甲烷-二氧化碳重整制合成气与现代分析技术应用于探究性化工专业实验的设计与探索

以甲烷-二氧化碳重整制合成气为实例，设计探究性实验，将合成气的制备和现代分析技术应用于化工专业实验的教学实践中以提高学生的创新和实践能力。实验包括催化剂的制备，催化剂的性能评价和催化剂的表征等3大部分。采用工业最常用的浸渍法制备含有不同助剂的Ni/X/γ-Al2O3（X为Co，Fe，MgO，CeO2）催化剂，以甲烷-二氧化碳重整反应评价其催化性能，并采用XRD、H2-TPR、BET和TG对催化剂的微观结构进行表征。结合催化剂的性能评价结果和表征结果，探讨不同助剂对镍基催化剂性能的改善效果及机制。通过开设该实验，可以让学生了解化工学科的前沿知识以及现代分析技术的基本原理和用途，掌握专业的实验操作、数据处理和谱图绘制方法，提高学生的专业素养和综合能力。     

脂质体@Ag/Au中空纳米壳层材料的制备及与H2O2的作用

以脂质体作为模板, 通过化学还原法制备了脂质体@Ag/Au 中空纳米材料, 并研究了其与过氧化氢(H₂O₂)的作用. 利用透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和表面增强拉曼光谱(SERS)对纳米材料进行了表征. 在过氧化氢和纳米材料存在的情况下, 加入3,3 ',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)作为显色液, 无色的TMB被氧化成蓝色的氧化TMB(oxTMB), 可以检测到反应后oxTMB在652 nm处的特征吸收强度及其拉曼光谱的变化. 实验结果表明, 当过氧化氢浓度在15100 μmol/L 范围内, oxTMB的特征吸收强度与其浓度呈线性关系, 可实现对过氧化氢的微量检测, 检测限为0.5 μmol/L.     

过渡层厚度对Be/CuCrZr热等静压连接性能影响

在铍上用物理气相沉积(PVD)镀上10μmTi 和10μmCu，再添加不同厚度的(分别为0.00mm、0.25mm、 0.50mm、0.75mm、1.00mm)无氧铜作为中间过渡层，与CuCrZr/316L(N)复合板基座铜合金侧通过热等静压连接。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)与电子探针(EPMA)、X 射线衍射仪(XRD)、剪切试验等方法确定了界面组织与性能。试验结果表明：各厚度无氧铜模块连接成功，界面无裂纹、空洞等缺陷，钛铜间出现三层明显的反应层，分别为CuTi₂、CuTi 以及Cu₄Ti。添加无氧铜厚度越大，剪切强度越大。     

柔性复合吸波材料研究进展

吸波材料在隐身技术、电磁兼容、安全保护、微波暗室中的应用十分广泛,因而备受关注。然而传统吸波材料的功能单一,不能同时满足重量轻、涂层薄、柔性、环境适应性等多种需求,限制了其在柔性、可折叠和可穿戴设备中的应用。柔性复合吸波材料一般采用导电损耗、介电损耗和磁损耗等多种吸波机制联用,吸波效率高达99.99%以上,而且具备可折叠、可弯曲、可扭曲变形的特点,为吸波材料在未来人工智能、机器人及可穿戴设备领域的应用提供了重要思路。本文重点介绍碳基、聚合物基、超材料基等柔性复合吸波材料的一些重要研究进展,并对柔性复合吸波材料当前的挑战进行了总结,并对未来的发展趋势进行了展望。     

PW11Cu/TiO2膜光催化剂的制备及可见光催化性能

以PW₁₁Cu为可见光活性组分,TiO₂为载体结构组分,采用溶胶-凝胶法制备了PW₁₁Cu/TiO₂复合膜可见光催化剂,并用UV-Vis DRS、IR、Raman、XRD、SEM、TEM等手段对催化剂的光吸收性质、化学组成、晶相、表面结构和形貌进行了表征,同时,以模型污染物RhB的可见光降解为探针评估了它的光催化活性,考察了膜处理温度、PW₁₁Cu含量和溶液酸性对催化活性的影响,最后,通过催化剂循环降解RhB试验评估了PW₁₁Cu/TiO₂膜的稳定性。实验结果表明,PW₁₁Cu/TiO₂膜对可见光有明显吸收,低温(100℃)处理的膜为无定形态,高温(500℃)处理的膜为多晶态;低温处理的膜具有较高的可见光催化活性,用于RhB的可见光催化降解,在中性条件下反应80 min,RhB的降解率为100%,TOC去除达32%(4 h);提高溶液酸性有利于催化剂活性的提高,在pH=2.5的条件下,达到100%的RhB降解仅需30 min。在本实验条件下,PW₁₁Cu的最佳剂量是3.0 g。经过10次循环降解RhB,催化剂的光催化活性仍保留约90%。     

超薄石墨相氮化碳纳米片的构建及其光催化作用

通过简单调整g-C_3N_4的热聚合方式,一步构筑了超薄氮化碳纳米片,厚度在0.2~0.4 nm左右,分布均匀,比表面积可以达到99 m~2·g~(-1)。光催化性能测试结果表明,随着纳米片比表面积的增大,材料除了表现出优异的光解水性能以外,还在微生物领域表现出一定的抗菌性能,且活性随着聚合温度的升高、纳米片层的变薄而逐渐提高。     

数字图像法测定养殖水中的孔雀石绿

建立一种简单、可靠的养殖水中孔雀石绿的数字图像检测方法。以1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体富集水样品,再用手机拍照获取样品信息,最后用数字图像结合多层感知器神经网络定量分析孔雀石绿的含量。该法测定结果的相对标准偏差不大于6%(n=5),加标回收率为97.8%~103.0%。该方法可用于养殖水中孔雀石绿的含量测定。     

杜仲的核磁共振指纹图谱研究

核磁共振氢谱(Proton Nuclear Magnetic Resonance,~1H NMR)是中药指纹图谱中一种鉴定和控制植物中药质量的新方法.本文采用CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)脉冲序列采集了杜仲提取物的~1H NMR谱,通过完整还原振幅频率表(Complete Reduction to Amplitude-Frequency Table,CRAFT)分析技术对杜仲指纹图谱进行特征指纹分析,将待目标合物的信号从混合物图谱中剥离出来,实现了不分离样品而分析目标化合物信息的目的,从而对杜仲的特征化合物——松脂醇二葡萄糖苷(Pinoresinol Glucoside,PDG)进行了定性和定量分析.结果显示贵阳药用植物园所得杜仲的PDG含量为0.275 6%,相对标准偏差(Relative Standard Deviation,RSD)为1.69%,与高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)定量分析结果(含量为0.269 6%,RSD为0.65%)基本一致.另外,通过NMR检测与多变量数据建模相结合分析了杜仲提取物的全指纹图谱,结果显示同一采收期不同产地的杜仲药材有显著差异,这表明该方法可用于鉴定不同产地的药材,具有一定的实用意义.     

金溶胶中邻羟基苯甲酸吸附行为的密度泛函理论与实验研究

研究了邻羟基苯甲酸(OHBA)的常规拉曼散射(NRS)光谱以及其吸附在Au纳米颗粒上的表面增强拉曼散射(SERS)光谱。以氯金酸为原料,柠檬酸三钠为还原剂,用化学还原法制备了球形的金纳米粒子溶胶,采用激光显微拉曼光谱仪(激发波长为785nm),测定OHBA分子的NRS光谱及其吸附在Au纳米颗粒上的SERS光谱。同时,应用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31+G**(C,H,O)/LANL2DZ(Au)水平上,对OHBA分子进行了结构优化,在此基础上计算了OHBA分子的NRS光谱以及其吸附在Au纳米颗粒上两种不同吸附构型下的SERS光谱,并和实验值进行比较。结果表明,OHBA分子通过羧基吸附构型的计算值比通过羟基吸附构型的计算值与实验值符合的更好。最后,利用GaussView可视化软件对其振动模式进行了全面归属。通过对邻羟基苯甲酸分子拉曼谱峰的详细指认能够得出:Au溶胶中的邻羟基苯甲酸分子,是通过羧基倾斜地吸附在Au纳米颗粒表面的。可视化软件直观形象地展示出了该分子的结构特征和分子基团振动情况,对其振动峰位的归属提供了重要依据。本文工作对推进邻羟基苯甲酸在生物医药等领域进一步的应用具有重要作用。     

功能高分子材料综合实验设计:荧光稀土液晶高分子防伪膜的制备

设计了一个综合性实验,将荧光稀土液晶高分子防伪膜的制备和现代分析测试技术应用于高分子专业的教学实验中,以提高学生的综合实践能力。实验包括荧光稀土液晶高分子的制备、表征、防伪性能评价3大部分。采用FTIR、荧光光谱仪、POM、XRD、TG表征荧光稀土液晶高分子的结构与性能;制备荧光稀土液晶高分子防伪膜对其防伪性能进行评价,给整个实验增添趣味性与实用性。通过开设该实验,可让学生了解功能高分子的前沿知识及现代分析测试技术的基本原理和用途,掌握专业的实验操作与数据处理方法,提高学生的综合实践能力和专业素质。学生实验证明该综合实验适用于本科实验教学。