氮氟双掺杂TiO_2纳米管的制备、表征和光催化性能研究——暑期科研训练实验实例

在南开大学化学学院本科生的暑期科研训练中,开展"氮氟双掺杂TiO_2纳米管的制备、表征和光催化性能研究"综合实验,以水热法制备的钛酸纳米管为前驱体,通过含氟化铵的钛溶胶对纳米管进行浸渍修饰,制备氮氟双掺杂的TiO_2纳米管,采用透射电镜、X射线衍射、TG-DTA、XPS、紫外漫反射等手段表征所得材料,以甲基橙溶液模拟有机废水,研究催化剂在紫外及模拟日光下的催化降解性能。通过贴近科研前沿的实验内容,对学生进行系统的初步科研培训,培养学生的综合科研能力。     

铈在乙苯脱氢氧化铁基催化剂中的助催化作用

研究了铈在Fe_2O_3-K_2O-CeO_2乙苯脱氢催化剂中的助催化作用。铈源为硝酸铈时助催效果明显,但CeO_2则不佳。助催化效果还与催化剂中的钾量有关。铈明显增进高钾催化剂的活性,但对催化剂的选择性无明显影响。     

2-取代-8-羟基喹啉配体及其双核锌配合物的合成、晶体结构和性能研究

本文以8-羟基喹哪啶为起始原料,通过两步反应合成出一种新型的2-取代-8-羟基喹啉配体(E)-2-[2-(4-甲氧苯基)乙烯基]-8-羟基喹啉(HL),并用核磁共振(NMR),液质联用(LC-MS),元素分析(EA)和X-射线单晶衍射对其结构进行了表征。利用溶剂热法,Zn(Ⅱ)离子与HL配位得到一种晶态配合物[Zn2L4](1),单晶X-射线衍射分析其结构是以双核Zn(Ⅱ)作为基本构建单元,利用π…π芳香堆积和非经典C-H…O氢键以及C-H…π3种分子间相互作用,进而形成一个三维的超分子结构;采用荧光和紫外光谱手段对配体HL和Zn(Ⅱ)离子在溶液中的配位行为进行了研究;此外我们还对配体及其双核锌配合物的固相光学性能进行了研究,结果显示化合物1的发射波长相对配体发生红移,并发出黄色光。     

微波消解原子吸收光谱法测定鱼肉中14种金属元素

以微波消解法处理鱼肉样品,用火焰原子吸收光谱法测定鲶鱼、胖头鱼、小黄花鱼、鲫鱼4种鱼肉中的钾、钠、镁、钙、铁、钴、镍、铜、锌、锰、锶、铬、镉和铅元素含量。鱼肉样品以5 mL HNO_3和1 mL H_2O_2在一定的温度和时间下经微波消解处理后,在最佳工作条件下测定以上14种金属元素含量,各元素的加标回收率在95.4%~104.6%之间,检出限为0.001 1~0.012 9μg/mL,标准工作曲线的线性相关系数均大于0.999,该方法测定结果的相对标准偏差为0.71%~4.28%(n=10)。该方法适用于鱼肉中钾、钠、镁、钙、铁、钴、镍、铜、锌、锰、锶、铬、镉和铅14种金属元素的含量测定。     

美国科学实践评估任务模板的特点及对深化科学课程改革的启示

ISPAT模板是美国国家科学基金会资助的"研究+实践合作实验室"为评估学生是否掌握NGSS的三维内容及帮助教师开展STEM教学而开发的评估工具。该模板秉承FKSE和NGSS的要求，呈现出提供灵活的实践评估路径、落实学习进阶理论、检测三维目标和STEM素养的特点。ISPAT模板的产生背景、内容特点及应用案例启示着我国在深化科学课程改革时不仅应研发贯彻实施科学课程标准的评估方案以促使标准落地，还应关注科学教育实践共同体的构建以促进科学教师专业发展，而科学教育实践的评估也应得到重视以提高学生的问题解决能力。     

聚丙烯酸/聚氧化乙烯高分子复合溶液的结构与粘度

通过溶液折光指数和粘度测定,研究了聚丙烯酸（ＰＡＡ）与聚氧化乙烯（ＰＥＯ）高分子链间在复合溶液中的相互作用和ＰＡＡ／ＰＥＯ高分子氢键复合溶液的结构与粘度,研究了复合溶液粘度随溶液ｐＨ值的变化规律及不同浓度时剪切速率对复合溶液粘度和复合增粘效果的影响。结果表明：ＰＡＡ／ＰＥＯ复合溶液结构不同于ＰＡＡ和ＰＥＯ两组分聚合物溶液结构,ＰＡＡ与ＰＥＯ高分子链间的氢键相互作用形成构象更为伸展、流体力学体积列大     

异构多羧酸配体的两种Zn（Ⅱ）配位聚合物的水热合成和表征

利用异构的半刚性多羧酸配体3,5-二（3-羧基苯氧基）苯甲酸（3-H₃BCP）,3,5-二（4-羧基苯氧基）苯甲酸（4-H₃BCP）和刚性双三唑配体4-（4-（4H-1,2,4-三唑-4-基）苯基）-4H-1,2,4-三唑（L）在相似的水热条件下与金属Zn（Ⅱ）离子反应,制得混合配体的配位聚合物{[Zn（3-HBCP）（L）]·0.5H₂O}_n（1）和[Zn（4-HBCP）（L）_0.5]_n（2）。配合物1为含有双核簇的（4,4）连接的二维网络结构,而配合物2为三重互穿的2D+2D→2D平行网络结构。通过X射线单晶衍射、元素分析、红外光谱、紫外光谱以及荧光光谱其进行了表征。     

地表水和饮用水中NDMA的降解方法

NDMA（二甲基亚硝胺）是在地表水和消毒后的饮用水中新检测到的强致癌污染物,研究其去除方法对保护公众健康和发展安全的水工业具有重要的现实意义。本文综述了NDMA的去除方法,分析了挥发﹑汽提﹑吸附﹑反渗透﹑生物处理﹑金属催化还原﹑UV处理﹑自然光解和二氧化钛光催化方法的优缺点,并探讨了该领域的研究方向,旨在为解决地表水和饮用水中的亚硝胺污染问题开发高效、实用的方法和途径提供新的思路。     

镍钴氢氧化物的制备及其电化学性能

采用化学共沉淀法成功制备了片状镍钴氢氧化物,并探究了不同镍钴物质的量比对样品形貌及电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)及比表面积孔径分析仪(BET)对样品的结构、形貌进行了表征,并利用循环伏安法、恒电流充放电法等对其电化学性能进行了分析。结果表明,n(Ni)∶n(Co)=4∶1的样品直接用作电极材料时,具有最好的电化学性能:在0.5 A/g的电流密度下拥有1852 F/g的高比容量;电流密度增大20倍时,仍拥有1330 F/g的高比容量。以镍钴氢氧化物为正极,活性炭为负极组装的非对称式超级电容器在346 W/kg的功率密度下,能量密度达52 Wh/kg,在循环10000圈之后电容保持率为92%。优异的电化学性能表明,片状镍钴氢氧化物是很有应用潜力的电极材料之一。