商用氧化铟锡玻璃:室温高效还原氮气的催化剂电极

NH₃作为一种必需的活化氮源,在化肥、染料、爆炸物和药物等的制造中起到了关键作用;同时,它也是一种在交通运输领域具有吸引力的无碳能源载体.工业上生产氨气使用典型的哈伯-博世工艺,但是此工艺涉及大量的能源消耗和碳排放,给环境带来巨大的压力.电化学氮还原反应(NRR)能够在温和环境下实现环境友好、节能的氨合成,但此过程需要高效的电催化剂.高效的NRR催化剂(Au、Ag、Pd和Ru)储量少、成本高,阻碍了它的实际应用.因此,设计和开发由地球上丰富的元素制成的具有成本效益的催化剂来代替NRR催化剂意义重大.本课题组最近的研究(Chem.Commun.,2018,54,12966-12969)表明,SnO2在环境条件下具有电催化氧化活性,但其低电导率限制了其性能,可通过氟掺杂或石墨烯杂化予以解决.氧化铟锡(ITO)作为一种含SnO2的材料,导电性好,可望用于NRR的高效电催化剂中.因此,本文采用商用氧化铟锡玻璃(ITO/G)作为催化剂电极,在温和环境条件下进行N₂-NH₃的电化学转化,并呈现出对生成氨气有较高的选择性.XRD和XPS结果表示,商用ITO/G中存在In,Sn和O元素;SEM显示ITO/G具有清晰的纳米薄膜结构和267 nm的截面厚度;相应的EDX谱图显示In,Sn和O元素分布均匀,且原子比为32.11:3.16:64.74.采用紫外-可见光谱及线性扫描伏安和恒电位极化等电化学测试研究了商用ITO/G的NRR活性.在0.5 M LiClO4电解液中测试时,于-0.40 V vs.RHE条件下,ITO/G的NH₃产率为1.06×10^-10 mol s^-1 cm^-2,其法拉第效率为6.17%.15N同位素标记实验证实了所测到的NH₃是由ITO/G催化的N₂电还原反应生成的.利用第一性原理计算探讨了在ITO催化剂上可能的NRR反应机理,确定了ITO催化剂的NRR活性位点、N₂化学吸附活性位点以及NRR的反应途径.此外,24 h恒电位(-0.40 V vs.RHE)极化测试和2 h恒电位极化(-0.40 V vs.RHE)测试后的XRD和SEM结果表明,该催化剂具有较高的电化学稳定性.综上所述,商用ITO/G用作在环境条件下将N₂转化为NH₃的有效催化剂电极,将为开发人工固定氮气的ITO基纳米结构提供一种研究途径.     

核心素养导向下的初中跨学科实践——铁系食品脱氧剂

跨学科实践是不同学科核心素养融合发展的纽带。以“铁系食品脱氧剂”为实践活动主题,基于化学学科的主动跨界,挖掘其关联的跨学科知识,设计并落实“分析物质成分”“检验脱氧效果”“设计工艺流程”和“测定菌落数目”等4个子活动,形成元素观、转化观,养成注重实证、严谨求实的科学态度,发展分析、评价、创造等高阶思维,构建“因果关系”跨学科大概念。     

以酚醛树脂为碳源的碳改性TiO2可见光光催化剂

以合成的水溶性酚醛树脂(PF)和TiO2为原料,在N2气氛下焙烧制备了碳改性TiO2催化剂PF/TiO2,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射吸收光谱对样品进行了表征.结果表明,PF/TiO2催化剂具有和原料TiO2相同的晶相和形貌,且在可见光区产生明显的吸收.另外,在样品表面存在Cn,...     

风机盘管设计与仿真软件开发及实验验证

介绍了风机盘管设计与仿真软件,通过合理的计算逻辑,实现风机盘管的设计和性能分析。在设计模块中不仅可以按照最常见的设计条件进行产品开发,而且提出了另外两种设计形式。仿真模块中,可以进行单点和多点的变工况变结构性能分析,自动绘制曲线。并通过实验数据与仿真结果数据的比较,结果吻合较好,且变化趋势一致。软件大大提高了设计效率,并为盘管的性能优化提供预测。     

激光剥离技术实现垂直结构GaN基LED

为改善GaN基发光二极管(Light-emitting diode,LED)的电学特性和提高其输出光功率,采用激光剥离技术,在KrF准分子激光器脉冲激光能量密度为400mJ/cm2的条件下,将GaN基LED从蓝宝石衬底剥离,结合金属熔融键合技术,在300℃中将GaN基LED转移至高电导率和高热导率的硅衬底,制备出了具有垂直结构的GaN基LED,并对其电学和光学特性进行了测试。结果表明:在110mA注入电流下,垂直结构器件的开启电压由普通结构的3.68V降低到了3.27V;在560mA注入电流下,器件输出光功率没有出现饱和现象;采用高电导率和高热导率的硅衬底能有效地改善GaN基LED的电学和光学特性。     

高中生化学学习中努力管理策略运用现状的调查分析

采用自编问卷对江苏省1000多名高一年级的学生从认知控制、动机控制、意志力控制、情绪控制、环境控制、自我强化等方面进行了化学学习中努力管理策略运用情况调查。结果表明,大多数高一学生有自我努力的意识。从认知控制策略运用情况来看,在化学课堂中大部分学生可以较好地将注意力集中于课堂,但在信息加工过程中的方法使用情况欠佳。在面对一些具体明确的学习任务时,学生具有一定的意志力来坚持学习行为,但学生的自我强化策略运用情况欠佳,大部分学生不能很好地设定自己的目标,并对自己化学学习行为评价意识比较淡薄,根据各种标准对自己进行判断后,对自己行为作出相应的内在或外在反应的学生不算多。学生在化学学习中情绪控制策略运用情况良好。针对调查中存在的问题提出了教学建议。     

共价有机框架材料的发展与应用:气体存储、催化与化学传感

共价有机框架材料（Covalent Organic Frameworks,COFs）是由有机结构单元通过共价键连接的具有周期性结构的多孔化合物。作为一类新型的结晶性有机多孔材料,由于其密度低、比表面积大、孔隙率高、结晶度好、稳定性高及结构单元可设计等特点受到科学界的广泛关注,在气体吸附与分离、光电、催化、药物传递、储能及化学传感与色谱分离等领域表现出良好的应用前景。本文对COFs材料的发展与应用研究进展进行了简要的综述,对COFs应用中尚待解决的问题进行了总结并对未来的发展方向进行了展望。     

基于碳纳米管的固相萃取-分散液液微萃取测定水中多种痕量环境雌激素

建立了基于碳纳米管的固相萃取-分散液液微萃取/ 上浮溶剂固化-高效液相色谱/荧光法测定水体中痕量雌激素雌三醇(E3)、 双酚A(BPA)、 17α-乙炔基雌二醇(EE2)及17β-雌二醇(E2)的方法. 利用中心复合实验设计分别对固相萃取和分散液液微萃取条件进行了优化, 通过响应曲面法得到的最佳萃取条件为碳纳米管用量30 mg, 水样体积210 mL, 流速2.0 mL/min, 萃取剂(十二醇)体积50 μL, 分散剂(甲醇)体积0.2 mL以及不添加盐. 在优化的实验条件下, E3, BPA, EE2和E2测定的线性范围分别为0.05~100, 0.05~100, 0.05~50和0.05~50 μg/L, 相关系数为0.9993~0.9999, 检出限分别为48.4, 3.3, 8.1和6.0 ng/L. 对不同加标浓度(0.40和4.00 μg/L)的实验室自来水、 排水沟污水及市售矿泉水3种实际水样进行了分析: E3, BPA, EE2和E2的加标回收率依次为107.5%~120.8%, 92.5%~108.3%, 103.5%~121.0%和102.5%~132.5%, 相对偏差分别为2.47%~13.28%, 1.73%~11.94%, 1.72%~8.36%和3.54%~11.95%, 富集因子平均值分别为461, 1075, 2074和949. 实际水样分析结果表明, 本方法可用于不同基质水样中雌激素的测定. 与其它方法相比, 本方法虽然固相萃取时间长及水样量大, 但检出限低、 富集因子高、 操作简便及费用低, 仍可作为一种可普及的水中痕量雌激素检测方法.     

中学生化学学习中精加工策略运用情况的调查分析

为了了解中学生在化学概念、化学用语、化学实验和化学计算等学习中精加工策略的运用情况,自编《化学学习中精加工策略运用情况问卷》,对江苏省赣榆县约2000名初三学生实施了调查与分析。提出在化学学习中提高学生精加工运用能力的教学建议是,加强比较法、笔记法、图示法、自我提问技术和联想记忆法等的学习指导。     

纳米银与表面吸附荧光素的荧光性能的影响

研究了纳米银粒子对表面吸附荧光素(fluorescein,Fl)的荧光性能的影响。Fl溶液中加入纳米银粒子,Fl分子包覆在纳米银粒子表面形成Fl_n-Ag复合物使纳米银相互桥连形成类似网络的结构,且Fl分子吸收峰随着纳米银浓度的增加发生红移。纳米银通过产生的强局域场将能量传输给Fl发光中心,实现了Fl的荧光增强,荧光增强效率随着纳米银浓度的增加具有最大值。较大粒径的纳米银使Fl获得最大荧光增强效率所需浓度较低且最大荧光增强效率值较高。研究结果表明,纳米银与Fl间的能量传输主要由Fl分子附近局域电磁场增强和分子到金属表面无辐射跃迁能量转移过程所决定并与纳米银的浓度、尺寸密切相关。