计算化学在正丁醚制备实验教学中的应用*

正丁醚的制备是重要的大学有机化学实验,为提高学生对该实验所涉及的反应机理和关键操作要点的深入了解,采用Gaussian计算软件对正丁醇在酸催化下和无催化剂下的反应体系进行了研究,重点考察了酸催化下反应的主、副反应方向的反应机理。结果表明无催化剂下,正丁醇在常压液相下几乎不能发生反应;在酸催化下,正丁醇发生取代反应生成醚的反应路径是优势反应通道;酸催化下正丁醇的取代和消除反应速率常数均随温度增加而迅速增大,但消除反应的反应速率随温度增加更快,温度超过420 K消除反应将变得很明显,综合考虑,制备正丁醚的反应温度应控制在130~140 ℃之间较为合适。利用计算化学以图、表和动图等形式直观、动态、量化地解释了正丁醇成醚和成烯反应的竞争,该结果有助于更好地控制该反应体系,可用作实验教材的补充内容。     

顺二醇类生物分子的硼亲和分子印迹研究进展EI北大核心CSCD

含顺二酚的分子,如糖类、糖苷和糖蛋白等,在糖组学、代谢组学和蛋白质组学等不同领域都有着至关重要的作用。但是这类样品分子通常存在于非常低丰度的环境中且与许多干扰化合物共存,给临床和生物学上的分离检测带来了巨大的困难。因此,开发建立对顺二醇类化合物简单高效的分离方法具有重要意义。分子印迹技术,是基于模拟生物体内抗原与抗体相互作用原理而发展起来的一种新兴技术,近年来因其特定的分子识别能力以及材料的稳定性和重复性而引起了广泛关注,也在顺二醇类化合物的分离方面得到了许多应用。本综述总结了在顺二醇类化合物的分子印迹方面的最新进展,并对其未来发展的方向和前景进行了讨论。     

低共熔溶剂分散液液微萃取-悬浮固化-高效液相色谱法测定水产品中3种内分泌干扰物的含量北大核心CSCD

将癸酸和香叶醇在10 mL玻璃管中以2∶1的物质的量之比混合,然后将混合物在80℃水浴锅中加热,直至形成稳定的低共熔溶剂(DES)。该溶剂易合成、低成本、低毒性且具有高生物降解性,是一种新型的疏水性DES,可用于水产品中内分泌干扰物的微萃取。取已粉碎的水产品样品1 g和乙腈2 mL置于5 mL离心管中,以转速2 000 r·min^(-1)涡旋振荡3 min。取上清液400μL,经0.45μm滤膜过滤,滤液与100μL DES混合,并迅速注入装有5 mL 80 g·L^(-1)氯化钠溶液的10 mL离心管中,以完成DES的分散。将上述离心管以转速3 500 r·min^(-1)离心5 min,然后置于冰浴中进行固化。将固化后所得样品溶解于150μL甲醇中,以Eclipse Plus C;色谱柱为分离柱,以体积比90∶10的甲醇-水的混合液为流动相,在激发波长228 nm,发射波长305 nm处测定双酚A、4-叔辛基苯酚和壬基酚等3种内分泌干扰物的含量。结果表明,DES在冰浴中固化,可促进其从水溶液中分离,简单且快速,利于萃取剂的收集。3种内分泌干扰物的质量分数均在0.25~10μg·g^(-1)内与其对应的峰面积呈线性关系,检出限(3S/N)均为0.075μg·g^(-1)。用此法对空白加标样品进行测定,测定值的日内和日间相对标准偏差(n=5)均小于4.0%。以空白样品为基体进行加标回收试验,所得回收率为78.7%~91.6%。     

绿色氧化法制备联苯类化合物的研究性实验设计与实践*

以苯甲醛和丙酮为原料,利用Robinson增环反应先制备3-甲基-5-苯基环己-2-烯-1-酮,再引导学生设计并研究了水相绿色氧化3-甲基-5-苯基环己-2-烯-1-酮合成联苯类化合物3-乙氧基-5-甲基-1,1′-联苯的影响因素,利用核磁共振确定了产物结构。该研究性实验教学以绿色化学为中心,结合了2步连续反应,产物易提纯且产率高,并开展了开放式大型分析仪器教学和测试,对学生有机合成实验能力和科学研究能力的培养具有很好的教学效果。     

利用高吸水树脂优化3个中学化学实验*

尝试利用高吸水树脂对“酸碱中和反应、碳酸钠和碳酸氢钠分别与稀盐酸反应、探究分子运动现象”这3个实验进行创新改进,充分利用了高吸水树脂特殊的结构作用,使3个实验的现象更加显著。改进实验操作简便,高效简洁,值得推广到一线化学课堂的演示实验或学生分组实验。     

金属相1T´ MoS2增强类石墨相C3N4的可见光催化性能

通过煅烧和静电自组装的方法制备了1T′ MoS₂超薄纳米片和类石墨烯相氮化碳(g-C₃N₄)纳米片的复合材料. 该材料在光催化实验中展现出6.24 μmol?g^?1?h^?1的产氢速率, 优于贵金属铂修饰的g-C₃N₄纳米片的性能(4.64 μmol?g^?1?h^?1). 此外, 该复合材料在光催化降解有机染料甲基橙的实验中表现出0.19 min^?1的催化速率, 而纯g-C₃N₄纳米片只有0.053 min^?1的催化速率. 材料光催化性能的提升可归结于1T′MoS₂ 和g-C₃N₄之间的协同效应, 包括光吸收的增强以及因1T′MoS₂优异电子导电性而得到的高效电荷分离.     

Sc,Ti,V修饰B/N掺杂单缺陷石墨烯的储氢研究

3d过渡金属修饰是改善石墨烯储氢性能的最有效途径, 但仍存在金属团聚和H₂解离导致难以脱附的问题. 提出了B/N掺杂单缺陷石墨烯(BMG/NMG)的策略来避免以上两个问题. 密度泛函理论计算结果表明, N掺杂可以使Sc, Ti, V与石墨烯的结合能提高3~4倍, B掺杂可以将Sc与石墨烯的结合能提高3倍. Sc/BMG和Sc/NMG吸附的第一个H₂不会解离. Sc/BMG中Sc吸附5个H₂, 平均氢分子结合能为-0.18～-0.43 eV, 并且可以通过在同侧锚定多个Sc原子形成Sc/C₃B₂五元环增加H₂吸附位点. Sc/NMG中每个Sc吸附6个H₂, 平均氢分子结合能为-0.17～-0.29 eV, 还可以通过在异侧修饰形成Sc/N₃/Sc单元进一步提高储氢能力. 研究结果将为设计基于3d过渡金属修饰碳材料的储氢材料提供理论基础.     

基于状态指标的更新决策方法研究

针对设备在实际运行和执行任务时经常涉及到维修、更新报废等管理活动缺乏定量模型支撑的问题,提出了利用典型部件的预测寿命和非典型部件的历史寿命对设备系统级的健康状态进行综合评估的方法,建立了一种以状态指标为决策序列的动态规划更新决策方法。该方法能综合考虑维修费用和更新费用,确定最优更新决策,降低保障费用,有效的提高了设备的经济效益。最后经过案例分析证明了该方法的有效性,对于提高设备的保障能力和经济效益提供了理论支撑和方法指导。     

适用于波前处理器的自适应光学系统非共光路像差补偿方法

提出了一种适合硬件形式波前处理器的非共光路像差校正方法.讨论了非共光路像差的产生原因和运用相位差异技术检测非共光路像差的方法.根据波前处理器的工作流程,推导了将非共光路像差折算到波前探测器参考点偏移量的算法,编写了实现算法的主控计算机软件模块.在望远镜光路中以光源为目标开展实验,用本文算法校正后,目标能量集中度提高了17.6%,证明了该方法的可行性.     

手性负折射率材料的最新进展

阐述了手性负折射率现象的产生机制;总结了近几年国内外手性负折射率材料在仿真模拟和实验制备方面的研究进展;分析了手性负折射率材料的旋光性、手性参数、损耗等;介绍了手性负折射率材料在各个领域的应用。分析认为,探索手性负折射率材料的新机制、新方法和新材料,从而在可见光波段实现负折射率是未来手性负折射率材料的重要发展方向之一。