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关键词： DFT计算   BPNSs   降解机理   改性黑磷   生物安全性  

摘要： 石墨烯面世以来,顺应而生的各种二维纳米材料以其独特的物化性质引发了人们的研究热情。近年来,具有大比表面积、可调节的带隙（0.3～2.0 e V）、广泛吸收谱、高效光热转换能力以及良好生物相容性的二维材料——黑磷纳米片（BPNSs）,在生物医学领域展现出巨大的应用潜力,成为新型生物医学纳米材料的研发焦点。但由于BPNSs在生理环境中稳定性较差,在一定程度上限制了其应用。 本研究从氧化反应的根源（未成键的孤对电子）入手解决黑磷的氧化问题,利用金属银离子与黑磷中磷原子的孤对电子进行配位,从而封闭磷原子的孤对电子,使之不能再与氧结合,解决黑磷在空气中易被氧化的问题,进而扩展黑磷的应用范围。本文围绕BPNSs的制备、降解、改性黑磷及其稳定性、生物安全性等展开系统研究,主要包括黑磷纳米片（BPs-1、BPs-2）的制备及表征、基于密度泛函理论（DFT）的黑磷降解计算研究、Ag/BP NSs的制备及其稳定性和生物相容性分析。具体内容如下: 1、黑磷纳米片的制备及优化 通过超声辅助液相剥离和差速离心两步法成功制备了两种黑磷纳米片（BPs-1、BPs-2）,采用扫描电子显微镜（SEM）、光学显微镜（OM）、拉曼光谱仪（Raman）、X射线衍射（XRD）、动态光散射（DLS）、紫外-可见光谱（UV-Vis）、原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）等多种技术,对黑磷纳米片的形态、结构和性质进行了深入的分析和表征。使用高倍光镜观察了黑磷纳米片在空气环境中的降解过程,比较了光镜下显示不同颜色BPNSs的信号差异,并优化了剥离条件。 2、基于密度泛函理论（DFT）的黑磷表面及边界降解机理分析 利用密度泛函理论（DFT）中的广义梯度近似（GGA）和PBE泛函,对水（H2O）和氧气（O2）在黑磷表面及边缘的吸附作用进行了深入研究。计算了不同结合位点的结合能,并绘制了代表体系电子性质的态密度图。计算结果表明,H2O在黑磷（010）表面的结合能力很弱,黑磷与纯水几乎不发生反应,而O2的吸附导致吸附能绝对值增大,表明O2与BP（010）表面具有强结合性,同时验证了黑磷纳米片具有易于氧化的特性。其中,根据态密度图可知,O2吸附后的黑磷电子性质发生改变,导带底的偏移证实了O-P键的形成伴随着强烈的轨道杂化,P原子的pz键与反键轨道增强的分裂现象导致了黑磷的直接带隙性质向间接带隙的改变。 3、Ag/BP NSs的制备及其稳定性与生物安全性研究 通过化学原位还原法,成功合成了银离子改性的黑磷纳米片（Ag/BP NSs）。使用SEM、EDS、XRD、AFM等表征技术对Ag/BP NSs进行形貌、结构及性质分析,并通过OM、XPS和UV-Vis等表征手段验证了改性黑磷的稳定性,最后,通过细胞实验,对Ag/BP NSs的体外生物相容性进行了测试。其结果显示,银离子的引入不仅延缓了黑磷纳米片的降解过程,赋予了材料新的光学性质,同时展现出了良好的生物安全性,预示着在生物医学领域中具有较大的应用潜力。

关键词： 材料化学   生产实习教学改革   全方位培养  

摘要： 高等学校对人才的培养很大程度上决定了社会经济发展和未来走向。目前，大部分高校仍是“重理论、轻实践”的教学模式，已不再适用于日新月异的社会，也无法满足社会对人才的迫切需求。本文通过分析材料化学专业的特点，论述并分析了该专业在生产实习中出现的主要问题，并针对这些问题，提出了材料化学专业生产实习教学模式改革的具体措施。包括制订实习规章制度与实习方案、建立与实习企业稳定的联系和良好的合作关系、丰富实习形式、提高实习教师队伍的业务水平、建立全面的评价体系等，培养高素质材料化学专业创新型人才。

关键词： 热电材料   镁锑铋合金   化学稳定性   热电性能  

摘要： 热电材料是一种可以直接将热能和电能进行转换的材料，其常被用于温差发电和热电制冷领域，新型的n型Mg3Sb2-xBix合金由于其优异的性能和较低的成本，被认为是有希望取代传统 Bi2Te3基的热电材料。但是在实际应用中，材料的热电性能并不是唯一需要考虑的因素，热电材料的化学稳定性和热稳定性对于热电模块的设计同样重要。此前的研究发现，由于Mg的损失导致了Mg3Sb2-xBix合金在高温下不稳定，但是对于Mg3Sb2-xBix合金室温的不稳定性尚没有明确的研究。　　本文采用球磨后热压烧结的技术制备了不同成分的Mg3Sb2-xBix合金。通过控制合金所处的环境条件，长期观察合金的变化，并通过系列表征方法，定性分析产物，研究微观机理，最后探究了提升该合金化学稳定性的方法，取得的结论如下：　　研究了空气、水、氧气对Mg3Sb2-xBix合金的影响，发现在室温下Mg3Sb2-xBix合金会与H2O和O2反应，形成非晶Mg(OH)2/MgO和晶态的Bi/Sb。在这个反应过程中，镁的大量损失导致Mg3Sb2-xBix合金的热电性能显著恶化，同时会使材料由n型转变为p型。随着反应的继续进行，材料会开裂，彻底丧失原本的功能。在空气中，Mg3Sb2-xBix合金会更优先与H2O反应。通过实验观察和计算发现，Mg3Bi2的形成能高于Mg3Sb2，所以随着Bi含量的增加，合金的化学稳定性会逐渐降低。同时，通过单晶X射线衍射表征和计算，得到了Mg2位会优先发生反应，以MgSb这一亚稳定相继续进行反应的结论。　　通过尝试喷涂、镀膜、有机物包覆的方式对Mg3Sb2-xBix合金进行保护，我们发现，室温下将材料进行封装，隔绝水与氧气，能显著延长材料的服役时间。随Sb含量的增加，Mg3Sb2-xBix合金的稳定性增加，因此制备了不同成分的掺杂Te元素的n型Mg3Sb2-xBix，最终发现Mg3.1Sb1.49Bi0.5Te0.01材料在空气中放置了180天，性能几乎不变。最终尝试使用聚二甲基硅氧烷对材料进行包覆，隔离空气中的 H2O和O2，实现了对Mg3Bi2样品的化学稳定性保护。

关键词： 材料科学基础   课程思政   教学改革   思政元素   材料化学  

摘要： 材料科学基础课程是材料化学类专业的核心基础课程,在该课程教学中融入思政元素以进行思政教育能够起到事半功倍的效果。如何在材料化学类课程中自然地开展思政教育是当前的教学难点之一。本文从课程典型思政元素的挖掘、教学手段的革新及思政教学考核的改革三个维度出发对材料科学基础课程的思政教学进行了初步探索。

关键词： 锂硫电池   金属有机框架材料   化学微环境   穿梭效应  

摘要： 锂硫电池(Lithium-Sulfur Batteries, LSBs)因硫具有高理论比容量、较低的成本以及环境友好性,被认为是最有潜力的新一代储能器件之一。然而,目前LSBs仍存在一些未解决的关键问题,如氧化还原动力学缓慢、多硫化物(Lithium Polysulfides, LiPSs)溶解和扩散引发的穿梭效应,以及充放电过程中电极的体积变化等。这些问题导致LSBs容量及循环稳定性较差,严重阻碍了LSBs的实际应用。金属有机框架(Metal-organic Frameworks, MOFs)材料具有高度可调的孔化学微环境,通过调控金属中心/团簇和有机配体可以在分子层级调控MOFs对多硫离子等客体分子的化学吸附和催化能力。因此,将MOFs应用于LSBs中,能够有效地实现对多硫离子的捕获、阻隔并加速其催化转化,进而实现对穿梭效应的抑制并提高LSBs的电化学性能。本文总结了通过对MOFs孔化学微环境进行调控,开发出的各种基于MOFs的高性能插层膜材料、正极材料和多功能隔膜材料,并分析了MOFs孔化学微环境进行调控影响LSBs性能的机理,最后提出了可应用于高性能LSBs的MOFs材料开发存在的问题及发展方向。

关键词： 高分子化工   一流专业   材料化学  

摘要： 辽宁石油化工大学材料化学专业为推动一流专业的深入建设,以高分子化工为方向,从理论课程的建设、实验与理论教学的融合,课程思政的挖掘以及科技竞赛与毕业设计的结合四大模块开展了一系列的改革与实践,为培养新形势下高分子化工领域应用型工程技术人才打下坚实的基础。

关键词： 包头稀土研究院   化学检测   职工之家   职业技能水平   金属材料   稀土高新区   参赛选手   检验检测  

摘要： 近日,包头稀土高新区工会在稀土高新区职工之家举办了2023年包头市“工匠杯”稀土磁性材料化学检测员职工职业技能比赛颁奖仪式。本次比赛以“锤炼技能,展示风采”为主题,旨在提高职工的职业技能水平,增强企业的竞争力。来自金力永磁(包头)科技有限公司、包头市英思特稀磁新材料股份有限公司等14家企业的40多名参赛选手同台竞技,展开了一场激烈地比拼。经过激烈角逐,最终包头稀土研究院张慧珍、包头市检验检测中心的孔祥花、内蒙古金属材料研究所的董桃凭借出色的技能和沉着应对分别赢得了大赛前三名。

关键词： 硼化合物   材料化学   发散性   功能分子   硼酸酯   不断提升   官能化   化学家  

摘要： 有机硼化物因其独特的理化性质,目前已广泛应用于合成、药物和材料化学等诸多领域,为功能分子的构建提供了一个高效的平台[1].虽然早期的研究主要集中在有机单硼化合物的多功能转化上[2],但随着化学家们创造物质的能力不断提升,对双硼化合物的选择性官能化逐渐引起了人们的关注.

关键词： 中国科学院   高分子纤维   高分子材料   高分子科学   材料实验室   集成系统   纤维状   化学领域  

摘要： “科学有很多不同的突破口,要找到这个突破口,是需要想象力的。”近日,中国科学院新晋院士、复旦大学高分子科学系和先进材料实验室教授彭慧胜如是说。彭慧胜长期致力于高分子纤维器件的研究。他在国际上率先提出了纤维状能源与电子器件的研究思路,创建出具有发电、储能、显示等全新功能的高分子纤维器件,构建出新型柔性织物集成系统,推动了高分子材料化学领域的发展。

关键词： 无机固体材料化学   课程设计   教学方式  

摘要： 《无机固体材料化学》是东北师范大学化学学院无机化学教学团队针对多酸与网格材料化学教育部重点实验室的研究特色开设的课程,旨在加强学生的学科交叉、关注前沿科学研究动态的意识,填补化学专业学生对材料学认知的空白,帮助学生走好从专业知识学习到科学研究入门之路,以适应学科发展、培养具有创新思维和能力的实践型人才。以“固体材料的结构分析与性质表征”为例,从课程特点、开设必要性、课程设计及教学手段几个方面对《无机固体材料化学》课程教学方法进行探讨。