大学生数学建模竞赛策略的研究

就全国大学生数学建模竞赛的特点,从竞赛的作用、赛前准备及比赛期间的策略等进行了探讨.     

γ辐射下CMPO/[C2mim][NTf2]的辐解及其对Eu3+萃取的影响

主要考察了辛基(苯基)-N, N-二异丁基胺甲酰基甲基氧化膦(CMPO)在1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰胺酸盐([C₂mim][NTf₂])中的γ辐解行为,同时考察辐射对CMPO/[C₂mim][NTf₂]萃取能力的影响。通过超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用仪(UPLC/Q-TOF-MS)进行定量分析、辐解产物认定以及产物半定量分析。CMPO/正十二烷作为对比条件进行了相同研究。结果表明：CMPO在[C₂mim][NTf₂]中的辐解率低于其在正十二烷中,并且辐解路径不同。在正十二烷体系中,CMPO主要发生C―P、C―N键的断链,而在离子液体体系中CMPO主要发生异丁基脱除反应,并与[C₂mim]^+·、·CF₃等离子液体产生的自由基发生取代反应。综合辐解研究结果,我们提出CMPO/[C₂mim][NTf₂]的辐解路径,这加深了CMPO在离子液体中辐解机理的认识。最后,通过萃取实验发现,当硝酸浓度为0.01 mol·L^-1,辐照剂量为800 kGy时,CMPO/[C₂mim][NTf₂]对Eu³⁺的萃取率依旧达到99%以上。     

CMPO/[Cnmim][NTf2]体系对Eu3+和UO22+的萃取行为

讨论了辛基(苯基)-N,N-二异丁基胺甲酰基甲基氧化膦(CMPO)/1-烷基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐([C_nmim][NTf₂],n=2,8,12)萃取体系分别对硝酸溶液中的铕离子(Eu³⁺)和铀酰根离子(UO₂²⁺)的萃取行为。主要研究了硝酸浓度、接触时间、温度、CMPO浓度对CMPO/[C_nmim][NTf₂]体系萃取性能的影响,并选取CMPO/[C2mim][NTf₂]体系对模拟高放废液中的镧锕元素进行了萃取分离。结果表明:随着离子液体侧链长度增长,萃取平衡时间逐渐延长;CMPO/[C2mim][NTf₂]体系对Eu³⁺的萃取是放热反应,萃取率随酸度增加而逐渐降低,对UO₂²⁺则是吸热反应,萃取率随酸度增加而逐渐升高;通过机理研究,推测出对Eu³⁺的萃取反应是离子交换,而对UO₂²⁺的萃取反应则是中性配位;CMPO/[C2mim][NTf₂]体系能有效的萃取模拟高放废液中的镧系、锕系元素,且在高酸下有一定的镧锕分离效果。     

辐射接枝技术在吸附材料制备中的应用

辐射接枝技术已成为高分子材料改性的重要方法之一.和传统化学接枝方法相比,辐射接枝技术具有操作简单,易于控制,不限制基材和单体等优点,近年来已被广泛应用于吸附材料的制备.采用辐射接枝技术制备的吸附材料,其功能团主要分布在基材表面,具有单体用量少,成本低,吸附脱附速度快,功能团利用率高,选择性好的特点.本文综述了近年来辐射接枝技术在制备选择性吸附材料方面的最新研究进展,包括对重金属、放射性核素、半金属、非金属、稀土元素、贵金属和染料等不同污染物吸附材料的合成及其应用,并对辐射接枝技术在制备吸附材料中的研究方向进行了展望.     

十六烷基膦酸配合的复合氧化物纳米催化剂稳定的O/W乳液中甲苯单一氧化为苯甲醛（英文）

苯甲醛是一种用途广泛的重要化学品,通过O2氧化甲苯制取苯甲醛是最佳生产途径,也是近几十年来工业界迫切需要的反应之一.虽然该反应在苄基上结合一个氧再脱除两个氢即可,对该反应的多相催化过程也已经研究了几十年,但其性能仍远远低于工业要求.当前的工业过程主要有甲苯氯化水解法和甲苯均相氧化法两种,但都存在严重的环境污染和腐蚀问题,且产品中含有少量卤素,阻碍了其在诸如香水或食品中的高端应用.近年来,以O2作为氧化剂及Pd,Au,Pt,Ag,Ru等贵金属或它们间的合金为催化剂的甲苯液相氧化反应研究取得了一些很好的进展,但仍然不能在高甲苯转化率下高选择性地得到苯甲醛.本课题组曾报道了一种高效的混相催化体系,以O2作为氧化剂将甲苯专一地催化氧化为苯甲醛,其中十六烷基膦酸-氧化铁(HDPA-FeOx)纳米颗粒处在甲苯和水的界面上,稳定了该O/W类皮克林乳液(Pickering).为了进一步提高催化剂晶格氧的移动性以提升催化活性,本文采用Mn, Co, Ni, Cu, Cr, Mo, V和Ti等一系列金属氧化物对催化剂HDPA-Fe Ox进行掺杂,同时使用一种特殊的纳米Al2O3作为载体,大大地增加了催化剂制备的便捷性和保证了催化剂在实际应用中的稳定性.TEM和XRD结果表明,Al2O3负载了金属氧化物后,其形貌仍为纳米棒状结构,并只能观察到Al2O3的晶相衍射峰,表明金属氧化物均匀地负载在其表面.BET结果表明,负载后的催化剂的孔结构与载体Al2O3类似.FT-IR结果表明,HDPA很好地吸附在了催化剂表面.TG结果表明,催化剂中HDPA含量与加入量相符,质量分数为~5%.结合前期工作可知,HDPA能够调整Fe M纳米棒表面催化性质,且以1 HDPA/nm2的密度为最佳,此时,甲苯液相氧化为苯甲醛的催化性能最佳.催化性能测试结果表明,催化剂吸附了HDPA后,甲苯的转化率显著增加,且只生成苯甲醛.在所考察的第二种掺杂金属中,以Ni的效果为最好.该催化剂在最佳反应条件下,甲苯转化率为83%(TOF=0.027nm–2·s–1),苯甲醛选择性为~100%.而Cr,Mo,V和Ti等高价金属则抑制了该反应,这也说明通过掺杂第二种金属调变晶格氧的活动性可影响反应性能.经过优化后,最佳反应条件为:p H值为2.5,反应温度为180°C.原位FT-IR结果表明, 180°C下,甲苯在吸附有HDPA的催化剂表面能够发生化学吸附,苄基C–H键解离并与晶格氧产生结合,形成了C6H5–CH2–O–Fe中间物种,该物种脱附即得苯甲醛.该温度下,表面HDPA对甲苯的化学吸附不可缺.     

CMPO/[Cnmim][NTf2]体系对Eu3+和UO22+的萃取行为

讨论了辛基(苯基)-N,N-二异丁基胺甲酰基甲基氧化膦(CMPO)/1-烷基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐([C_nmim][NTf_2],n=2,8,12)萃取体系分别对硝酸溶液中的铕离子(Eu~(3+))和铀酰根离子(UO_2~(2+))的萃取行为。主要研究了硝酸浓度、接触时间、温度、CMPO浓度对CMPO/[C_nmim][NTf_2]体系萃取性能的影响,并选取CMPO/[C_2mim][NTf_2]体系对模拟高放废液中的镧锕元素进行了萃取分离。结果表明:随着离子液体侧链长度增长,萃取平衡时间逐渐延长;CMPO/[C3+2mim][NTf_2]体系对Eu的萃取是放热反应,萃取率随酸度增加而逐渐降低,对UO_2~(2+)则是吸热反应,萃取率随酸度增加而逐渐升高;通过机理研究,推测出对Eu~(3+)的萃取反应是离子交换,而对UO_2~(2+)的萃取反应则是中性配位;CMPO/[C_2mim][NTf_2]体系能有效的萃取模拟高放废液中的镧系、锕系元素,且在高酸下有一定的镧锕分离效果。