“产、学、研、用”一体化仪器分析实验教学改革的探索与实践

仪器分析实验在大学化学实验教学中占有非常重要的地位,结合吉林大学化学学院仪器分析实验“产、学、研、用”一体化教学模式,从实验教学内容的改革与探索和实验教学平台的建设与实践2个方面,围绕教学仪器的研制与开发、教学方法与课程设计、育人模式与运行机制等内容进行了分析和论述。     

Quantitative Detection of Gene Methylated Level of Stool Samples Based on Invader Assay Coupled with Real-time Polymerase Chain Reaction and Its Application in Non-invasive Screening of Colorectal Cancer

Methylation of bone morphogenetic protein 3 (BMP3) in stool DNA is an effective biomarker for non-invasive screening of colorectal cancer. However, a highly sensitive and specific detection method is required. Here, a quantification method for BMP3 methylation was developed by combining real-time polymerase chain reaction (PCR) with invader assay using Beta-actin (ACTB) as a reference. Amplification efficiencies of BMP3 and ACTB were close to 100% after optimizing the concentration of detection probes, FEN1 enzyme and Taq polymerase, and the relative quantification of BMP3 methylation was achieved accurately by ΔCT algorithms. Ten copies and 0.01% of BMP3 methylation level could be successfully detected and non-specific signal was generated from non-methylated template, indicating that the method was highly sensitive and specific. The method was successfully applied to detect BMP3 methylation in fecal DNA from 16 colorectal cancer patients, 7 adenoma patients and 19 healthy volunteers. The results indicated that BMP3 methylation occurred in 5 of 16 cancer patients and 2 of 7 adenoma patients, but was not observed in 19 of healthy volunteers. Therefore, this method could be used to quantify methylation of gene in stool samples, providing an effective technique for non-invasive screening of colorectal cancer.     

Cu/SAPO-34催化剂的NH_3-SCO活性及抗水热性能研究

采用浸渍法制备了一系列不同铜含量的Cu/SAPO-34催化剂,考察了该系列催化剂上NH_3选择性催化氧化反应性能(NH_3-SCO)。实验结果表明,10%-Cu/SAPO-34催化剂在300℃温度下具有100%的NH_3去除率,且其氮气选择性大于90%。与此同时,通过XRD、BET、UV-vis、H_2-TPR和XPS等表征分析结果表明,高度分散的CuO是Cu/SAPO-34催化剂的主要活性组分。对10%-Cu/SAPO-34催化剂进行水热处理后,催化剂低温活性明显提高,催化剂的N_2选择性在325℃急剧下降。这是由于水热处理导致一定数量的铜物种发生迁移并且形成了更稳定的铜物种引起。SAPO-34的骨架结构遭到一定程度的破坏。     

Co-Mo/SiO2-Al2O3润滑油加氢处理催化剂的制备

以Pluronic P₁₂₃作结构导向剂,采用Al （NO₃）₃-NaAlO₂双水解法合成氧化铝,在成胶过程中加入正硅酸乙酯,制备硅质量分数分别为5%、10%、15%的SiO₂-Al₂O₃载体,并通过共浸渍法制备出Co-Mo/SiO₂-Al₂O₃润滑油加氢处理催化剂。通过XRD、N₂吸附-脱附、Py-FTIR、NH₃-TPD、H₂-TPR、TEM和XRF等手段对载体及催化剂的性质进行表征。结果表明,硅质量分数为10%的SiO₂-Al₂O₃具有优良的孔结构、较多的中强酸以及部分有序的介孔结构。以此为载体制备的Co-Mo/10% SiO₂-Al₂O₃催化剂中,MoS₂颗粒均匀地分散在载体上,具有更多的B酸性位和Ⅱ型CoMoS活性相。以减二线蜡油为原料油的固定床活性评价结果表明,生成油中主要组分为链烷烃与环烷烃;尤其Co-Mo/10% SiO₂-Al₂O₃催化剂具有优良的加氢性能,在15 MPa、380℃、氢油比为1000、空速为0.6 h^-1的反应条件下,其HDS和HDN数值均超过99%,产品中S含量小于10 μg/g,N含量小于2 μg/g,可以满足后续异构脱蜡等对原料的要求。     

CeO2-MnOx催化剂形貌对低浓度甲烷催化燃烧反应性能的影响

采用水热合成法制备了船形、扁球形及纳米片CeO₂-MnO_x复合氧化物。并运用低温N₂吸脱附、XRD、SEM、TEM、H₂-TPR、拉曼光谱、XPS等表征技术对不同形貌CeO₂-MnO_x复合氧化物的结构与其低浓度CH₄催化燃烧反应性能之间的关系进行了关联。结果表明,CeO₂-MnO_x复合氧化物的形貌与其催化性能密切相关。其中,扁球形CeO₂-MnO_x复合氧化物的氧空位、Ce³⁺含量及表面吸附活性氧物种最多,其CH₄催化燃烧反应活性最高,540℃时,可将CH₄完全转化;其次是船形CeO₂-MnO_x复合氧化物催化剂,540℃时其CH₄转化率为94.05%;与前两者相比,纳米片CeO₂-MnO_x复合氧化物催化剂的氧空位及表面吸附活性氧物种较少,活性较差,相同反应温度下,其CH₄转化率仅为89.68%。     

Zr改性Ni2P/SBA-15催化剂的制备及其加氢脱氧性能

以正丙醇锆（n）和Zr（SO₄）₂（m）为锆源制备了Zr改性的Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（n）和Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（m）催化剂,并采用XRD、BET、CO吸附、XPS、NH₃程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征。以苯并呋喃（BF）为模型化合物,研究了催化剂加氢脱氧（HDO）性能。结果表明,Zr改性后,形成了新的层状结构的ZrP;Zr的引入有助于生成更多、更小粒径的Ni₂P活性相,催化剂的酸强度和酸量均提高。与正丙醇锆相比,Zr（SO₄）₂为锆源能够获得比表面积大、酸性强、酸量大的催化剂,得到更多的ZrP相、更小粒径的Ni₂P晶粒,暴露更多的Ni活性位点。Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（n）和Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（m）的BF HDO产率分别为71.5%和85.9%,较Ni₂P/SBA-15分别提高了14.0%和28.4%。催化剂HDO活性、脱氧产物选择性和产率大小顺序为：Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（m） > Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（n） > Ni₂P/SBA-15。     

铈含量对CeUSY分子筛抗镍性能的影响及机理研究

采用液相离子交换法制备了不同Ce含量的CeUSY分子筛,并通过Mitchell等体积浸渍法对其进行Ni污染,运用ICP-AES、XRD和N₂吸附等温线等方法对其织构性质进行表征,并利用微反应活性评价装置考察了其抗镍性能。结果表明,不同Ce含量改性的USY样品其抗镍效果存在差异,CeUSY分子筛的抗镍效果与Ce含量的关系呈现火山型变化。结合Ni污染前后CeUSY分子筛的H₂-TPR和Py-FTIR表征结果探讨了Ce物种的抗镍机制,证实了Ce物种形态的变化是不同Ce含量的CeUSY分子筛具有不同抗镍效果的重要成因,其中,SOD笼中的Ce（OH）²⁺在高温条件下可与Ni（OH）⁺相互作用,脱去一分子H₂O形成Ce³⁺-O-Ni²⁺的稳定结构,阻碍了Ni物种与骨架铝的结合导致CeUSY分子筛中B酸中心的破坏,同时有效抑制了易还原NiO物种的生成。而Ce含量过高使得SOD笼内的Ce物种变成二聚以及三聚物,与Ni（OH）⁺作用减弱,使其抗镍性能减弱。     

钴酞菁功能化聚合物整体柱的制备及用于转铁蛋白糖肽的富集

建立了一种新型的聚合物整体柱制备方法,将四羧基钴酞菁（CoPcTc）引入聚（甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯）（Poly（GMA-EDMA））整体柱,用于转铁蛋白糖肽的富集。由于四羧基钴酞菁和糖肽之间的氢键和金属配位作用,制备的整体材料在用于糖肽富集时具有高效性和选择性。转铁蛋白经过功能化整体柱富集后,通过电喷雾四极杆飞行时间质谱分析,共捕获到17条糖肽。当转铁蛋白浓度降至8.8×10^-10mol/L时,仍然可以得到3条糖肽,说明合成的聚合物整体材料对微量蛋白样品分析具有很高的应用潜力。     

悬浮聚合法合成马拉硫磷分子印迹聚合物的吸附性能研究

基于分子印迹技术,采用悬浮聚合的方法,合成了马拉硫磷分子印迹聚合物。通过优化,确定最佳合成条件为:模板分子(马拉硫磷)∶功能单体(α-甲基丙烯酸)为1∶8,模板分子(马拉硫磷)∶交联剂(乙二醇二甲基丙烯酸酯)为1∶40,温度60℃,引发剂用量为1.0%。吸附性能测试结果表明,印迹聚合物对马拉硫磷的最大吸附量为4.62μg/mg,而非印迹聚合物对马拉硫磷的最大吸附量为2.21μg/mg;通过选择性实验得到印迹聚合物对灭线磷、甲拌磷、特丁硫磷、乐果、马拉硫磷、克线磷的吸附量分别为3.87、3.75、3.57、4.00、4.44、3.61μg/mg,而非印迹聚合物的吸附量分别为1.42、1.37、1.30、1.43、1.12、1.23μg/mg。     

肉桂酰酪胺类似物的合成与抗血小板聚集评价

为了探究肉桂酰酪胺的苯环上甲氧基取代、酪胺上羟基和酰胺上胺基被甲基化对衍生物抗血小板聚集活性的影响,以8种苯甲醛衍生物为原料,经过缩合反应及甲基化等反应制得肉桂酰酪胺类似物,经核磁共振波谱仪(NMR)、质谱(MS)、单晶衍射等技术手段表征了目标化合物结构。 基于变温核磁,探讨了化合物4a~4h中旋转异构及酰胺C-N键双键性质对氢核磁谱的影响。 采用Born比浊法对目标化合物进行活性筛选,9个类似物的活性均强于柄果花椒酰胺,特别是化合物2c、4c、4f在200 μmol/L时显示出强的抑制率,分别为50.03%、60.87%、53.33%。 该类化合物的构效关系是4位甲氧基取代对化合物的抗ADP(二磷酸腺苷)诱导血小板聚集活性最为有利,甲基化B环中的羟基和结构中的酰胺氮原子时,在某种程度上可增强化合物活性。