O3载体,采用XRD、BET等分析测试手段对其晶体结构、比表面积、孔容和孔径分布进行了表征,结果表明,600℃焙烧的球形γ-Al2O3载体具有介孔结构,并且比表面较不使用模板剂的样品有大幅度增加。焙烧温度升至960℃得到δ-Al2O3,介孔结构消失,但由于结构记忆效应,载体的大表面特性得以保持。以δ-Al2O3为载体制备Pd/Al2O3催化剂,采用氢-氧滴定(HOT)方法测定发现,比表面的增加显著提高了Pd金属的分散度,从而大幅度提高了催化剂的蒽醌加氢活性,氢化效率最高可达10.5 g.L-1。     

三维介孔氨基三亚甲基膦酸锆的合成及其担载铁催化剂的甲醛催化氧化活性

以氧氯化锆和氨基三亚甲基膦酸(ATMP)为原料合成了一种新型介孔材料氨基三亚甲基膦酸锆(NTAZP)。使用XRD、FTIR、TG-DTA和SEM等手段对所合成的介孔材料进行了结构表征和形貌分析。然后以NTAZP为载体,用Fe(NO3)3水溶液处理,得到担载Fe3+的氨基三亚甲基膦酸锆。研究结果表明,Fe3+被吸附到载体孔道中后,NTAZP结构未被破坏,Fe3+离子与NTAZP孔壁骨架上的N发生了配位作用。铁担载NTAZP(NTAZP-Fe3+)对甲醛氧化具有良好的催化活性,催化反应条件温和,催化剂稳定性良好。以载体NTAZP担载铁还避免了Fe3+进入水体,催化剂得以回收利用,避免造成二次污染。NTAZP-Fe3+是一种高效绿色的新型小分子醛类化合物氧化催化剂。     

蒽醌-2-甲酸烯烃类衍生物的合成

以2-甲基(或乙基)蒽醌为起始原料,经氧化、酰氯化、酯化等反应合成了3个蒽醌-2-甲酸烯烃类衍生物——乙二醇-9,10-蒽醌-2-甲酸丙烯酸脂,蒽醌-2-甲酸-10-十一碳烯脂和乙二醇蒽醌-2-甲酸甲基丙烯酸脂(6～8),其结构经1H NMR表征。UV测试结果表明,6～8在三氯甲烷中的λmax均为327 nm。     

Au@ZrO2空心纳米微球的制备及其催化性质

以Stober法合成了不同粒径的SiO₂微球。以这些SiO₂微球为硬模板,通过ZrOCl₂前驱体吸附和水解制备得到了ZrO₂@SiO₂复合物,然后用HF溶解去除二氧化硅模板剂,制备得到ZrO₂空心球。以ZrO₂空心球为载体,采用沉积-沉淀法（DP）合成了Au@ZrO₂纳米空心微球。考察了Au@ZrO₂纳米空心微球在对硝基苯胺还原反应中的催化性能。研究结果表明,所合成的SiO₂微球粒径大小均一、形状规则、分散性好;ZrO₂空心微球大小及比表面积可以通过硬模板SiO₂微球粒径进行有效控制;与Au@ZrO₂实心微球相比,Au@ZrO₂空心微球在对硝基苯胺还原反应中表现出良好的催化性能,当反应温度为45℃、反应7 min时,对硝基苯胺能够完全转化为对苯二胺。