新型功能碳材料的高压截获

高性能功能材料在诸多领域具有广泛的应用前景,是人们一直关注的研究热点。高压可以有效地改变物质的原子间距和成键方式,是获得新型功能材料的重要途径。在碳材料的高压研究中,许多有趣的功能碳材料,如光学透明碳、高强度弹性碳和超硬非晶碳等,已经通过不同的碳前驱体合成。本文简要介绍了作者近年来在低维碳基纳米复合材料高压研究中取得的进展,基于设计的不同低维碳前驱体,高压下截获了具有超硬特性、新型压致共价聚合及发光增强的碳材料。     

高压辅助法制备红外非线性AgGaGe5Se12、AgGaGeS4晶体

AgGaGe5 Se12、AgGaGeS4非线性晶体在中远红外激光具有良好的应用前景.合成高纯多晶是制备可器件化单晶元件的关键.但S、Se易挥发、高温下饱和蒸气压高,易导致石英坩埚的爆炸,组分偏离化学计量比.为此,本文采用一种新型的高压辅助法合成出大尺寸高纯的多晶原料,解决了石英坩埚爆炸和组份偏离问题,并在此基础上进行了单晶的生长过程.多晶X射线粉末衍射测试结果与模拟图谱或者标准PDF卡片一致;X射线荧光光谱分析得到各元素百分含量非常接近化学计量比,AgGaGe5 Se12中Ag、Ga、Ge、Se各占7.86;、5.08;、23.80;、63.26;,AgGaGeS4中Ag、Ga、Ge、S各占28.22;、18.24;、19.52;、34.02;;单晶透过率测试得到AgGaGe5 Se12、AgGaGeS4透过率分别为60;、70;,证明此方法制备的AgGaGe5 Se12、AgGaGeS4晶体性能优良,展现了该方法在多晶合成的应用潜力.     

无需热处理高炉渣微晶玻璃的制备与表征

采用熔融法熔制具有金色星点的微晶玻璃,制备过程无需热处理.利用DSC-TG、XRD、SEM、EDS、TEM、BSE、FTIR和热膨胀研究该微晶玻璃配合料的高温熔制过程和不同熔制温度、保温时间对微晶玻璃晶体含量、显微结构和性能的影响.研究表明:配合料在850℃生成钙铝黄长石晶体并在1010℃逐渐转变为辉石,配合料在1200℃时大量熔化,仅含有熔点较高的正方铬铁矿石,随着温度的升高,正方铬铁矿溶解,玻璃液中析出绿铬石晶体;晶体含量随着熔制温度的升高而减少,随着保温时间的延长而增加.     

基于“真实情境与实际问题”的化学试题命制——以“碳九泄漏事故”为例

以“11·4福建泉港碳九泄漏事故”为测试载体，在深入挖掘和甄选考点后，结合当前《普通高中化学课程标准（2017年版）》对考试评价的有关说明和试题命制基本理论及技术要求，命制了一道高中化学考试试题，并在文中对试题的测试目标，如认知操作、核心素养和达到的学业质量水平加以详细分析，对试题命制的技术性要求辅以论证，以期能给同行以核心素养为测试宗旨的命题提供一些参考。     

高压下L-丝氨酸的拉曼光谱研究

压力可以引起蛋白折叠与变性。作为蛋白质的基本构成单位，氨基酸在高压下的变化近来年备受关注。在常见的20种氨基酸中，学者们利用高压拉曼技术已研究了多种氨基酸在高压下的变化，研究的最高压力达到30 GPa。为了探究L-丝氨酸(C₃H₇NO₃)在极高压力下的结构变化情况，采用原位高压拉曼技术在常温下对L-丝氨酸晶体进行研究，最高压力达到22.6 GPa。研究发现，当压力达到2.7 GPa时，在102 cm-1处出现新峰，在1 123 cm-1(NH₃反对称摇摆振动)处的特征峰出现劈裂；当压力达到5.4 GPa时，L-丝氨酸晶体在574 cm-1处出现新峰，同时原来164 cm-1处峰消失；当压力达到6.0 GPa时，位于226，456，770和2 968 cm-1(CH₂伸缩振动)等处出现新峰，877 cm-1处的CC伸缩振动峰发生劈裂，产生894 cm-1新峰；当压力达到7.9 GPa时，在145，151和2 946 cm-1等出现新峰，同时原在CO₂摇摆振动峰的肩峰531 cm-1消失；当压力达到11.0 GPa时，位于249 cm-1处的振动峰开始劈叉，在241 cm-1处形成新峰，位于2 956 cm-1(CH₂伸缩振动)同时原位于391和431 cm-1处的峰消失；当压力达到17.5 GPa时，在200 cm-1处出现新峰。通过进一步分析L-丝氨酸的拉曼波数随压力的变化，发现很多拉曼峰在1.37，2.2，5.3，7.46和11.0 GPa以及15.5 GPa等压力点处都出现了拐点。其结果表明：L-丝氨酸在0.1～22.6 GPa之间共发生7处结构相变，分别位于压力区间0.1~1.37，2.2~2.7，5.3，6.0，7.46~7.9，10.1~11.0和15.5~17.5 GPa之间。而且，在6.0 GPa新的相变点在之前文献中未论述过。由于L-丝氨酸晶体在6.0 GPa时CC伸缩振动峰发生劈裂，这现象可能是由于压力引起L-丝氨酸晶体分子发生重排导致的，同时L-丝氨酸晶体分子重排导致氢键发生重排，使得L-丝氨酸晶体出现新的CH₂伸缩振动峰。L-丝氨酸晶体在10.1~11.0 GPa之间的拉曼光谱变化主要集中在低波数段，该波数段的拉曼振动模式主要与晶体晶格振动等低能量振动有关。同时在高波数段出现新的CH₂峰，由此可推测在10.1~11.0 GPa之间，L-丝氨酸晶体的晶格振动发生变化，产生了新的氢键，从而导致了L-丝氨酸晶体结构的改变。L-丝氨酸晶体在15.5~17.5 GPa之间，由于没有发现直接证据证明其发生结构相变，只是在拉曼波数随压力变化中，发现其在17.5 GPa时出现拐点，因此推测L-丝氨酸晶体在15.5~17.5 GPa之间可能发生结构相变。     

矿物药炉甘石煅制前后锌、铅元素的赋存形态及分布特征研究

采用X射线衍射(XRD)技术和电子探针微区分析(EPMA)技术针对中药炉甘石煅制前后锌、铅元素的赋存形态及分布特征进行了研究，探明了煅制对炉甘石中锌、铅元素赋存状态及分布的改变，为后续水飞减除铅元素的机理研究提供了理论依据。测试结果显示：21批次炉甘石(生品)中的锌元素以主矿物水锌矿[Zn₅(CO₃)₂(OH)₆]和杂质矿物异极矿[Zn₄(OH)₂(H₂O)(Si₂O₇)]为主要赋存形态，偶见菱锌矿(ZnCO₃)；炉甘石(生品)的背散射电子图谱及元素分布数据显示：Zn和Pb元素同时分布的区域为水锌矿，Zn和Si元素同时分布的区域为异极矿，Ca和Mg元素同时分布的区域为白云石，Ca元素单独分布区域为方解石。在炉甘石(生品)中，Pb主要分布于水锌矿中且分布相对均匀，Pb元素的分布与水锌矿中的Zn元素密切相关。大量水锌矿的微区点位的电子探针定量分析结果显示：各不同点位中的ZnO/PbO含量的比值趋于定值，Pb在水锌矿中呈统计式均匀分布，说明Pb在水锌矿中主要以类质同象混入物的形式存在。但是炉甘石(生品)中的异极矿、方解石及白云石等杂质矿物中铅元素含量极低甚至检测不到。炉甘石煅烧后水锌矿晶格中的Zn和Pb分别生成了ZnO和PbO。Zn元素在炉甘石煅制品中主要以氧化锌(ZnO)形式存在，少部分以杂质矿物硅酸锌(Zn₂SiO₄)形式存在，呈较连续状态分布。Pb元素在炉甘石煅制品中主要以氧化铅(PbO)的形式存在，呈星点状分布，与Zn元素的分布未呈现相关性，说明Pb在炉甘石煅制品中是以独立矿物形式存在的。煅烧破坏了水锌矿的晶格结构，在改变锌、铅化合物形态的同时，更改变了锌、铅的分布特征，打破了炉甘石中锌、铅的共生状态，使水飞减除铅元素成为可能。     

蓝宝石冲击消光晶向效应的第一性原理

蓝宝石的冲击消光现象是高压领域中的研究热点.低压段(86 GPa范围内)的实验研究表明蓝宝石的冲击消光与晶向相关,但在高压段(压力范围:131255 GPa)是否也具有晶向相关性目前尚不清楚.为此,利用第一性原理方法,分别计算了八个不同晶向的蓝宝石理想晶体和含氧离子空位缺陷晶体在高压段的光吸收性质,结果发现:1)蓝宝石在高压段的冲击消光表现出明显的晶向效应,且该效应还随压力增大而增强;一步的数据分析可以看出,在冲击实验采用的波段内,a晶向的消光最弱(透明性最好),c晶向的消光最强与c晶向的消光接近,g晶向的消光要弱于s晶向的消光.鉴于此,如果在高压段开展加窗冲击波实验,建议选择a晶向或m晶向的蓝宝石作为其光学窗口.本文结果不仅有助于深入地认识蓝宝石在极端条件下的光学性质,而且对未来的实验研究有重要的参考作用.     

多层面验证共培养微环境诱导法诱导骨髓间充质干细胞心肌样分化

为了多层面探讨共培养微环境诱导法定向诱导骨髓间充质干细胞(MSCs)心肌样分化的可行性,取第3代MSCs与原代心肌细胞(CMs)进行共培养。在显微镜下观察诱导1周后的MSCs形态学变化,用免疫荧光和实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-PCR)分别检测诱导的MSCs中心肌肌钙蛋白I(cTnI)、α-肌动蛋白(α-actin)、Nkx-2.5和GATA-4的基因表达变化情况。采用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)分别检测诱导组和对照组的代谢产物。诱导1周后的MSCs形态呈心肌样改变,cTnI、α-actin、Nkx-2.5和GATA-4的基因表达均明显升高,正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)模型显示诱导的MSCs代谢物向CMs转变趋势明显。通过多元和单元统计分析筛选差异变量,根据一级质谱和二级质谱比对结果,最终确定12种差异代谢物。与未经诱导的MSCs相比,经诱导的MSCs与CMs中变化趋势相同的差异代谢物有7种,变化趋势不同的差异代谢物有5种。实验结果表明,无论从形态、基因、蛋白质还是代谢层面看,MSCs通过与CMs间接接触共培养后均发生了心肌样改变,但是与CMs仍存在差异。     

小子样条件下某型加速度计步降加速寿命试验优化设计

为了解决小样本条件下某型加速度计进行步降应力加速寿命试验的方案优劣难以评估的难题,提出一套适合于工程应用的优化设计方法。首先针对自然贮存试验的统计数据,采用基于极小卡方估计和拟合优度检验相结合的贮存可靠性评估方法以及最小二乘法建立寿命分布模型和加速方程。然后进行高温老化试验,依据失效模式分析机制和已建的失效树确定加速应力上限,完善加速寿命试验先验知识。最后对试验样本量进行可信度评定并根据先验知识采用基于思维进化算法优化BP神经网络的仿真方法进行优化设计,得到最优试验方案并通过试验进行验证。结果表明,该最优试验方案计算得到的先验参数值与原值之间的相对误差不超过1.7%,可以满足工程应用。     

氢氧化钠-氟硅酸铵改性HZSM-5催化甲醇制丙烯

A sequential modification by sodium hydroxide (NaOH) and ammonium hexafluorosilicate ((NH₄)₂SiF₆) solution was used for preparing MTP (methanol to propylene reaction) catalyst for the first time. The parent and modified samples were characterized by diverse techniques including powder X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF) spectroscopy, N₂ adsorption-desorption, transmission electron microscopy (TEM), and NH₃ temperature-programmed desorption (NH₃-TPD). The effect of modification on the physicochemical properties, such as framework, chemical composition, texture, and acidity, were investigated in detail. The results showed that the mesopore volume of the zeolite catalyst increased significantly following sequential NaOH and (NH₄)₂SiF₆ modification. The acidity was also modulated effectively. The composite modification method successfully overcame the disadvantages associated with individual simple alkali and (NH₄)₂SiF₆ treatments. For instance, using a simple alkali treatment would destroy the framework of the zeolite easily, whereas using a simple (NH₄)₂SiF₆ treatment would only modify the external surface of the zeolite owing to the limited diffusion of the ammonium hexafluorosilicate molecule. When used in MTP reaction, the induction period of the composite modified sample was greatly shortened, and the initial selectivity for propylene increased to 43% under the following operating conditions: T=470 ℃, p=0.1 MPa (p_MeOH=50 kPa), and weight hourly space velocity (WHSV)=2 h^-1. Moreover, the composite modified zeolite catalyst exhibited significantly improved stability, and the catalytic lifespan was triple that of the parent sample.