真实情境与化学学科核心素养的发展——基于《普通高中化学课程标准(2017年版)》的解读

《普通高中化学课程标准（2017年版）》构建了化学学科核心素养的内容体系及其发展水平框架,重视开展“素养为本”的教学,重视真实情境的创设。在分析教学情境的内涵与功能的基础上,解读了新课标中课程内容、实施建议和命题原则中对真实情境创设与应用的要求,讨论了真实情境在发展学生化学学科核心素养中的教育价值。通过对具体教学案例的分析,探讨了基于学生化学学科核心素养发展的教学情境设计的策略。     

普鲁兰多糖的硬脂酸修饰及其作为纳米药物载体的研究

利用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化硬脂酸(SA)与具有良好生物相容性的普鲁兰多糖(Pullulan)反应, 将硬脂酸接枝在普鲁兰分子链的羟基上, 得到取代度不同的疏水改性两亲性普鲁兰多糖衍生物PUSA1, PUSA2 及PUSA3, 其临界胶束浓度分别为50, 32, 18 μg/mL; 透射电镜(TEM)图像显示透析法制备的PUSA 自组装颗粒为球形. 以阿霉素为模型药物制备了PUSA 载药纳米粒, 考察了载药纳米粒的载药量、包封率和体外药物释放. 结果表明PUSA3 的包封率高达84%, 载药量达7.79%. 药物可在37 ℃, pH＝7.4 的PBS 溶液中持续释放90 h 以上. 细胞毒性实验(MTT)结果显示当PUSA 的浓度高达1000 μg/mL 时48 h 后细胞存活率依然在90%左右. 流式细胞及荧光分析表明载药纳米粒的细胞摄取率远远高于游离药物. 说明PUSA 是一种新型的有潜在应用价值的药物载体材料.     

稳态荧光探针法研究槐糖脂生物表面活性剂的胶束化行为

应用稳态荧光探针法测定了非离子生物表面活性剂槐糖内脂临界胶束浓度(CMC)和胶束聚集数(N_agg),并考察了添加无机电解质和短链脂肪醇对槐糖内酯CMC的影响。结果表明,槐糖内酯的CMC为1.3×10-4 mol·L-1,并随加入电解质浓度的升高而略有降低,外加短链脂肪则使其CMC值升高;在4~8倍的CMC浓度范围内,槐糖内酯溶液N_agg随其浓度增大而增大,但胶束聚集数较小,为4~8个;激光纳米粒径结果显示槐糖内酯胶束动态直径较大且分布较为集中,平均约为90 nm。槐糖内酯胶束具有聚集数小而直径大的特点,表明该生物表面活性剂所形成的胶束排列较为松弛。     

有机阱结构器件在反向偏压调制下光致发光猝灭的研究

实验过程中制备了3种不同周期的有机阱结构器件,分别用N,N’-diphenyl-N,N’-bis(1-napthyl)-1,1’-biphenyll-4,4’-diamine(NPB)和4,4,N,N’-dicarbazolebiphenyl(CBP)作为电子的势阱和势垒。讨论了3个器件在反向偏压调制下的光致发光的猝灭。研究结果显示在作者所制备的器件中NPB层中激子的猝灭速度要比CBP层中的激子猝灭速度快。这主要是因为NPB层中的有效电场要比CBP层中的有效电场强。当所制备的有机阱结构器件的周期数增加时,在相同的反向电场下,NPB和CBP层中的激子猝灭速度会随之增加,因为实验中制备的这3个器件为Ⅱ型量子阱结构,激子在这种阱结构器件中会随着阱周期数的增加而变得越来越不稳定,因此周期数较大的器件猝灭现象比较明显。     

倾斜式生长ZnS纳米柱状薄膜及其透射性能的研究

采用倾斜式生长的方法,在本底真空为3×10-4 Pa,生长率为0.2 nm·s-1的条件下,通过改变衬底的法线方向与入射粒子流的夹角α,在ITO导电玻璃衬底上制备了ZnS纳米薄膜。在α=80°和85°时,样品的Ｘ射线衍射谱证实了不同倾斜角时所制备薄膜中均有纳米ZnS晶体形成,扫描电子显微镜(SEM)图像显示,所形成的薄膜均呈现出了柱状结构,并且倾斜角为85°时所得到的纳米柱直径大于80°时所得结果;在α=0°时,相应测量结果表明,虽然在不同衬底上也形成了纳米ZnS晶体薄膜,但并未见柱状结构,而是形成了一层均匀且致密的薄膜。对两种薄膜结构的生长动力学过程作了分析。ITO衬底上薄膜的透射光谱表明ZnS柱状薄膜能够提高可见光的透过率,因此对柱状ZnS纳米薄膜的研究将有利于提高电致发光器件的发光效率。     

活性层厚度对体异质结聚合物太阳能电池性能的影响

制备了MEH-PPV(poly[2-methoxy-5-(2′-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene])和PCBM (1-(3-mehyloxycarbonyl)propy1-phenyl[6,6]C₆₁)共混体系的聚合物太阳能电池。通过改变MEH-PPV∶PCBM(质量比为1∶4)混合溶液的浓度及旋涂时的转速来改变活性层的厚度,研究了器件性能随活性层厚度的变化。当旋涂速率小于4 000 r·min-1时随着厚度的减小,开路电压没有明显的变化,基本在0.8 V左右,但短路电流呈现单调上升的趋势,填充因子略有下降。当旋涂速率大于5 000 r·min-1时,开路电压和短路电流都开始下降。其中,开路电压从5 000 r·min-1时的0.78 V下降到8 000 r·min-1时的0.67 V,短路电流更是从5 000 r·min-1时的3.96 mA·cm-2下降到8 000 r·min-1 时的1.76 mA·cm-2。短路电流受光吸收和载流子传输两方面的共同影响,而活性层厚度的变化使得这两方面的影响产生相悖的效果。活性层越厚,光生激子数越多,但同时内建电场变弱,而且激子解离后得到的载流子传输到相应电极的距离越长,载流子被电极收集的概率减小。开路电压的降低则源于激子在MEH-PPV和PCBM与相应电极界面处解离比重的增加。     

聚偏氟乙烯β相结晶研究

用淬火、熔体拉伸和与其它聚合物共混的方法直接制得了聚偏氟乙烯(PVF_2)β相结晶.并深入地研究了淬火、熔体拉伸和共混物组分对PVF_2β相结晶的影响.     

碳纳米管改性TiO2的光催化性能

本文研究碳纳米管改性TiO2光催化剂的制备和影响其光催化性能的因素。实验结果表明，CNT的加入方法，CNT的含量，催化剂的灼烧温度等均影响光催化剂的光催化性能。制备的CNT-TiO2光降解低浓度的甲胺脾农药(40．7lmg／L)具有很好的效果，光催化降解过程符合一级反应动力学方程。     

深陷阱对有机磷光双掺杂体系电致发光器件效率衰退的影响

研究利用溶液法制备的有机磷光双重掺杂体系电致发光器件的光致发光特性与电致发光特性,并研究了在这种体系中深能级陷阱导致的器件效率衰退现象。首先利用紫外光谱仪和光致瞬态寿命测试系统对基于旋涂法制备的以宽带隙材料4,4’-bis(N-carbazolyl)-1,1’-biphenyl（CBP）为主体,绿色磷光材料tris(2-phenylpyridine) iridium(Ⅲ)（Ir(ppy)₃）和红色磷光材料tris(1-phenylisoquinolinato-C2,N)iridium(Ⅲ)（Ir(piq)₃）为客体材料的薄膜进行了光致发射光谱测试和薄膜在Ir(ppy)₃发光峰516 nm处的光致发光寿命测试,实验发现在Ir(ppy)₃掺杂比例保持定值时,随着深能级掺杂材料Ir(piq)₃的引入,其光致发光光谱中Ir(ppy)₃的相对发光强度减弱且发光寿命变短,当Ir(piq)₃掺杂浓度继续提高时,薄膜光致发光光谱基本保持不变且Ir(ppy)₃的发光寿命基本不变。实验说明在低浓度掺杂下两者的三线态能级之间存在着能量传递,但当掺杂浓度达到高浓度时,能量传递主要来自于主客体之间的传递,两者作为独立的发光中心发光。然后利用溶液法制备了发光层分别为CBP∶Ir(ppy)₃,CBP∶Ir(ppy)₃∶Ir(piq)₃和CBP∶Ir(ppy)₃∶PTB7的三组器件,器件结构为ITO/PEDOT∶PSS/Poly-TPD/EML/TPBi（15 nm）/Alq₃（25 nm）/LiF（0.6 nm）/Al（80 nm）。在Ir(ppy)₃和Ir(piq)₃共掺杂器件和Ir(ppy)₃单掺杂器件的对比实验中发现,加入一定比例的深能级材料后,器件的电致发光光谱发生改变,Ir(piq)₃的相对发光强度增强,器件发光效率下降且效率滚降现象明显。通过对器件进行J-V测试,发现在Ir(ppy)₃单掺杂器件中陷阱填充电流随着掺杂材料浓度的提高而提高,但在加入等浓度深能级材料Ir(piq)₃后,陷阱填充电流基本保持一致。瞬态电致发光测试表明,随着Ir(ppy)₃掺杂比例的提高,器件内由于陷阱载流子释放而产生的瞬时发光强度降低,这是由于Ir(ppy)₃具有一定的传导电荷作用,会减少器件中的陷阱载流子,这进一步说明了具有较深能级的Ir(piq)₃是限制载流子的主要能级陷阱。同时发现随反向偏压的增大,瞬态发光强度增大且发光衰减加速,这是因为位于深能级陷阱的载流子在高电压下被释放,重新复合发光,说明深能级陷阱的确限制住了大量载流子,而由于主体三线态激子具有较长的寿命,激子间相互作用产生的单线态激子在高反压下解离,从而引起三线态激子-极化子相互作用的加剧,导致发光衰减加速。在窄带隙聚合物材料PTB7与Ir(ppy)₃共掺杂器件实验中发现,随着PTB7掺杂浓度提高,陷阱浓度变大且器件效率降低,具有较深能级的PTB7成为了限制载流子的深能级陷阱。因此说明在双掺杂有机磷光电致发光器件中,深能级材料会成为限制载流子的能级陷阱,引起载流子大量堆积,从而导致三线态激子与极化子相互作用加剧,使器件的发光效率衰退。     

核范数和谱范数下广义Sylvester方程最小二乘问题的有效算法

本文从数值角度讨论Schatten q-范数下的广义Sylvester方程约束最小二乘问题min x∈s‖N∑i=1A_iXB_i—C‖_q,其中S为闭凸约束集合,Schatten q-范数定义为‖M‖_q~q=∑_(i=1)~nσ_i~q(M),其中σ_i(M)为M∈R~(n×n)的奇异值.该问题的几类特殊情形在图像处理、控制论等领域有广泛的应用.q=2即Frobenius范数下该问题已被充分研究,故本文着重讨论q=1,+∞,即核范数和谱范数下该问题的数值求解.采用的数值方法是非精确标准容易执行的部分非精确交替方向法,并结合奇异值阈值算法,Moreau-Yosida正则化算法,谱投影算法和LSQR算法等求解相应子问题.给出算法的收敛性证明,并用数值算例验证其高效可行性.