乙醇分子内及分子间脱水反应机理的计算化学实验研究

介绍了一个面向大三下或大四上本科生的计算化学探索性实验。通过研究乙醇分子内及分子间脱水反应机理,从分子水平理解醇脱水反应过程中酸催化剂的作用机制和反应的能量路径。通过本实验,使学生初步掌握量子化学计算通用软件高斯(Gaussian)的使用方法,掌握结构优化、频率计算、过渡态搜索等基本计算操作,并学会采用量子化学计算手段来研究化学反应的基本过程,为将来科研工作打下重要基础。     

含邻苯二酚基团微凝胶的合成及其硝酸根离子响应特性

刺激响应微凝胶有望用于捕获水体中硝酸根离子,并允许材料自身的再生循环使用,但如何实现高效捕获水体中硝酸根离子颇具挑战性.本工作合成了单体2,3-二羟基-N-(2-甲基烯丙基)苯甲酰胺,并将其与苯乙烯、4-氯甲基苯乙烯、二乙烯基苯共聚,制得含邻苯二酚基团微凝胶.随着硝酸根离子浓度(以氮计)在0～40.0 mg/L范围内逐渐增大,浊度法表征表明在常温22℃下微凝胶水溶液消光度呈现持续增大趋势,而动态光散射法表征表明微凝胶粒径减小,即发生收缩.色谱法表征表明,微凝胶对硝酸根离子具有较好吸附性能,最大吸附容量达54.2 mg/g,即使对低浓度硝酸根离子(≤10 mg/L)也可在10 min内达到吸附平衡,有望用于废水处理.     

体内自组装多肽纳米材料及其在肿瘤诊疗中的研究进展

多肽纳米药物由于具有易于设计改造、良好的靶向性、生物相容性和较长的血液循环时间等优势,在生物医学与肿瘤诊疗中具有巨大的潜力.近年来,利用肿瘤微环境原位构建多肽纳米材料的策略已被广泛研究,本文综述了多肽纳米材料通过不同的刺激响应(pH、酶和氧化还原等)实现体内自组装,从而对肿瘤的诊断与治疗产生的积极效果.重点阐述了不同的刺激响应型自组装多肽纳米材料的设计合成及其在肿瘤诊疗中的应用,如对于药物递送系统中的药物富集、渗透和内吞等过程的增强作用,同时简单介绍了其在生物成像上的应用,最后对体内自组装多肽纳米材料的未来发展进行了展望.     

理论与实验相结合，培养化学创新人才——以气相色谱法分析醇系物实验为例

基础化学实验教学中,学生易由于对相关化学原理理解不足等原因处于被动学习状态,影响实验教学效果。理论化学研究可以直观形象地给出基础化学原理中涉及但无法直接观测的物质之间的相互作用,物质内部电子的运动规律,光、电与分子或分子中电子的相互作用等微观尺度的信息,将抽象的原理和理论教学内容形象化,加深学生对基础化学原理的理解。本文以气相色谱法分析醇系物实验为例,介绍团队将简单理论化学计算融入到基础化学实验教学中,为提高教学质量、实施创新人才培养而采取的举措和实施效果。学生在完成传统实验内容的同时,利用密度泛函理论研究醇系物与吸附材料的相互作用,并完成对计算结果和实验数据的分析和讨论等研究性任务。学情分析表明,该尝试有效地激发了学生学习基础化学理论的热情,加深了他们对化学理论的理解,也培养了学生分析问题、解决问题的能力,提高了实验教学效果,为拔尖创新人才的培养保驾护航。     

响应面法优化小球藻抗氧化肽的制备工艺研究

以小球藻藻种为原料,通过实验室培育得到藻粉,再通过碱性蛋白酶制备小球藻抗氧化肽,以DPPH自由基清除率为指标,通过单因素和响应面设计探究加酶量、pH、酶解时间和反应温度对抗氧化肽的抗氧化性的影响,通过超滤离心对多肽进行分离,测定了各组分的DPPH自由基清除率,再通过氨基酸分析仪和凝胶渗透色谱仪测定了DPPH自由基清除率最好的多肽组分的氨基酸组成和分子量,又测定了它的热稳定性和贮藏稳定性。结果表明：小球藻蛋白制备抗氧化肽的最佳条件为：pH为7,反应温度为40℃,反应时间为30 min,加酶量为4 000 U·g^-1,此时DPPH自由基的清除率是58.03%。超滤分离得到五个组分,其中分子质量为5 KD-10 KD的DPPH自由基清除率最佳,多肽中的抗氧化氨基酸含量为49.9%,它的相对分子量为474,抗氧化肽有着良好的热稳定性以及贮藏稳定性。     

丙酮羰基13C化学位移表征分子筛限域效应的理论计算

2-¹³C-丙酮是表征分子筛酸性的重要探针分子,其¹³C化学位移是分子筛孔道限域效应与酸强度(可以用去质子化能来表征)协同作用的结果.为了揭示影响丙酮羰基¹³C化学位移的主导因素,采用理论计算方法研究了分布在分子筛外表面、孔口、内表面及不同尺寸孔道内的Br?nsted酸位对吸附丙酮羰基¹³C化学位移的影响,发现丙酮在分子筛体系呈现氢键吸附的形式.计算结果表明,吸附丙酮羰基¹³C化学位移随分子筛固有酸强度的增加而增加,但是不存在定量的线性关系;在限域较强的孔道内¹³C化学位移变化非常大,分子筛限域效应越强(丙酮吸附能越大)则羰基¹³C化学位移越大,并且与吸附能呈线性关系,这说明丙酮羰基¹³C化学位移可以用来定量描述分子筛孔道限域效应的强弱.     

环境响应性微胶囊及其在农业领域中应用的研究进展

在传统农业中,如何高效率地使用农药,提高其利用率,一直是一大难题。环境响应性微胶囊是一类在外界环境的刺激下,可以相适应地改变其表面结构的物质。这一类微胶囊具有智能、可控、精准、高效等特点。目前,这一项技术已经被广泛地应用于农业生产中。本文主要综述了环境中pH、温度、光以及磁场四大因素对响应性微胶囊的影响,并且简要介绍了该类微胶囊的制备技术、形成机理、主要材料以及在农业领域的应用。     

药物小分子化学位移的量子化学计算研究

核磁共振的谱峰归属对分子结构的确定至关重要,用理论计算方法预测化学位移对谱峰的正确归属是极其有帮助的. 我们用量子化学的方法预测了乙酰水杨酸及其衍生物分子上碳原子的化学位移,并通过比较计算值和实验值得到不同理论计算方法的误差范围. 用HF和DFT理论计算芳环碳的化学位移时,CSGT方法比GIAO方法更为准确. 与其它方法相比,B3PW91//CSGT 在6-311G(d,p)基组下得到的芳环碳的化学位移最接近实验值. 采用B3LYP//GIAO计算时, 使用不同的基组 6-31G(d,p)和6-311++G(3df,3pd)得到的化学位移计算值只有δ 0.01~2.04的差异. MP2方法非常耗时,且对于计算精度的改善并不显著; 并且,由于电子相关性的影响,碳原子周围的电子环境对化学位移计算的准确性影响很大. 与实验值比较,HF方法由于忽略电子相关效应所以表现较差. 另外,碳链的增长对计算准确性也存在一定影响.      

一种计算液接电势的新方法*

依据液接电势达稳态时通过边界层的净电荷为零这一思想,提出了一种计算液接电势的新方法。对于3类液接电势的计算,特别是Lewis-Sargent公式与Henderson方程的推导,思路清晰易懂,避免了过往液接电势计算方法存在的一些问题。本文所提出的方法能够为液接电势相关内容的教学提供借鉴。     

响应面法优化Co2+掺杂TiO2制备工艺研究

利用共沉淀-水热法制备了钴掺杂二氧化钛光催化剂,以催化降解水中草甘膦效率为指标,采用响应面法对钴掺杂二氧化钛光催化剂的制备条件进行优化。结果表明,钴掺杂二氧化钛光催化剂的最佳制备工艺为:水热反应温度139.64℃、水热反应时间23.75h、煅烧温度408.17℃和煅烧时间4.04h。利用最佳制备条件下制得的钴掺杂二氧化钛光催化剂催化降解水中草甘膦,降解效率接近80%,与纯二氧化钛相比,催化降解效率有较大幅度提升。