高分子材料与工程专业有机化学实验改革——以丙烯酸丁酯的制备为例

结合高分子材料与工程专业的特点,在有机化学实验教学中设计并实施了丙烯酸丁酯制备实验。首先让学生查阅资料,对乙酸异戊酯制备和丙烯酸丁酯制备实验中的催化剂、反应条件、原料和产物性质等内容进行比较分析,并设计初步的实验方案;然后在具体教学实施时通过考察催化剂、反应温度和反应时间的变化,让学生分析这些因素对丙烯酸丁酯产率的影响趋势;最后让学生撰写出基于课外拓展的实验报告内容。整个实验的设计与安排有助于学生初步了解科学研究的方法,提高学生分析问题解决问题的能力,并提高学生的创新能力和实践能力。     

Cr掺杂TiO_2纳米线/还原氧化石墨烯复合物的制备及光催化活性

以TiO_2纳米颗粒P25和氧化石墨烯(GO)为原料,Cr(NO_3)_3·9H_2O为Cr源,采用碱性水热法制备了Cr掺杂TiO_2纳米线/还原氧化石墨烯复合物(Cr-Ti O2 NWs/RGO).采用类似方法合成了TiO_2纳米线(Ti O2NWs)、Cr掺杂Ti O2纳米线(Cr-TiO_2NWs)和TiO_2纳米线/还原氧化石墨烯复合物(TiO_2 NWs/RGO)等其它样品.通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼(Raman)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)等方法对样品进行了表征.测试了样品在可见光下对亚甲基蓝(MB)的降解活性,结果表明,Cr-TiO_2NWs/RGO在120 min内对MB的催化降解率为TiO_2NWs的2.2倍,催化降解速度为TiO_2NWs的5.8倍.     

光敏性无规共聚物P(FA_2C-co-AA)的自组装及乳化性能

光敏性单体ε-己内酯改性丙烯酸酯肉桂酸酯(FA2C)与丙烯酸(AA)在偶氮二异丁腈(AIBN)的引发作用下,于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中发生自由基共聚反应,制备了具有光敏性的双亲无规共聚物P(FA2C-co-AA)。以红外光谱、凝胶渗透色谱、差示扫描量热和紫外光谱等分析测试手段对共聚产物进行了表征。P(FA2C-co-AA)在选择性溶剂DMF水溶液中自组装得到纳米粒径的胶体粒子。用紫外光引发胶体粒子内双键发生光交联反应,得到稳定的胶体粒子,并用动态激光光散射(DLS)表征了胶体粒子交联前后的粒径变化。结果表明:该胶体粒子具有良好的乳化性能。     

CuFe_2O_4纳米粒子催化芳香酮的不对称硅氢化反应

分别采用共沉淀法、溶胶-凝胶法和溶剂热法制备得到CuFe_2O_4纳米粒子,以(R)-联萘二苯基膦[(R)-BINAP]为手性配体、聚甲基氢硅氧烷(PMHS)为硅氢化试剂,将制得的CuFe_2O_4纳米粒子用于催化芳香酮的不对称硅氢化反应.结果表明,溶剂热法能制得分散性好、粒径小且分布均匀的CuFe_2O_4纳米球,其催化活性明显优于其它2种方法.在添加剂t-Bu OK和t-BuOH的共同作用下,CuFe_2O_4纳米粒子的催化活性得以明显改善,最终得到一种高效的非均相催化体系CuFe_2O_4/t-Bu OK/t-BuOH.在室温和空气氛围下,用于催化芳香酮的不对称硅氢化反应,底物转化率和产物对映体过量值分别高达99%和92%.研究证实底物芳环上取代基的电子效应和空间位阻明显影响不对称硅氢化反应的结果.CuFe_2O_4纳米催化剂在外加磁场的作用下能较易从反应体系中分离回收,且催化剂经4次循环利用后仍具有较高的催化活性.     

双亲性无规离聚物溶液的自组装

由可离子化单体甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DMAM)、甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)、疏水性单体丙烯酸异辛酯(EHA)、苯乙烯(St)为共聚单体进行自由基溶液共聚,合成了一系列四元双亲性无规共聚物P(DMAM-co-HPMA-co-EHA-co-St),简称PDHES.以红外光谱、核磁共振、凝胶渗透色谱和差示扫描量热等对共聚物进行了表征;PDHES经乳酸离子化得到荷正电的离聚物PIDHES,以该离聚物在选择性溶剂(N,N-二甲基甲酰胺/水)中进行自组装,得到球形胶束.用紫外光谱仪、动态激光光散射仪、透射电镜和扫描电镜等对其组装过程和结果进行表征,考察了DMAM含量、PDHES离子化程度、离聚物溶液的初浓度等因素对胶束的形成、胶束临界聚集水含量(CWC)和胶束流体动力学半径(Rh)的影响.研究了该离聚物胶束粒子在电场诱导作用下的2次组装行为,考察了不同胶束浓度与电诱导时间对其2次组装行为的影响.