木质素模型化合物的裂解工艺及机理的研究进展

化石资源的有限性、不可再生性及其利用所造成的环境污染,使木质生物质资源生产高附加值化学品和燃料受到广泛关注。因木质素是结构复杂的高分子聚合物,其综合有效利用受到极大限制,通常被作为燃料直接燃烧,同时给木质素解聚研究带来了巨大的困难。因此,围绕木质素模型化合物裂解工艺及机理的研究发展迅速。为梳理木质素模型化合物的裂解研究的现状和预测未来发展方向,本文综述了其裂解工艺和机理的研究进展。着重介绍木质素单体、二聚体和多聚体不同裂解工艺的特点、优势、应用前景以及相关的机理,最后预测了木质素模型化合物裂解研究未来的发展方向。     

二氢嘧啶并[4,5-d]嘧啶类衍生物作为集落刺激因子-1受体激酶抑制剂的分子对接和定量构效关系研究

集落刺激因子-1受体激酶（CSF-1R）属于Ⅲ型受体酪氨酸激酶家族成员,其在调控单核巨噬细胞系中发挥重要作用。CSF-1R及其配体异常表达与肿瘤发展过程密切相关。因此,CSF-1R信号传导可成为抗肿瘤治疗的有吸引力的靶标。本文用比较分子场分析法（CoMFA）和比较分子相似性指数分析法（CoMSIA）研究了54个二氢嘧啶并[4,5-d]嘧啶类CSF-1R激酶抑制剂的三维定量构效关系（3D-QSAR）。基于配体叠合,CoMFA和CoMSIA模型的交叉验证系数（q2）分别为0.725和0.636,拟合验证系数（r2）分别为0.960和0.958,结果表明这两种模型均具有较好的预测能力。所建模型的等势图能直观反映分子不同取代基对活性的影响,其中立体场和疏水场对活性的贡献较大。通过分子对接研究显示,氨基酸残基Cys666、Asp796在配体和受体结合过程中产生作用,分子对接的结合模式与3D-QSAR得到的结果一致。这些信息为进一步优化CSF-1R激酶抑制剂提供了理论基础。     

催化剂筛选：火山型曲线成因理论解析及其在多相催化中的应用

多相催化对于现代社会来说具有极其重要的意义,催化剂的理性设计/筛选是现代催化化学研究者的一个重要的目标。其中,火山型曲线是一个的重要工具。它指出对于一个催化反应来说,其催化活性针对关键物种吸附能来说呈一条先上升后下降的曲线,要求最佳催化剂对中间体的吸附能不能太高也不能太低。近几十年来,密度泛函理论等第一性原理计算方法的发展让许多催化剂表面反应微观物理量的计算成为了可能,这极大地拓展了火山型曲线的应用范围。 然而,对于火山型曲线根源的解释,人们却并非了解得十分清楚;一些基本科学概念的理解很多还是基于经验性的Sabatier原理：吸附太弱不利于吸附、太强不利于脱附。针对该问题的科学解析,本文进行了详细的动力学探究,试图以完全数学解析的方式回答催化反应中火山型曲线的必然存在性、产生根源及在催化活性预测中的内涵。本文采用了两步催化模型以及微动力学来进行速率方程的推导,并考虑BEP关系(基元反应的能垒与其反应焓存在线性关系)的应用,最终将整体反应速率转化为中间体吸附能相关的单值函数。基于对该函数的系列推导和分析,得到如下基本结论：(1)从数学上以一个完全的解析形式证明了催化反应中火山型曲线的存在。(2)通过对比催化反应与与之对应的气相反应,我们证明了：若无催化剂参与反应,则火山型曲线不会产生;由于催化剂表面的参与,随着催化剂吸附能力的增强,其表面会因为吸附作用而被占据毒化,导致反应速率存在一个最大值,即形成火山型曲线。从概念上讲,火山型曲线的根源是由“吸附过程引发表面活性位占据”这一自毒化效应造成的,它的存在可能体现为多相催化的基本属性。(3)数值模拟解析展示了表面反应与气相反应的区别,印证了我们的数学解析结论。同时,通过一定的简化,我们对火山型曲线中各部分的斜率进行了研究。结果发现,对于吸附决速过程,催化反应和气相反应斜率相同,其差别主要出现在脱附决速过程。在此阶段由于吸附能过大,表面被毒化,表面反应速率开始下降;而气相反应的速率依然上升。(4)表面反应速率方程的分解和简化结果表明,最佳催化剂在反应中的空活性位点覆盖度和其BEP关系的斜率存在内在关联关系(θ*opt=1–α),据此讨论了其在催化剂寻优过程中的意义。尝试解释了(a)合成氨反应中正逆反应所需最佳催化剂不同的现象;(b)合成氨或CO甲烷化反应最佳催化剂为前过渡金属、而CO/NO氧化等为后过渡金属这一典型催化现象的物理图像。最后,针对火山型曲线理论框架在实际催化剂理论筛选寻优中的应用,我们简要综述了本课题组近年来在光解水制氢Pt基助催化剂和染料敏化太阳能电池的对电极材料设计方面的理论进展。     

RFM模型在航空遥感影像优化中的适用性验证

针对基于共线方程的模型在实际应用中的限制,研究并探索用于航天影像解算的有理函数模型(rational function model,RFM),以及它在航空影像中的解算有效性。从模型的定义、模型的性质以及模型的求解等方面对RFM给出了系统性的解释,并分析了RFM拟合光束法平差的精度。本文以基于共线方程的光束法空中三角测量平差成果为参照依据,比较分析了有理函数模型拟合光束法模型的相对精度。结果表明有理函数模型能以较高精度拟合光束法模型,有能力代替基于严格共线方程的经典模型以完成空中三角测量等任务。本文为RFM在无人机等近景影像中的应用提供了理论借鉴。     

PEMFC阴极中氧扩散和电化学反应模型研究—I．TFFA模型及其数值计算

将薄膜浸渍聚集体（TFFA）模型用于描述质子交换膜燃料电池（PEMFC）阴极中氧的扩散和反应过程，其中包括氧气在气体扩散层和反应层气体通道中的扩散，氧气在反应层薄膜中的溶解和扩散，氧在反应层浸渍聚休体中的扩散和反应以及电子和离子的传导，并根据PEMFC阴极的结构特点给出TFFA模型的数值解法。     

F-T合成校正综合动力学模型

考虑了烯烃、醇与酸的再吸附及其非本征效应(烯烃、醇与酸在催化剂孔道中的扩散作用、物理吸附及溶解度效应)对产物分布的影响,推导了基于详细反应机理的亚甲基插入的烷基机理F-T合成校正综合动力学模型.利用文献数据对动力学模型进行了回归,获得了与文献报道结果相一致的动力学参数.由校正动力学模型计算的烷烃、烯烃、醇与酸产物分布及烯烃比、醇烃比及酸烃比与实验数据较好地吻合.动力学计算结果表明,在铁锰催化剂上,烷烃、烯烃、醇与酸生成的反应是平行竞争反应,烯烃、醇与酸在催化剂表面的再吸附及二次反应导致产物分布偏离了ASF分布.动力学研究还表明,相同碳数的醇与酸产物在催化剂表面上再吸附及二次反应的机会比相同碳数的烯烃大.通过比较相同碳数的烯烃、醇与酸的分子体积及沸点,指出了在铁锰催化剂上,低碳数的烯烃、醇与酸的再吸附及二次反应对产物分布影响的非本征效应中,烯烃、醇与酸的扩散阻力不是主导效应.     

偏最小二乘法用于研究酚类物质的竞争吸附

将偏最小二乘法(PLS)用于紫外-可见分光光度分析,同时测定水溶液中苯酚、对甲氧基苯酚和α-萘酚三种组分,并将此方法用于研究苯酚、对甲氧基苯酚和α-萘酚在水溶液中的竞争吸附.结果表明:合成样本的回收率在96%~107.6%之间,结果比较令人满意.采用PLS法计算三种酚类物质吸附后的平衡浓度和吸附量,其结果与采用LCA(Langmuir Competitive Adsorption)模型预测的结果较为接近.     

用经验模型评估环境样品测量不确定度

利用水样、土壤和沉积物标准样品定值数据,建立了评估环境样品测量结果不确定度的经验模型。讨论了判断模型质量的指标。用建立的经验模型估算了实际标样和能力验证数据不确定度,并与实测结果进行了比较。探讨了利用本模型计算的相对标准偏差允许限用于实验室内部质量管理与控制的可行性。经验模型能帮助客户判断送检样品检测结果在临界值时能否满足相关要求。     

促进学生认识发展的“化学反应原理”绪言课教学研究——基于化学反应认识模型建构

"化学反应原理"模块绪言课的教学质量对后续整个模块的教学效果都具有重要的影响。"化学反应原理"绪言课的目标应该包括提高学生学习本模块的学习兴趣,引导学生概览本模块的主要学习内容,帮助学生建立认识化学反应的基本角度和思路。论文基于对"化学反应原理"模块内容的整体分析,构建了化学反应的认识模型,设计并实施了引导学生构建化学反应认识模型的绪言课教学。通过问卷调查、学生访谈和课堂观察等研究方法,对教学效果进行了分析和讨论。     

D001树脂吸附铁离子穿透曲线的平衡级模型建立与验证

对D001树脂吸附含酸废水中铁离子的过程进行了研究。对其吸附等温方程进行拟合,同时,建立平衡级模型对动态吸附小试和扩大实验的穿透曲线进行拟合和预测。结果表明,D001树脂吸附铁离子的过程符合Langmuir等温吸附模型;在固定床吸附小试及扩大实验中,平衡级模型对D001树脂动态吸附铁离子的穿透曲线均能较好地拟合,该模型将传质速率方程从穿透曲线中分离出来;通过平衡级模型计算得到,在泄漏控制点较低时,固定床的理论级数对透过液量的影响较大。