耗散粒子动力学及其应用的新进展

耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD),是1992年提出的一种针对于复杂流体的介观模拟方法,凭着相对于其它模拟方法的高计算效率以及能够模拟流体水力学行为的优势,目前已经成为研究复杂流体动力学行为的主要模拟方法之一,同时也是联系微观结构与宏观实验的重要桥梁,在辅助研究复杂流体性质方面起到了重要的作用,本文对这一模拟方法在近几年的发展及其应用做了全面的总结。首先介绍了近年来方法本身的改进和完善,接着详细总结了目前的应用研究热点。作为一种计算机实验工具,这种方法近年来在对复杂流体的研究上进展迅速,既能用于预测平衡过程的结构和性质,又能用于研究非平衡过程的动力学因素。     

"阀上实验室"--介观流控分析系统及其在样品预处理中的应用

作为微全分析系统的重要补充,第三代流动注射分析技术--"阀上实验室(LOV)"在生命科学分析、联用技术、过程分析与控制以及样品超微预处理等领域中的应用已初步证实了这一技术的有效性.最近,我们将这一新技术定义为介观流控分析系统(Mesofluidic Analytical Systems).     

微波介电加热及其在化学中的应用

简要介绍了９０年代以来在微波介电加热及微波致热和非致热效应方面的研究、微波炉中测温控温技术上的新进展，以及微波技术在无机化学、有机化学、物理化学、放射化学等领域中的部分新应用。     

黏弹性对介观液珠聚并的影响-液珠-细丝-液珠聚并现象及其分析

在四辊流变仪中,黏弹性高分子介观液滴经反复拉伸和松弛形成了有细丝相连的两个黏弹液珠,研究了黏弹液珠的聚并过程,依形状叫做BSB(bead-string-bead,液珠-细丝-液珠)聚并.BSB现象与常见的通过滴间液膜破裂实现的液滴聚并过程大不相同.根据界面上的Laplace力、液珠移动时的黏性阻力和细丝中黏弹应力之间的平衡,推导出一个力学模型来描述BSB现象,理论分析与实验结果相符较好.细丝直径的变化和稳定性由过程参数和物料参数共同决定,尤其是液滴的黏弹性有较大影响.这一效应对多相高分子与复杂流体加工过程的基础理解富有启发.     

超临界流体萃取及其在我国的研究应用进展

本文综述了近年来国内外超临界流体萃取的研究应用概况, 着重介绍了我国这一新技术在基础理论、应用及工艺方面的进展。     

动态密度泛函理论在嵌段共聚物介观结构模拟中的应用

采用动态密度泛函理论(DDFT)方法对两嵌段和三嵌段共聚物熔体微相分离后的三维介观结构进行了模拟研究,考察了共聚物链长．N—12下组分A、B不同配比的11种两嵌段共聚物和10种三嵌段共聚物,通过等密度面图很好地表述了微相分离后的三维介观结构。通过比较序参数户、自由能F和熵S随时间的变化,发现当组分A与组分B的链节数之比．NA／NB和模拟参数均相同时,两嵌段共聚物熔体比三嵌段共聚物熔体容易发生微相分离,而三嵌段共聚物越不对称,微相分离越容易。     

介观模拟方法研究高分子表面活性剂在水介质中的聚集行为

高分子表面活性剂已广泛应用于许多领域, 其构型复杂、分子量大等特点使其聚集行为不同于小分子表面活性剂. 从微观上认识其聚集行为可为应用提供指导, 因而此方面的研究倍受关注. 计算机模拟技术的发展使我们能成功地在微观或介观水平上获得高分子表面活性剂聚集行为的信息. 本文综述了耗散粒子动力学(DPD)和介观动力学(MesoDyn)在高分子表面活性剂聚集行为研究中的应用. 着重介绍了这两种介观模拟方法研究单一高分子表面活性剂溶液的相行为及其与低分子表面活性剂之间的相互作用, 揭示了实验中难以观测的微观相分离及聚集体结构形态的变化规律. 这些信息可以为实验研究提供指导和补充.     

Pluronic三嵌段共聚物在油水界面上自组装行为的介观模拟研究

利用耗散粒子动力学(DPD)模拟方法研究了三种不同结构的Pluronic嵌段共聚物F127,F68和L64在油水界面处的自组装行为.结果发现,嵌段共聚物的分子量、PO/EO比例以及油水体积比等因素对PEO-PPO-PEO类三嵌段共聚物的界面构型、界面张力和界面厚度等均具有一定的影响;PO/EO比值愈大且分子量较大者,体系界面张力越低,界面厚度越大;嵌段共聚物的PO/EO的比值接近时,分子量较小者界面张力较低,界面厚度较小.F68分子中的PO嵌段含量低于F127,但因其分子量小,故其PO嵌段在界面处排列更紧密有序,界面张力更低.同时,研究发现油水比例的增加会使油/水/嵌段共聚物体系的构型由水包油型乳状液向油包水型乳状液逐渐转变;油水比例对嵌段共聚物聚集行为的影响与其分子量的大小有关:分子量较大者,油水比对其界面性能影响较大,分子量较小者则影响不大.     

功能化含钨介孔硅材料的直接合成表征及其在多相氧化脱硫中的应用

温和条件下,燃油深度脱硫一直是非常重要的研究课题.目前,加氢脱硫(HDS)是石油工业上广泛采用的脱硫技术,它能够有效脱除燃油中的硫醚、硫醇和等无机硫化物,但对于芳香族硫化物(如二苯并噻吩、4,6-二甲基二苯并噻吩等),则效果较差.对于上述有机硫化物的深度脱除,现有的加氢脱硫技术需要更为苛刻的反应条件,如高温、高压、高活性贵金属催化剂等,这势必导致燃油成本的大幅上升.因此,世界各国科学家都加强了高效非加氢脱硫方法的研究,主要包括氧化脱硫法、吸附脱硫法、萃取脱硫法和生物脱硫法等,其中氧化脱硫法是一种公认的具有应用前景的高效脱硫技术,该技术只需在常温常压下进行,可将含硫化合物氧化成其相应的砜类物质后,再用溶剂萃取法或吸附法除去.氧化脱硫反应中所涉及氧化剂有过氧化氢、有机过氧化物和氧气等.在这些氧化剂中,过氧化氢由于其活性高,在氧化反应后的副产物只有水,而被广泛研究.
　　离子液体作为一种低温熔融盐,因其独特的理化性质,如无蒸气压、低毒性、良好的溶解性以及结构可调等,受到了广泛的关注.其中,功能化多酸基离子液体不仅具备离子液体的特点,还具备多金属氧酸盐的优势,已被用于燃油的均相氧化脱硫过程中.但是,此过程中离子液体往往用量较大,催化剂难于回收和循环利用,氧化剂用量较大,阻碍其在工业中的应用.为了克服上述缺点,本课题组以多酸基离子液体[C16mim]3PW12O40和正硅酸四乙酯为原料通过溶胶-凝胶法直接合成了一系列含钨功能化介孔复合材料 W-SiO2,其中咪唑型阳离子作为介孔模板剂,而多酸阴离子作为金属源.采用 XRD, IR, Raman, BET, DRS, TEM等测试手段对所合成的材料进行了表征.结果表明,钨活性物种是以氧化钨的形式存在,并且能够均匀地分散在载体二氧化硅上,所合成的材料比表面积为513–743 m2/g,孔体积为0.37–0.50 cm3/g,孔径为2.91–3.20 nm.将所合成的材料 W-SiO2-20应用于燃油氧化脱硫反应(过程中无需有机溶剂),结果表明,所合成的复合材料既能作为吸附剂来吸附有机硫化物,又能作为催化剂来活化过氧化氢以氧化有机硫化物.在最优条件(反应温度60oC, O/S摩尔比为2.5,反应时间40 min)下,二苯并噻吩脱除率可100%,而且反应体系易于循环使用,7次循环后脱硫率无明显降低.此外,还考察了复合材料在相同条件下对于不同硫化物的脱除效果,结果表明,反应活性顺序为4,6-DMDBT＞ DBT＞ BT＞ DT.     

介孔分子筛固载离子液体及其在催化有机反应中的应用

将离子液体固载于载体物质上,可提高其利用率,降低使用成本。固载离子液体的基本方法有浸渍法、键合法、溶胶-凝胶法等。本文综述了近年来用介孔分子筛固载离子液体以及将其用于催化有机反应的研究进展。     

多氟代季戊四芳醚的合成及其在低介电薄膜中的应用

合成了六个多氟代季戊四芳醚类化合物,并且对部分化合物掺杂于SiO~2薄膜的介电性质进行了研究。当氟原子掺杂浓度(F/Si)为1%时,薄膜介电常数K值小于3。     

血红素/G-四链体DNA酶的活性增强研究及其在生物传感器中的应用进展

血红素/G-四链体DNA酶是一类具有类过氧化物酶活性的DNA分子,因其具有出色的活性、易修饰性和可编程性,被广泛应用于生物传感器等领域。 本文先是简要介绍了G-四链体的结构,再主要综述了增强血红素/G-四链体DNA酶活性的策略及基于血红素/G-四链体DNA酶的生物传感器在生物标志物、微生物与生物毒素以及金属离子检测中的应用,并展望了血红素/G-四链体DNA酶的未来发展趋势。     

无模板剂一锅法合成介孔Ni-CaO-ZrO2 催化剂及其在CH4-CO2重整反应中的应用研究

通过无模板剂一锅法制备出一种具有较大比表面积和孔容的介孔Ni-CaO-ZrO₂催化剂,并将其用于CH₄-CO₂重整反应过程。利用N₂吸附-脱附(BET)、SEM、TEM、X射线粉末衍射(XRD)、程序升温还原(H₂-TPR)以及热重(TG)等手段对催化剂进行了表征。结果表明,该催化剂具有较强的金属-载体相互作用,这种强金属-载体相互作用(SMSI)使Ni与载体紧密接触,有利于吸附物种在界面进行快速反应,使催化剂在反应过程中具有较高的反应活性和稳定性。虽然反应后的催化剂表面有一定量的积炭生成,但这些积炭多以丝状碳为主,并不会覆盖催化剂的活性位点。