高中数学与人工智能交叉融合的教学案例研究北大核心

1研究背景国务院2017年印发的《新一代人工智能发展规划》(国发(2017)35号)指出,应重视人工智能与数学等学科专业教育的交叉融合,在中小学阶段设置人工智能相关课程.《普通高中数学课程标准(2017年版)》[1](以下简称《课程标准》)在描述课程性质时提到,数学的应用已渗透到现代社会及人们日常生活的各个方面.随着现代科学技术特别是计算机科学、人工智能的迅猛发展,数学的研究领域与应用领域得到极大拓展.     

基于马尔可夫随机场的改进Metropolis混凝土CT的图像分割方法

提出一种基于马尔可夫随机场改进的Metropolis模拟退火算法.该算法中阈值α的选取优化了Metropolis算法.根据Beyes理论将图像分割问题转化为最大后验概率求取问题,并给出了参量预测算法.在实验中,将本文提出的算法与ICM、传统的Metropolis和Gibbs采样模拟退火算法进行比较.结果表明改进的Metropolis算法在图像分割效率和分割准确度上都有明显的提高.通过混凝土CT图像分割实验,改进Metropolis的应用能够较完整地反映出混凝土材料的内部结构和缺陷.     

浓硫酸脱水还原制备石墨烯及其电容性能

利用浓硫酸的脱水性能,在低温下快速处理氧化石墨烯得到硫酸脱水还原石墨烯材料。研究了不同处理方法对材料结构和电容性能的影响。结果表明:一步浓硫酸脱水法对氧化石墨烯的还原效果和水合肼相当;经过稀硫酸开环预处理后,浓硫酸(70 ℃, 30 min)对氧化石墨烯表面含氧官能团的脱除效果更加明显。两步硫酸脱水还原法得到样品的还原程度更高,堆积层数少;形成的石墨微晶区域的数量多,尺寸小。电容测试结果表明,对比于传统的水合肼还原法,浓硫酸脱水法得到的石墨烯材料有更好的电化学性能;两步浓硫酸脱水法得到石墨烯电极材料的比电容为321.8 F·g^-1,经1000次循环伏安测试后,电容保持率为89.7%。     

NiW/SAPO-11催化剂制备方法对柴油异构降凝性能的影响

以SAPO-11分子筛作为酸性载体替代传统的ZSM-5分子筛,选用Ni/W双金属为活性组分制备异构降凝催化剂,采用XRD、BET、Py-IR等手段对催化剂进行表征。以长庆直馏柴油为原料,在10mL高压固定床微型反应装置上进行了评价,考察了不同的催化剂制备方法对催化剂性能的影响,优选出较好的制备工艺。实验结果表明,先通过混捏法引入Ni金属组分再通过浸渍法引入W金属组分,所制得的催化剂异构降凝性能较好。在反应温度340℃、反应压力4.0MPa、空速1.0h-1、氢油体积比500∶1的条件下,长庆直馏柴油的凝点由0℃降低至-28℃,产品中柴油收率达到96.0%。     

双核大环配合物及其仿生特性

双核大环配合物在模拟金属蛋白活化中心，键合与活化小分子及作为双功能催化剂方面具有广阔应用前景。本文就西夫碱型、串连型、具有“软”、“硬”空腔的单大环、双大环及大多环双核配体及其配合物的性质和它们在仿生方面的研究进展进行综述报道。     

硅胶核的性质对分子自组装核壳材料性质的影响

以3种不同比表面积(120、219、289 m2/g)、孔径(10、12、10 nm)、孔体积(0.21、0.70、0.72 m3/g)的硅胶微米球为核,氧化钛或氧化锆为壳,采用分子自组装的方法制备了氧化钛或氧化锆包覆硅胶型核壳材料,探讨了核的性质对核壳材料性质的影响.实验结果表明:在相同的组装条件下,硅胶核的比表面积增大,组装后填料的比表面积也增大;孔径分布范围变窄,大孔减少.因此,硅胶核的性质是影响硅胶核氧化物壳核壳填料性质的因素之一.     

磺胺嘧啶银/超强碱协同催化CO2/醇耦合反应选择性制碳酸二甲酯

甲醇、CO₂和炔丙醇三组分耦合反应为合成绿色化学品碳酸二甲酯(DMC)提供了一种热力学有利新路径。本工作针对该方法中存在的DMC收率低、中间产物转化速率慢的问题,研究了炔烃衍生物α-单取代炔丙醇在耦合反应中对DMC收率及选择性的影响。发展了磺胺嘧啶银与超强碱协同催化串联反应策略,进一步提升了反应效率。考察了催化剂、共催化剂、催化剂用量、溶剂、温度、原料比、压力和时间等因素的影响规律。最优的条件下,DMC选择性达89.5%,收率55.6%。研究表明,炔丙醇的结构会显著影响反应进程,同时,磺胺嘧啶银与1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)的协同催化作用是高收率、高选择性获得DMC的关键因素。     

甲醛氧化催化剂及反应机理

甲醛具有致畸和致癌性,是主要的室内污染物。催化氧化法甲醛转化效率高,没有二次污染,相关研究日益受到关注。本文详细介绍了贵金属和非贵金属两类主要的甲醛氧化催化剂,探讨了活性组分、载体、催化剂助剂等催化剂组成对于其理化性质和反应性能的影响规律,讨论了制备方法、反应物中的水含量等因素对于催化反应的影响,分析了催化剂失活的主要因素。研究表明,催化剂表面活性氧、表面羟基、氧空位数量以及对反应物的吸脱附和存储能力是影响催化活性的关键因素。贵金属催化剂,特别是Pt催化剂具有较好的催化性能,可在较低温度实现甲醛充分转化;非贵金属催化剂具有可变价态,通过催化剂的合理设计可以具有足够的催化活性,其原料资源丰富,价廉易得,应用前景广阔。     

基于二醛微晶纤维素功能化C18的反相/亲水色谱固定相的制备

通过十八烷基胺的氨基与二醛微晶纤维素的醛基共价键合,制备了基于二醛微晶纤维素(DMCC)官能化C₁₈的新型反相/亲水色谱固定相(C₁₈-DMCC/SiO₂),该色谱固定相被用于反相色谱(RPLC)和亲水相互作用色谱(HILIC)模式。C₁₈-DMCC/SiO₂色谱柱展现了良好的疏水选择性和芳香选择性,在反相色谱模式下可分离烷基苯和多环芳烃(PAHs)。苯胺类、酚类和糖苷类等极性化合物被用于评估该色谱柱在反相色谱模式下的极性选择性,商品C₁₈柱作对照柱,色谱评价结果令人满意。核酸碱基被用于评估C₁₈-DMCC/SiO₂色谱柱的亲水色谱性能。通过考察有机溶剂含量对分析物保留的影响,发现该新型色谱固定相具有反相/亲水色谱的典型特征。     

微流控技术与芯片实验室

作为芯片实验室的典型代表性技术,微流控技术发展迅速,目前已经成为一门涵盖了从分离分析、分子生物学研究到生物医学诊断的交叉学科。本文主要归纳了微流控芯片技术的基本概念、发展概况、构建方法,以及在生物学应用领域的最新研究进展,特别介绍了在单细胞研究领域以及面向最终应用的生物医学诊断方面的典型技术。