CO2超临界状态解析与课程思政设计

以CO₂超临界状态及制冷应用为例,展示如何以解析关键概念/技术背后的物理化学原理为纽带,在课堂教学中有机融入思政案例(如北京冬奥会制冰造雪)和开展课程思政“翻转课堂”教学;籍此使学生体会到物理化学原理在解决国家重大需求中发挥的关键作用,在强化学科自信的同时,增强学生学以致用、服务国家、绿色发展的意识和开拓创新的精神。CO₂超临界状态及应用是“物理化学”单组分相图中的知识难点和应用热点,在教材中常以知识拓展的形式出现,不仅与专业知识结合不紧密,学生对此也缺乏深刻理解。有鉴于此,我们以“讲透”CO₂超临界状态和制冷技术背后的物理化学原理为抓手,依据知识间内在关联,环环相扣、水到渠成地开展课程思政教学。为了提升思政教学效果,还综合采用了任务驱动的自主学习、翻转课堂及课后拓展相结合的多元思政教学手段,引导学生自主发掘思政素材,实现自我思政教育,从而达到了价值塑造、知识传授和能力培养三位一体的教学效果。     

信息化时代物理化学课程的教学改革与实践

互联网的发展加速了信息和知识的传播,在为大学课程教学提供更多资源的同时也给传统的课堂教学方法带来很大挑战。介绍了北京师范大学物理化学教学团队在线上线下混合教学方法的创立、大规模在线开放课程(MOOC)建设、思政元素引入教学等方面利用互联网资源所实施的教学改革和实践,为探究和建立信息时代大学化学课程教学方法的新模式提供参考。     

不确定性需求下易逝品零售商横向调货策略研究

本文通过建立易逝品零售商间横向调货模型,研究了不确定性需求与不确定性需求更新零售商之间协调调货行为下最优调货价格和调货量。研究结果表明,在不确定性需求条件下,零售商间横向调货模型中调货价格和调货量的存在纯策略纳什均衡解;在不确定性需求更新条件时,零售商间横向调货价格和调货量在任意时刻均存在纯策略纳什均衡解。数值实验也证实了理论部分的研究结论。     

硫黄素T与侧翼连接双链DNA的G-四链体高特异性作用

富G碱基的DNA序列在离子诱导下可形成G-四链体(G4),基于这一构型转化设计了大量的传感检测平台。其中的荧光检测平台是基于G4与荧光小分子的相互作用。但是,G4与荧光小分子的有效结合依赖于G4构型和体系中存在的离子种类和离子浓度,尤其是高Na⁺浓度(140 mmol·L^-1)。那么如何实现G4与荧光小分子普适性地有效结合,并不依赖于体系中的Na⁺和Na⁺浓度,是一个难题。在本研究中,以最简单的富G DNA序列凝血酶适体链TBA (thrombin binding aptamer)为例,在3’端和5’端分别增加10个碱基(TBA-10 bp),K⁺诱导TBA-10 bp形成K⁺稳定TBA (K⁺-TBA,G4)并衔接含有10个互补碱基对的双链DNA (K⁺-TBA-10 bp)。相较于K⁺-TBA,硫磺素T与K⁺-TBA-10 bp结合后的荧光强度增加了100倍,相互作用强度增加了1000倍,而且与体系中的Na⁺ (5-140 mmol·L^-1)无关。结合荧光光谱,紫外吸收光谱和圆二色光谱发现硫磺素T特异性的嵌合于K⁺-TBA和双链DNA衔接处的空腔内。有趣的是,这一结合模式不受G4构型的影响。该研究结果为研究G4与荧光小分子的有效结合提供了新视角,也为拓展G4在生物功能和生化检测领域的应用提供了实验依据。     

催化热解废轮胎制衍生油

催化热解废轮胎对于资源利用及环境保护具有重要意义,近年来引起人们关注.在废轮胎胶粉热解反应中加入催化剂,不仅会加速胶粉裂解速率,缩短反应时间,而且可以通过催化剂择形催化改变产物分布,从而提高目的产物衍生油的收率和性能.国内外对废轮胎催化热解已做了大量研究,以期提高衍生油中高附加值单环芳烃的含量,同时降低S, N和Cl含量,虽然已取得较大进展,但衍生油收率较低,大大降低了该技术的可行性.
　　本文采用带搅拌器的1000 mL不锈钢反应器,在常压条件下研究了反应温度和催化剂类型对废轮胎胶粉热解反应及产物衍生油性能的影响,通过元素分析、馏程模拟和色谱-质谱等表征手段检测了衍生油的理化性能.结果表明,在废轮胎胶粉热解反应过程中,随反应温度上升,出油速率先增加后降低.至500 oC时,热解衍生油收率最高达55.65 wt%,所得衍生油呈黑棕色,具有轻质油含量低、S和N含量高、粘度低和流动性好的特点,其轻质芳烃含量低,却含有大量可以转变为芳烃的脂肪烃类.因此,为了提高衍生油中轻质油和轻质芳烃收率,降低S和N含量,尽量维持较高的衍生油收率,在热解反应过程中引入少量ZSM-5, USY,β, SAPO-11和ZSM-22等常见催化剂,利用催化剂独特的孔道结构和酸分布,达到定向催化和转化的目的,提高轻质芳烃含量.同时,为了克服催化剂与胶粉难以接触进行反应的问题,在反应温度升至200 oC时,维持一定时间保证胶粉发生溶胀和液化反应形成液体烃类,使得催化剂不仅能够均匀分散于液体烃中与其接触进行反应,而且有效提高了反应物料与催化剂之间传质传热效率,使得裂解反应在均相中进行,降低因传热不均匀而造成的结焦和过度裂化反应.在催化热解过程中,1.0 wt%催化剂的加入可明显缩短反应时间,在保证衍生油收率基本不变的情况下,获得的衍生油呈黄棕色,轻质油收率较高为70–75 wt%, S和N含量分别降至0.3–0.58wt%和0.78–1.0 wt%.以具有较高酸性和孔径分布的ZSM-5, USY,β和SAPO-11为催化剂时,衍生油中总芳烃含量可达到50 wt%,其中单环芳烃含量高达45 wt%.     

钾离子浓度依赖的铅离子稳定G-四链体构型转化

已有研究普遍认为铅离子(Pb²⁺)诱导富G适体链形成的G-四链体(Pb²⁺-G4)比钾离子(K⁺)诱导富G适体链形成的G-四链体(K⁺-G4)更为稳定,因而Pb²⁺可以置换K⁺-G4中的K⁺,而且K⁺的存在不影响Pb²⁺-G4的稳定性。有趣的是本研究发现K⁺ (20 μmol∙L⁻¹–1 mmol∙L⁻¹)不仅可以诱导10 µmol∙L⁻¹ Pb²⁺稳定的T2TT(Pb²⁺-T2TT,杂合G4结构)发生构型转换,甚至还可取代Pb²⁺-T2TT中的Pb²⁺,形成K⁺稳定的T2TT (K⁺-T2TT,平行G4结构),最终转化形成的K⁺-G4结构与单独K⁺诱导富G适体链形成K⁺-G4的构型基本一致。随后,进一步考察了另外7条富G适体链,发现这一转化过程具有一定的普适性。该研究结果为理解G4构型转化以及内嵌离子交换提供了新的视角,也为拓展G4在生化分析和生物领域的应用提供了新的理论基础。     

研究生电化学课程改革助力新时代创新人才培养

北京师范大学电化学课程教学团队主动对标新时代创新人才的培养要求,深入分析原有课程体系和教学方式的局限,开展了涉及课程内容、教学模式、考核方式、课程思政等多方面的综合教学改革,实现了课程内涵式发展,取得了积极的教学成效,推动了本校电化学方向创新人才的培养。期望通过总结研究生课程改革经验,找出共性问题及教学发展规律,为提升硕士研究生专业课程质量和助力创新人才的培养提供有益参考。     

基于国家安全视角的文化软实力测度模型及实证分析研究

在对文化软实力量化研究现状分析的基础上,从国家安全视角出发提出了文化软实力概念模型,通过对各维度凝炼构建了基于国家安全视角的6维度、25个二级指标的文化软实力测评指标体系,通过综合运用专家访谈法和层次分析法得到指标权重,综合运用问卷调查法和模糊综合评判法得到中国文化软实力测评结果.实证表明,测评结果和理论分析基本一致,研究方法具有较高的科学性和可信度.     

基于DNA电化学传导的可重置键盘锁

选择巯基化并含有PW17碱基序列的DNA在金电极上自组装,在10 μmol/L Pb²⁺存在下,Pb²⁺诱导自组装的DNA形成Pb²⁺稳定的G-四联体.通过微分脉冲伏安法发现Pb²⁺稳定的G四联体在-0.365 V vs.Ag/AgCl出现一Pb²⁺的还原峰.依据Pb²⁺与EDTA的强配位作用,EDTA可以与G-四联体中的Pb²⁺作用,并伴随G-四联体的构型转变为自由态的DNA.以组装在电极上的DNA为工作单元,Pb²⁺和EDTA作为输入信号,-0.365 V处的还原峰为输出信号,根据Pb²⁺和EDTA加入顺序的不同,键盘锁处于“开”或“关”的状态.在Pb²⁺与EDTA的交替作用下,G-四联体和自由态DNA可以互相转化,同时电化学的输出信号在循环5次后基本保持不变,键盘锁呈现出良好的可重置性.     

DNA/银纳米簇荧光探针在检测Pb2+中的应用

基于DNA/银纳米簇的荧光特性报道了一种简单、灵敏、高选择性的荧光方法检测Pb²⁺.以茎部为富G结构,环状部分为聚C结构的发夹型DNA为模板合成具有稳定荧光的银纳米簇.当加入Pb²⁺后,发夹型DNA在Pb²⁺诱导下形成G-四链体结构,破坏了发夹型DNA的构型,极大地影响了合成银纳米簇的模板结构,导致银纳米簇的荧光强度降低.Pb²⁺存在和不存在时所产生荧光强度的差异与发夹型DNA的碱基序列和茎部配对碱基数有关.依据这一现象,在优化DNA碱基序列和茎部配对碱基数的基础上,可实现100 μmol/L至100 nmol/L范围内对Pb²⁺的定量检测,检出限为10 nmol/L.该方法对Pb²⁺的检测具有较好的选择性,并可应用于实际水样中Pb²⁺的检测.检测结果与原子吸收光谱进行比对,显示出较好的一致性.