从化学实验竞赛探讨高校化学实验教学的改革和创新*——第11届全国大学生化学实验邀请赛理论试题的解析与思考

从命题思路、试题内容及特点和结果分析等3个方面对第11届全国大学生化学实验邀请赛的理论试题进行讨论分析和总结,同时对化学实验教学的改革提出几点思考和建议,以期促进高校化学实验教学的改革和创新。     

应用微生物传感器测定甲醛

将培养好的枯草芽孢杆菌与一定量辅料混合,将其涂布并夹入两片微孔纤维膜之间制成固定化微生物膜。将此微生物膜装在溶解氧电极的阴极(金电极)端面的聚四氟乙烯薄膜上,并使之固定即完成微生物传感器的组装。为测验此传感器对甲醛的响应,按方法的给定条件进行操作,记录加入含甲醛试液前后仪器的输出电流。有甲醛存在时,由于其与微生物之间的同化作用导致一定量氧消耗而使输出电流it与基线电流i0相比明显下降,且其下降程度Δi(i0-it)与甲醛质量浓度在0.005～0.20 g.L-1之间呈线性关系。在甲醛质量浓度为0.1 g.L-1条件下做精密度试验,测得其信号值的相对标准偏差(n=10)为1.13%。用标准加入法试验了方法的回收率,3次试验的平均回收率为107%。又经试验,所制备的干微生物固化膜在4℃冰箱中冷藏,可保存60d仍有效。     

3种芳香族氨基酸的液相色谱分析及用于胸腔积液病因鉴别诊断

建立了一种同时测定人体胸腔积液中酪氨酸(Tyr)、苯丙氨酸(Phe)和色氨酸(Trp)的液相色谱分析方法,并将其应用于胸腔积液病因鉴别诊断。优化的液相色谱条件如下:VertexTMAQ-C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm),以乙腈-10 mmol/L醋酸铵缓冲溶液(醋酸调至pH 5.6)为流动相进行梯度洗脱,流速1.0 mL/min,检测波长为210和278 nm。结果表明,3种氨基酸在各自相应的线性范围内线性相关系数均大于0.999;信噪比为3时,检出限(LOD)分别为0.50,0.17和0.20μmol/L。胸腔积液样品经甲醇去除蛋白质后取上清液直接测定,3种氨基酸平均回收率在80.7%～101.1%之间,相对标准偏差为2.5%～8.7%。利用本方法对72例良恶性胸腔积液中的3种氨基酸进行分析,发现Tyr,Phe和Trp含量在不同疾病的样品中存在统计学差异,对胸腔积液病因鉴别诊断有一定的临床价值。     

Hb/Fe3O4/CILE修饰电极的制备及应用

以类离子液体碳糊电极(CILE)为基体电极,采用滴涂法和利用静电吸附作用,制备了Hb/Fe3O4/CILE修饰电极,研究了Hb的直接电化学及其电催化行为,建立了H2O2的计时安培测定新方法。结果表明:Hb在该修饰电极上,Hb呈现了一对准可逆的氧化还原峰,且其在该修饰电极表面表观覆盖度为2.65×10-9moL/cm2;电子转移速率常数为1.35/s;表观米氏常数为1.59×10-5mol/L。在1.0×10-6~4.0×10-5mol/L范围内,催化电流与H2O2浓度呈线性关系(r=0.9976),检出限为3.0×10-7mol/L(S/N=3)。     

维生素E辛烯基琥珀酸酯的结构及定量分析

通过维生素E(VE)和辛烯基琥珀酸酐(OSA)的酯化反应,合成了维生素E辛烯基琥珀酸酯(VE-OS酯)。采用红外光谱(IR)和核磁共振波谱(NMR)对VE-OS酯的结构进行鉴定。研究发现,酯化反应后VE-OS酯的IR谱图中新增了1 860、1 776、1 755 cm-1的吸收峰,表明存在羧酸酯的结构;1H NMR谱中羟基信号消失,表明VE的羟基被取代;由于VE-OS酯存在a和b两个异构体,导致H-9的信号分布在3.05ppm和3.20 ppm,C-11和C-12在170～180 ppm处有4个峰,经比较积分面积认定a异构体更易生成。利用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-311++g**方法对VE-OS酯进行构型优化并确定a为较优构型,与实验分析完全一致。文中还采用HPLC方法对酯化反应进行了定量分析。     

基于概率假设密度的无线传感器网络多目标跟踪算法

针对无线传感器网络多目标跟踪过程中杂波难以去除以及由数据关联复杂带来的计算复杂度高的问题,将概率假设密度滤波器应用于无线传感器网络,以更好地对多目标状态信息进行融合估计;首先,建立簇-树型无线传感器网络模型,并运用随机有限集理论对目标状态模型和传感器观测模型进行描述;然后,根据目标与节点之间的距离设置观测阈值,当传感器节点测量值小于观测阈值时,概率假设密度滤波器将实时对该组测量数据进行处理,从而实现传感器网络对目标状态的联合检测与跟踪;仿真结果表明,在无线传感器网络的多目标跟踪应用中,该算法比粒子滤波算法具有更高的跟踪效率和精度。     

基于信号子空间增强和端点检测的大地电磁噪声压制

为了进一步保留大地电磁低频段的有用信息、提高矿集区复杂噪声环境下大地电磁测深深部探测能力,在形态滤波的基础上结合信号子空间增强和端点检测做二次信噪分离处理.首先,针对形态滤波预提取的噪声轮廓运用信号子空间增强分离出信号子空间和噪声子空间.然后,将信号子空间和重构信号相结合并将噪声子空间置零.最后,借鉴端点检测做后处理,以识别波形突变的起止点.仿真结果表明,卡尼亚电阻率曲线在低频段的数据质量得到了明显改善、视电阻率值相对稳定;有效地补偿了形态滤波处理过程中损失的低频有用信号,其结果更加真实地反映了测点本身所固有的大地电磁深部构造信息.     

La_(0.4)Ca_(0.6)MnO_3中Mn-位Fe和Cr掺杂对磁性质的影响

研究了Fe和Cr掺杂对La0.4Ca0.6Mn O3中电荷有序反铁磁基态的调控作用.磁性质的测量结果表明,两种离子掺杂均能有效抑制原型样品中的长程电荷有序相,但是Fe离子掺杂样品均具有反铁磁的基态,而Cr掺杂样品中则出现了显著的铁磁性.结合电输运测量结果显示,Cr掺杂引起的铁磁态同时具有金属性,表明其中是电子双交换作用占主导.对比两种掺杂离子的电子结构发现,Cr离子空的e g电子轨道促进了电子双交换作用,而Fe掺杂则只是引入了不同的自旋交换作用,导致自旋无序.     

工科特色理论力学课程育人的三维融合模式建设

课程思政是提升工科人才培养质量,落实立德树人根本任务的重要途径．人才培养目标的高要求给工科课程思政带来较大挑战．本文以同济大学的工科人才培养为背景,探讨了具有同济标志工科特色的理论力学课程思政内容建设．课程教学中以时间尺度上经典力学的发展脉络为纵线,融合力学支撑的科学和工程前沿研究以及同济大学参与的国家重大工程等维度元素,实现理论力学课程思政的协同育人目标．     

农田土壤中重金属对抗生素抗性基因及细菌群落的影响

抗生素滥用及其诱导产生的抗生素抗性基因(ARGs)污染是环境领域研究的新兴热点,农田土壤成为ARGs的潜在储库,同时重金属的胁迫不仅对ARGs产生持续性选择压力,也显著影响土壤细菌群落结构和功能。本文重点综述了土壤中重金属对ARGs和细菌群落丰度、多样性的影响,进一步揭示重金属污染造成ARGs水平转移的风险,最后讨论了如今研究中的不足,并对抗生素与重金属的复合污染研究进行了展望,以期为重金属与ARGs防控政策的制定提供理论依据和科学支撑。