基于化学史发展学生学科核心素养的教学——以“胶体”为例

以发展学生化学学科核心素养为主旨,分析了胶体教学内容的价值,通过创设一系列化学史情境,引导学生从化学史情境中提出问题,再以问题引领学习活动,使学生沿着科学家的研究历程展开实验探究,自主实验获取证据,基于实验证据进行推理,在主动建构胶体本质特性和性质的同时促进化学核心素养的发展。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钛合金中的硼

建立电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钛合金中硼元素的分析方法。采用盐酸–氢氟酸–硝酸溶解钛合金样品,选择208.889 nm为硼的分析谱线,通过基体匹配法消除基体钛的干扰。在优化条件下对钛合金样品进行测定,线性相关系数大于0.999 0,硼的定量下限为0.000 5%,测定结果的相对标准偏差不大于3.00%(n=11),硼的加标回收率为95.00%～102.50%。该方法快速、准确,可以满足实际生产中钛合金样品的测定要求。     

两参数Birnbaum-Saunders疲劳寿命分布图像特征的拓展分析

研究了两参数BS疲劳寿命分布BS(α,β)密度函数f(t)和失效率函数λ(t)顶峰点的位置以及在中位数β左右侧的图像特征,并给出了判断失效率函数图像特征的更为一般的结论.     

行车环境下钢轨轮廓激光条纹中心的提取方法

研究了行车环境下激光条纹图像中心线快速、准确且可靠的提取方法。基于ENet深度学习模型实现了激光条纹的多区段快速分割;通过统计各区段内光条梯度方向的直方图来确定各分段光条的法线主方向,并构造了相应的方向模板;利用分区域多模板匹配的灰度重心法实现了光条中心的亚像素坐标提取。研究结果表明,该方法可以有效克服室外行车环境中各类干扰信息对光条中心提取的影响,单幅钢轨轮廓图像的光条提取时间仅为2.1 ms,误差均值约为0.082 pixel,标准差为0.047 pixel,兼顾了光条中心提取的时效性和准确率。     

FeCl3催化2-(1-丙炔基)-2’-乙酰基联苯环化反应的机理研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法研究了2-(1-丙炔基)-2’-乙酰基联苯分子内环化生成菲衍生物的反应机理。结果表明,该反应在无催化剂和FeCl3催化下均能通过四元环和八元环路径生成产物,其相应的决速步骤分别为四元环和八元环的生成过程。在无催化剂时,四元环路径和八元环路径的决速步骤的能垒相差仅6.8kJ·mol-1,两条路径为竞争反应。在FeCl3催化下,四元环路径决速步骤的能垒为137.52 kJ·mol-1,比八元环路径的低57.4 kJ·mol-1,为优势反应路径。该能垒比没有催化剂时低114.23 kJ·mol-1,表明FeCl3对于该反应具有强的催化作用,能够有效地提高反应速率,使反应在温和的条件下进行。     

三种低聚肽的物理化学性质的密度泛函研究

运用密度泛函理论对三种由不同氨基酸组成的低聚肽进行结构优化,并对其平均结合能和振动红外光谱进行分析,三种低聚肽分别为甘氨酸低聚肽、甘-丙氨酸低聚肽和甘-色氨酸低聚肽.本文主要研究,在肽链骨架相同而侧链基团不同的情况下,低聚肽的物理化学性质变化.结果表明,随着氨基酸残基数量的增加,三种低聚肽的结构稳定性都会增强,同时三种低聚肽也存在着尺寸效应,即官能团的振动都存在红移和奇偶振荡现象.侧链基团的引入会对低聚肽骨架的几何结构产生影响,在肽链生长过程中,侧链基团空间位阻大的分子优先自组装.本研究对应用红外光谱测定肽链基团和合成低聚肽等方面有一定指导意义.     

第一性原理研究Be-S共掺杂AlN纳米片的电子结构和光学性质

基于密度泛函理论体系下广义梯度近似(GGA),利用第一性原理方法计算了Be替代Al、S替代N和Be-S共掺杂对氮化铝纳米片的电子结构和光学性质的影响.计算结果表明,掺杂改变了氮化铝纳米片的带隙,但仍显示半导体特性. Be掺杂类型对氮化铝纳米片的晶体结构影响不大,而S掺杂和Be-S共掺杂都使得氮化铝纳米片有不同程度的弯曲.同时Be-S共掺杂中S原子起到激活受主杂质Be原子的作用,使得受主能级向低能方向移动.共掺杂比单掺杂具有更高的受主原子浓度,并减小局域化程度.光学性质也发生较大改变:S原子掺杂氮化铝纳米片的介电函数虚部出现第二介电峰,Be掺杂和Be-S共掺杂使得损失谱的能量区间有所展宽,峰值降低并向高能区移动.     

Fe,Co,Ni掺杂石墨烯表面吸附C_2H_4的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA),本文对本征石墨烯以及掺杂Fe,Co,Ni石墨烯的几何结构和电子性质进行了优化计算,并计算了C_2H_4在本征石墨烯以及掺杂石墨烯表面的吸附过程,讨论了体系的吸附能、稳定性、DOS及掺杂对键长的影响.结果表明C_2H_4在本征石墨烯B位的吸附和掺杂石墨烯的吸附为化学吸附,在本征石墨烯T和H位的吸附为物理吸附;掺杂后石墨烯的比表面积增大,与本征石墨烯相比,掺杂使费米能级附近的态密度积分显著提高,表明掺杂石墨烯的电导性会发生变化,从而影响对C_2H_4的气敏度..C_2H_4在Fe、Co、Ni分别掺石墨烯的最佳吸附位为T位、H位和B位;掺杂Fe,Ni后体系的吸附能力显著提高,且掺杂Ni时体系的吸附能力最好.     

一元溶剂体系β-HMX球形化结晶形貌的分子动力学模拟

奥克托金(β-HMX)晶体形貌在很大程度上影响其安定性能、流散性和能量输出,其中溶剂对晶习的影响起着很关键的作用,因此研究溶剂对β-HMX结晶形貌影响的微观机理具有很重要的意义.运用分子动力学方法计算了五种溶剂作用下β-HMX五个重要的晶面层与溶剂层的相互作用能,对附着能进行了修正,预测了不同溶剂作用下β-HMX的晶体形貌.结果表明,β-HMX重要晶面与五种溶剂都呈吸引作用,五种溶剂都会对晶面的附着能产生很大影响,抑制晶面的生长速率,除N-甲基吡咯烷酮(NMP)外,其余四种溶剂作用下(020)面的相对生长速率都是最快的,在晶体的最终形貌中消失.二甲基亚砜(DMSO)溶剂作用下的晶体形貌相对比较好, N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、环己酮(CH)和NMP溶剂作用下的晶体形貌次之,γ-丁内酯(GBL)溶剂作用下的晶体形貌球形度最差.     

NH3与BeH2反应机理的密度泛函理论研究

金属-N-H体系储氢材料在放氢反应过程中往往伴随着NH_3的释放,且NH_3会对材料的储放氢性能产生重要影响.采用密度泛函理论当中的杂化密度泛函(B3LYP)方法,6-311G(d,p)基组水平上对NH_3与BeH_2的微观反应机理进行了理论计算分析,对得到的中间体和过渡态进行频率计算和内禀反应坐标(IRC)分析,以判断中间体和过渡态的正确性和相互连接关系.使用QCISD方法在6-311G(d,p)基组水平对各驻点的单点能进行计算,给出能量信息.计算结果表明:BeH_2与NH_3主要以摩尔比为1:2进行反应,分两步氢取代过程,生成产物Be(NH_2)_2和2H_2.反应所释放的H_2中两个H原子分别来源于BeH_2和NH_3,反应的关键是脱氢,主要在于克服N—H键断裂所需能量.相比较而言从NH_3中脱氢比从—NH_2中脱氢较易.