CL-20/TNT共晶炸药的分子动力学研究

运用分子动力学(MD)方法,选择凝聚态分子势能优化力场(COMPASS),对六硝基六氮杂异伍兹烷(ε-CL-20)、2,4,6-三硝基甲苯(TNT)晶体及其等摩尔比的CL-20/TNT混合炸药和共晶炸药进行不同温度下恒定粒子数等压等温(NPT)系综模拟研究.结果表明,CL-20/TNT共晶的内聚能密度(CED)和结合能随温度的升高逐渐减小;共晶的CED比混合炸药的大,结合能是混合炸药的2倍多,预示其稳定性明显增强.对相关函数和局部放大结构显示共晶中组分分子间作用主要来自TNT中H和CL-20中O以及CL-20中H和TNT中O之间形成的氢键.通过波动法求得的弹性力学性能结果表明,CL-20/TNT共晶的拉伸模量(E)、体积模量(K)和剪切模量(G)介于ε-CL-20和TNT晶体之间,且随温度的升高而下降,符合一般预期;但共晶炸药的柯西压(C12-C44,Cij弹性系数)、K/G和泊松比(ν)均比其组分炸药ε-CL-20和TNT高得多,预示该共晶具有异常高的延展性和弹性伸长,主要是二组分呈层状交替排列且之间存在较强相互作用所致.     

等离子体技术的固氮应用

空气中的氮气由于其牢固的N≡N三键,不易被植物直接吸收。等离子体固氮为高效实现将氮分子（N2）转化为可吸收的含氮化合物（NOx,NH3等）提供了新途径。相比传统Haber-Bosch（H-B）工艺,等离子体技术可以使用间歇性可再生能源,成本低廉,并且理论能耗仅为H-B工艺的0.5倍,因而在固氮领域受到广泛关注。本篇综述首先阐述了等离子体在固氮应用上的优势,然后,介绍了等离子体固氮的反应原理以及其在固氮（用于NH3或NOx合成）领域的研究现状,并对比了当前已有的等离子体反应器类型及其固氮效果。最后,总结了等离子体固氮技术当前面临的挑战,并指出了该方向未来研究的重点。     

石墨烯非共价功能化及其应用

石墨烯的湿法化学修饰,主要包括共价及非共价两种,是目前广泛采用的宏量功能化策略,亦是有效避免其团聚而充分发挥其优异纳米性能的重要修饰方法。非共价功能化因可同时保持原有及引入物质的物化性质,并可充分发挥协同作用,近年来已受到比共价修饰更多的研究关注,并已在生物科学与技术、可持续能源储存及转化、医疗和复合材料等诸多领域得到了广泛应用。本文综述了以应用为导向的石墨烯非共价功能化的构建策略,期望文中涉及的湿法组装策略能为进一步构建性能提升的新材料提供参考。     

有机化学教学中的“三融合、二反思、四进阶”创新教学模式*

为培养出新时代创新人才,构建的“三融合、二反思、四进阶”教学模式有效提升了学生们科技创新能力。依据有机化学特点,创设科学发现情境,通过核心知识点网融合(挑战度)、理论实践交叉融合(高阶性)和化学思政融合(课程思政)“三融合”策略,不断激发学生们学习兴趣;通过教师反思、学生反思的“二反思”过程不断优化教学过程,改善教学效果;最终使具有不同知识层次的学生通过“四进阶”教学策略逐步提升科创能力(创新性)。     

卟啉-二芳基乙烯分子的合成及其无损读取性能

二噻吩乙烯是一类性能优良的有机光致变色化合物,在信息储存领域具有广阔的应用前景,本文以2-甲基噻吩、苯甲醛和吡咯为原料,经过多步反应合成了1-(2-甲基-3-噻吩基)-2-{2-甲基-5-{4-[4-(10,15,20-三苯基-5-卟啉基)苯基]氨基羰基苯基}-3-噻吩基}环戊烯(DTE-TPP),其结构经核磁共振波谱仪(NMR)、质谱(MS)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)表征确认,通过紫外-可见光谱研究了化合物的光致变色性能、抗疲劳性,并辅以荧光光谱探究了化合物的无损读取功能。结果表明,该化合物在254和660 nm的光照射下,发生可逆的光致变色反应,重复光照8次后其紫外-可见光谱与初始谱图相比无明显差异,显示出良好的抗疲劳性;当激发光为520 nm时,开、闭环异构体有较高的荧光对比度,有望实现数据的无损读取。     

原位核磁共振技术考察L-缬氨酸导引下合成花状纳米结构聚苯胺形成机理的研究

利用~1H-NMR原位追踪在L-缬氨酸存在下合成花状纳米聚苯胺的形成过程中发现此结构的形成经历3个阶段:首先在苯胺与缬氨酸构成的类胶束结构内聚合成吩嗪类寡聚物;其次通过p-p重叠作用及胶束融合过程成为片状聚集体;最终通过与缬氨酸形成氢键组装成花瓣状纳米聚苯胺.通过改变反应条件,对比形成过程中核磁共振图谱及产物形貌的变化发现花状纳米聚苯胺的形成有如下特征:反应初期L-缬氨酸作为缓冲试剂可以避免苯胺的骤然质子化,有利于生成具有吩嗪结构的寡聚物;反应前苯胺单体与缬氨酸形成稳定的反应环境保证寡聚物始终在其内聚集生长,有效避免了外部环境的影响.     

丙烯酸水溶液聚合法制备PTFE/PAA/Nafion膜及其性能

采用廉价的多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜作为基底, 用少量的Nafion与PTFE膜复合可制备低成本的质子膜. 但疏水性的PTFE膜与亲水性的Nafion膜结合性不佳. 基于此, 本文对疏水性的PTFE膜材料表面进行设计, 先采用丙烯酸对疏水性的PTFE膜表面进行亲水性改性, 再喷涂亲水性Nafion膜, 完成低成本PTFE/PAA/Nafion膜的制备. 实验结果表明, 改性前的PTFE膜材料水接触角为150°, 改性后的膜接触角变为55.6°, 亲水性大幅上升, 膜的机械强度和尺寸稳定性(断裂强度为25.2 MPa, 80 ℃下的溶胀率为11.9%)均优于Nafion117膜, 而 Nafion用量则节省了60%. PTFE/PAA/Nafion膜具有高质子导通率(80 ℃下达到131.9 mS/cm), 接近于Nafion117膜, 最大功率密度可以达到404.2 mW/cm².     

5,7-二甲氧基香豆素合成方法的改进

以间苯三酚为原料,选甲醇进行甲基化反应制备3,5-二甲氧基苯酚,以丙炔酸乙酯经Pechmann环化反应制备了白柠檬素(5,7-二甲氧基香豆素)。考察了甲基化反应、环化反应的影响因素,结果表明n(间苯三酚)∶n(甲醇)=1∶15,干燥氯化氢为催化剂,75℃反应7h,甲基化收率为82%;n(丙炔酸乙酯)∶n(3,5-二甲氧基苯酚)∶n(无水氯化锌)=1∶3∶1,环化温度为100℃,N2保护下反应2h,环化反应收率为88%,两步反应总收率达73%。目标产物用红外、质谱、核磁分析手段进行了表征和分析。     

铝粉粒径对温压炸药爆炸性能及热安定性的影响

为了研究铝粉粒径对温压炸药在有限空间内爆炸能量输出的影响,在温压炸药中分别添加了粒径为40nm、3μm和35μm的3种铝粉。利用爆炸容器进行内爆炸实验,获得了冲击波压力时程曲线,经计算分析得到1.0、1.2和1.5m处的超压和冲量数值,并采用差示扫描量热仪(DSC)研究这3种粒径铝粉对温压炸药热安定性的影响。实验研究结果表明:铝粉粒径对温压炸药在有限空间的爆炸能量有较大影响,含粒径为3μm的样品2在各距离处的超压较样品1提升了6.0%以上,较样品3提升了10%以上;3组样品的热安定性均随着铝粉粒径的减小而降低,活化能最大降幅达31.1%,升温速率接近零时的峰值温度(Tp0)最大降低了11.7℃。     

新型微乳化柴油抛撒和云雾爆炸实验及其抑爆性能评估

为掌握新型微乳化柴油的抑爆性能和机理，开展了?10#柴油、普通微乳化柴油和新型微乳化柴油抛撒和云雾爆炸实验。采用灰色关联分析法，对柴油样品云雾爆炸火球的表面最高温度时的平均温度、高温（高于1 273.15 K）持续时间、火球最大截面积、火球辐射度等特征参数进行定量计算并评估其爆炸威力，又运用液体燃料抛撒和成像系统，研究柴油样品在激波及其高速气流作用下的抛撒雾化现象及其抑爆机理。结果表明:新型微乳化柴油的抛撒云雾径向扩展半径和云雾爆炸火球特征参数均明显小于?10#柴油、普通微乳化柴油，如在含水质量分数为5%的乳化柴油中分别添加质量分数为0.2%和0.4%的高分子聚合物防雾剂，形成的新型微乳化柴油的火球表面最高平均温度比?10#柴油分别低 296.90 和 336.90 K，高温持续时间比?10#柴油分别少 94 和 234 ms；火球最大截面积也分别只有?10#柴油的60.10%、53.53%；新型微乳化柴油的爆炸威力最小，抑爆性能最好，其次是普通微乳化柴油和?10#柴油；微乳化柴油的水分质量分数在15%以下时，多增加10%的水与添加0.2%防雾剂的抑爆效果相当；新型微乳化柴油抑爆性能较好的主要原因是柴油中添加防雾剂使其液滴黏弹性增大，在高速气流剪切作用不易破碎、雾化，液滴分散效果差。