导电聚合物构建的高性能固态离子选择电极

基于最新研究文献和自身研究工作,系统总结了以导电聚合物构建的各种高性能固态离子选择电极.导电聚合物所特有的共轭结构以及电子导电和离子导电的双重导电功能使其可以作为离子-电子转换器,从而实现对离子的传感响应与探测.由聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等导电聚合物为转换中间层而构建的离子选择电极可以实现纳摩尔浓度水平的离子传感探测,有望在环境监测、药物医疗和食品安全等诸多方面发挥重要作用.     

基于高选择性氟液相传感膜的离子传感器

本文基于国外最新研究工作,系统总结了电位型传感器中的一种新型传感膜——氟液相传感膜。对构成氟液相传感膜的所有组分:氟溶剂、溶解在氟溶剂中的亲氟离子交换剂和亲氟离子载体以及对氟溶剂起支撑作用的惰性微孔支撑膜等进行了全面归纳,重点讨论了这4种因素对传感器性能的影响。指出目前使用的亲氟离子交换剂分子和亲氟离子载体分子均含有2—8根链长为6—10的全氟碳链。氟液相传感膜具有优于传统PVC膜的检测下限,其中通过三维有序大孔碳以固体接触方式构建的氟液相传感膜电位传感器对Ag⁺的探测下限可达3.8×10^-11 mol/L。氟液相传感膜还具有十分出色的选择性,无任何离子载体的空白氟液相传感膜的选择系数对数值log K_i,J^pot的跨越宽度达16—18,比无载体的PVC膜宽8个数量级。这类全新的氟液相传感膜构建的电位型离子传感器将以其独特的优势在环境监测、食品卫生,尤其是在医疗诊断、生物物质检测中展示出不可替代的作用。     

Sn_(1-x)Sb_xO_2固溶体电极的形成能与电子结构

为研究Sb掺杂对Ti/snO_2电极稳定性与导电性的影响,采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对金红石型SnO_2及不同比例Sb掺杂SnO_2体系进行了第一性原理计算,用广义梯度近似方法优化了Sn_(1-x)Sb_xO_2固溶体电极的晶体结构,计算了掺杂前后体系的电子结构以及不同掺杂比例时的形成能.结果表明:Sb替代Sn后,晶格常数与晶胞体积均增加,但掺杂形成能随掺杂量变化不大,在掺杂量为0.083时掺杂形成能达到最低值5.08 eV,稳定性最好.掺杂Sb后,在费米能级至最低导带处存在Sb 5s电子态分布,产生施主能级;同时Sb掺杂后,在导带底形成的可填充电子数也从未掺杂的4增加到了掺杂后的19,导电性明显增强,且在掺杂量为0.063时导电性最强.本文的计算结果为钛基Sn_(1-x)Sb_xO_2氧化物电极的开发与应用提供了理论依据.     

Sn1-xSbxO2固溶体电极的形成能与电子结构

为研究Sb掺杂对Ti/SnO2电极稳定性与导电性的影响, 采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对金红石型SnO2及不同比例Sb掺杂SnO2体系进行了第一性原理计算, 用广义梯度近似方法优化了Sn1-xSbxO2固溶体电极的晶体结构, 计算了掺杂前后体系的电子结构以及不同掺杂比例时的形成能. 结果表明: Sb替代Sn后, 晶格常数与晶胞体积均增加, 但掺杂形成能随掺杂量变化不大, 在掺杂量为0.083时掺杂形成能达到最低值5.08 eV,稳定性最好. 掺杂Sb后, 在费米能级至最低导带处存在Sb 5s电子态分布, 产生施主能级; 同时Sb掺杂后, 在导带底形成的可填充电子数也从未掺杂的4增加到了掺杂后的19, 导电性明显增强, 且在掺杂量为0.063时导电性最强. 本文的计算结果为钛基Sn1-xSbxO2氧化物电极的开发与应用提供了理论依据.     

成果导向教育理念下的涂料配方设计课程教学改革和实践*

为了实现“涂料配方设计”课程的教学目标,将成果导向教育(Outcome-based education, OBE)理念引入涂料配方设计课程教学改革实践中,遵循以预期学习成果为中心来设计、组织、实施和评价教学的结构模式。首先根据本校涂料人才培养定位制定课程的预期学习成果;然后在预期学习成果的基础上优化教学过程,如对教学内容进行选择,同时在教学实施中强化学生的主体地位,并且通过教学方法的改革促进预期学习成果的达成;最后构建合理的预期学习成果评价体系。尽管将OBE理念引入涂料配方设计课程教学中取得了一些成效,但该体系的建设还有待于进一步改进和完善。     

Al-N共掺杂ZnO的第一性原理研究

为了研究p型ZnO的掺杂改性,本文运用第一性原理密度泛函理论研究了未掺杂,Al、N单掺杂和Al-N共掺杂ZnO晶体的几何结构、能带结构、电子态密度.计算结果表明:未掺杂,Al、N单掺杂和Al-N共掺杂ZnO的超晶胞体积分别为0.2043 nm3、0.2034 nm3、0.2027 nm3、0.1990 nm3,带隙分别为0.72 eV、0.71 eV、0.60 eV、0.55 eV;N是比较理想的p型掺杂受主,若在禁带中再引入激活施主Al后,可填充的电子数由原来的19个增加到24个,N原子接受从价带跃迁的电子使价带产生非局域化空穴载流子,从而提高了晶体的导电性.与未掺杂,Al、N单掺杂相比,Al-N共掺杂ZnO具有更稳定的结构,更窄的带隙,更好的导电性,更有利于实现p型化.     

PVC膜离子选择电极检测下限的优化

价格低廉、携带方便、适用浓度宽、操作简单快捷、能耗低的离子选择电极在医院、分析实验室、野外等领域得到了越来越广泛的应用。尽管如此,由于PVC膜中存在的离子流严重破坏了更低检测下限的获取,限制了离子选择电极的进一步发展。因此,本文从减小甚至消除PVC膜中存在的离子流角度出发,系统论述了优化PVC膜离子选择电极检测下限的原理和优良策略,根据收集归纳的大量数据定量阐述传感膜组成的优化、电极组装和调制、应用旋转电极以及电流极化处理等对检测下限的优化提升作用,进一步总结出各种方法的改善规律,分析它们的优势和面临的问题。提出在PVC铸膜液中要突破传统配方,减小增塑剂和离子交换剂用量,以抑制传感膜两侧的离子流,同时外加电流补偿处理等也是降低电极检测下限的有效方法,对检测下限的改善最好的可降低5个数量级。这一总结为PVC膜离子选择电极的高性能化明确了研究方向。     

革除或减少增塑剂的敏感膜离子选择电极

基于国内外最新研究工作,系统总结了离子选择电极膜中革除或减少外增塑剂的新膜基体,包括丙烯酸酯类聚合物、羟基功能化的乙烯基树脂、聚氨酯、硅橡胶以及导电聚合物,对其物理化学性能以及传感器检测等进行了全面归纳与讨论.指出该类革除外增塑剂的传感膜不仅避免了增塑剂的泄漏及其对生物样品的污染,而且较传统增塑聚氯乙烯(PVC)膜扩散系数降低了约3个数量级,有利于抑制过膜离子流,使其检测下限较传统增塑PVC下降了5个数量级,且选择系数也有不同程度的改善.另外,该类传感膜材料由于与固体支撑材料间优良的粘附性保证了电极的使用寿命,特别是在微型化固态电极中.以这类传感膜构建的电位型离子传感器将以其独特的优势在环境监测、食品卫生,尤其是在医疗诊断、生物物质检测中展示出不可替代的作用.