材料化学实验课程体系的改革与建设

结合材料化学实验课程自身的特点及材料化学实验教学的经验，系统阐述我院材料化学实验改革的思路，通过深化材料化学实验教学改革，提高任课教师的学术水平，更新教学内容，优化教学模式，推进教材的系统性建设，实现材料化学实验教学质量的提高，激发学生的学习热情与兴趣，进一步培养学生的创新能力。     

新型过渡金属取代层状磷酸铝[C_4H_(11)N]_(0.77)[C_4H_(12)N]_(0.23)[C_3H_(12)N_2]_2[H_3O]_2·[Co_(0.23)Al_(5.77)P_8O_(32)]的共模板法合成及表征

采用共模板法以二乙胺和1,2-丙二胺为模板剂,合成了过渡金属取代的二维层状磷酸铝化合物[C4H11N]0.77[C4H1 2N]0.23[C3H12N2]2[Co0.2 3Al5.77P8O32][H3O]2(1).通过X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、元素分析(ICP-AES及CHN)、固体紫外-可见分析(Solid-UV-Vis)及扫描电子显微镜(SEM)等对化合物1进行了表征.该化合物属三斜晶系,P 1-空间群,晶胞参数a=0.95029(19)nm,b=1.2689(3)nm,c=1.2987(3)nm,α=118.70(3)°,β=97.64(3)°,γ=99.72(3)°,V=1.3117(5)nm3,Z=1.其无机骨架由铝(或钴)氧四面体(AlO4或CoO4)和磷氧四面体PO3(O)严格交替连接形成4,6,12-网层结构,无机层沿[001]方向堆砌成一维十二元环孔道.Co无序取代Al的位置,其Co/Al摩尔比约为1∶25.1.运用分子动力学模拟的方法,通过计算有机模板剂和无机骨架的相互作用,讨论了2种有机胺分子的共模板作用.     

开放骨架磷酸铝合成反应数据库的建立与应用（I）

本文介绍了开放骨架磷酸铝合成反应数据库的建立、收录的数据资料信息和数据库的检索查询方法,并对该数据库就骨架元素组成、反应产物的结构维数、孔道环数、合成所用的有机模板剂等方面做了统计分析．磷酸铝合成反应数据库的建立对于微孔功能体系的分子工程学研究提供了重要的基础数据．     

多孔芯冷凝器内流动与换热特性

ＣＰＬ热控系统由于其独特的运行优势,在航天热控系统及微电子冷却装置等应用中越来越受到人们的重视．多孔芯冷凝器的提出很好地解决了压力波动和启动困难问题,目前关于这方面的研究尚处于初级阶段．本文试图建立多孔芯冷凝器冷凝通道内的流动和换热模型,探讨各影响因素对凝结换热过程的作用机制,并通过多孔芯冷凝器内部工作状况的可视化实验结果验证了理论模型的合理性。     

基于特征选择的决策树方法在磷酸铝AlPO4-5定向合成中的应用

分子筛类开放骨架材料的合成与结构关系研究对实现这类材料的定向合成起着至关重要的作用. 本文在建立开放骨架磷酸铝合成反应数据库的基础上, 提出了利用基于特征选择的决策树(C5.0)方法, 考察了不同反应条件(即各反应特征参数)对磷酸铝分子筛AlPO4-5生成的影响. 基于决策树模型, 利用8个反应特征参数,可以有效预测磷酸铝分子筛AlPO4-5的生成, 准确率达到88.18%, 接收者操作特性(ROC)曲线下面积(AUC)达到90%. 研究结果表明, 在众多的反应特征参数中, 有机模板剂的几何尺寸参数, 特别是模板剂的次长距离, 是影响AlPO4-5分子筛合成的重要因素.     

研究性综合化学实验：纳米级TS-1分子筛的合成、表征与催化性能的研究

介绍一个研究性综合化学实验--水热法合成纳米级TS-1分子筛及其表征与催化性能研究。实验通过传统的水热合成方法,制备了具有MFI拓扑结构的TS-1型分子筛。产物的结构通过X射线粉末衍射仪（XRD）、紫外-可见光谱仪（UV-Vis）进行了表征;产物的孔道性质通过N2吸附-脱附仪进行了表征,其形貌由透射电子显微镜（TEM）进行了表征。将所制备的钛硅分子筛材料用于二苯并噻吩的氧化脱硫反应的测试,表征了其催化活性。     

多孔性固体与气体传递反应过程特性研究

本文建立了多孔性固体与气体反应的流态化实验装置,进行烟气脱硫反应实验,以此分析反应过程中固体颗粒的孔隙结构变化,确定转化率等重要数据。实验表明,固体孔隙特性对反应过程起关键性作用。相同条件下,初始孔隙率越大,可使相同反应时间内达到的转化率越高,即初始孔隙率决定最终转化率,但是孔隙分布方式则影响反应过程特性,即具有相同初始孔隙率不同孔隙结构分布的固体反应物达到最终转化率的过程不同。     

铜配合物修饰的钼氧簇超分子化合物催化烯烃环氧化

近年来,含有过渡金属配合物和多金属氧酸盐的三维超分子化合物的合成与性能研究受到广泛关注.利用过渡金属配合物优良的可裁剪性和修饰性,可以对多金属氧酸盐化合物的结构和性质进行有效调控,进而构造出具有独特空间结构和性质的新型功能材料.这类材料往往具有多金属氧酸盐与过渡金属配合物两者结合的优点,在医学、光学、磁性材料、气体吸附材料及催化等领域显示出重要的学术研究价值和潜在的应用前景.然而,相比于在化合物合成及结构研究领域中的快速发展,过渡金属配合物修饰的多金属氧酸盐基化合物在催化领域中应用较少.本文采用水热合成法,以4,4′-联吡啶(bipy)或1,4′-双咪唑-1-甲基苯(bix)为氮杂环配体,合成了两个铜配合物修饰的钼氧簇超分子化合物催化剂,分别记为[Cu(bipy)]4[Mo15O47]·2H2O (1)和[Cu(bix)][(Cubix)(δ-Mo8O26)0.5](2).催化剂1中包含一个由铜的4,4′-联吡啶有机链修饰的钼氧簇链,催化剂2是由1,4′-双咪唑-1-甲基苯有机配体、铜离子和八钼酸盐构筑的具有自穿插结构的超分子化合物.通过以叔丁基过氧化氢为氧化剂的烯烃环氧化催化反应,考察了两种催化剂的催化性能.结果表明,催化剂1和2对环辛烯或1-辛烯环氧化反应表现出较高的催化活性,性能均明显优于未引入铜配合物的超分子化合物(H2bix)[(Hbix)2(γ-Mo8O26)]2·H2O (3);在相同反应条件下,催化剂1表现出更高的催化活性;溶剂种类显著影响催化剂的催化性能,以乙腈为溶剂时,苯乙烯环氧化反应主产物为苯甲醛(仅有很少量的环氧化合物),而以氯仿为溶剂时,环氧化合物选择性显著提高;中断实验和循环测试结果表明,催化剂1和2在1-辛烯环氧化反应中均表现出良好的稳定性和循环使用性. FT-IR和XRD表征结果证实,经多次循环使用后催化剂结构基本保持不变,表明催化剂具有良好的结构稳定性. XPS表征结果表明,催化剂1中钼的正电性高于催化剂2,这是由于配体类型不同及钼氧簇结构不同所致.拥有较高正电性的钼物种通常会表现出更高的催化烯烃环氧化反应能力,这可能是催化剂1的催化活性优于催化剂2的主要原因.此外,通过结构分析可以看出,催化剂1具有更开放的框架结构,这更有利于反应物扩散,继而使催化剂表现出更高的催化活性.需要指出的是,催化剂1和2中存在的铜配合物也可能直接作为新的活性中心参与对氧化剂的活化,继而对催化剂性能(活性和选择性)产生影响;此外,铜配合物与钼氧簇之间较强的相互作用使所形成的超分子化合物具有良好的结构稳定性,继而使这类超分子化合物催化剂表现出较为优异的稳定性和循环使用性.     

层状磷酸铝化合物Na4[Al4P4O18]·H2O的合成及质子电导性能研究

在无有机模板剂的条件下, 以Na⁺离子为结构导向剂, 通过水热合成法制备了一种与利用1,3-丙二胺合成的Uio-14具有相同层结构的二维磷酸铝化合物Na₄[Al₄P₄O₁₈]·H₂O(1), 通过单晶X射线衍射确定了其拓扑结构. 利用粉末X射线衍射、 扫描电子显微镜、 电感耦合等离子体( ICP)元素分析和热重分析等对其物理化学性质进行了表征. 结果表明, 化合物1属于单斜晶系, 空间群为P2₁/c, 晶胞参数a=1.00887(9) nm, b=0.86747(8) nm, c=0.97580(9) nm, V=0.77387(12) nm³, Z=2, 其阴离子层由铝氧三角双锥(AlO₅)和磷氧四面体(PO₄)构成, 层间通过Na⁺离子平衡电荷; 与Uio-14相比, 化合物1具有更高的热稳定性, 在400 ℃空气条件下煅烧后结构仍然保持完好. 对化合物1的质子电导性能测试结果表明, 相比于传统的分子筛类材料, 化合物1展现出优异的质子电导性能, 在55 ℃下质子电导率可达到1.19×10^-3 S/cm.     

亚磷酸锌无机-有机杂化化合物的合成与结构表征

在水热条件下, 以1,6-己二胺为模板剂合成了一个三维(3D)亚磷酸锌无机-有机杂化化合物(C₆N₂H₁₆)_0.5ZnHPO₃(ZnHPO-CJ15), 并对其单晶结构进行了解析. 结果表明, ZnHPO-CJ15晶体属单斜晶系, P2₁/c空间群, a=1.19587(7) nm, b=0.82766(5) nm, c=0.77756(5) nm, α=90.00°, β=95.8370(10)°, γ=90.00°, V=0.76562(8) nm³, Z=1. ZnHPO-CJ15具有层柱状结构, 其骨架结构是由ZnO₃N四面体和HPO₃假四面体连接构成的二维4×8元环网层结构, 层与层之间由1,6-己二胺分子与Zn配位柱撑连接形成三维结构.