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关键词： 国家自然科学基金   材料化学   能源化学   项目评审  

摘要： 本文总结了2018~2020年国家自然科学基金委员会化学科学部"材料化学与能源化学"学科项目申请和资助情况,以项目类型、申请年度、学科代码、科学问题属性、依托单位、申请人情况等对项目分布进行了统计分析,以供从事相关领域基础研究的科研人员参考.

关键词： 材料化学   思维导图   教学探索  

摘要： 思维导图是具有可视化及灵活发散特点的学习辅助工具,可以帮助学生构建知识网络。通过分析材料化学课程知识体系的特点,将思维导图引入材料化学的理论教学,有助于课程内容的优化关联,可以达到提高教学效果和教学质量的目的。

关键词： 特色专业   材料化学   评价指标   层次分析法   指标权重  

摘要： 本文以吉林建筑大学材料化学专业为例，从教学资源、人才培养、科学研究和可持续发展四个方面构建了包含 4 个一级指标， 9 个二级指标及 31 个三级指标的特色专业评价指标体系。通过层次分析法确定了各级指标的权重，并探讨了对专业评估影响较大的指标。

关键词： 建筑材料   化学分析   检验   质量控制   对策  

摘要： 在建筑施工过程中,施工材料的控制、管理和使用非常重要,其质量对整个施工工作有直接影响.施工前要注意建筑材料的化学分析,以分析检测的结果为基础对建筑材料的成分进行判断,了解材料的好坏.本文对建筑材料化学分析检验工作质量产生影响的主要因素和质量控制的相关对策,以供参考.

关键词： 过渡金属硫化物   二硫化钨   化学发光   四氯苯醌   硫酸根自由基   过氧化氢   高级氧化  

摘要： 现代工业技术的突飞猛进和人口数量的急剧增多,加剧了对水资源的消耗和排放,由此造成的水污染成为全球性关注的问题。当前,由于水污染源头多、成分杂、处理难、范围广及影响大等问题直接威胁着人类的生产生活,因此开展水质分析研究,对水污染治理具有十分重要的意义。化学发光是物质发生氧化还原反过程中产生的光能释放现象,以此建立的化学发光分析技术具有响应速度快、灵敏度高、背景干扰小以及设备操作简单等优点,被广泛地应用于污水治理和水质分析。目前,鲁米诺及其类似物、过氧草酸酯、金刚烷、高锰酸钾和硫酸高铈等经典化学发光体系在无机离子、有机小分子以及活性自由基等分析检测上已取得长足进步,为水质分析及水污染治理做出了重大贡献。近年来随着纳米科技的发展,纳米材料以其独有的催化特性及反应活性在水污染治理过程中受到学者们的极大关注,如二硫化钼(Mo S)、氮化碳(CN)和黑磷(BP)等二维片层材料在高级氧化和光催化等污染物降解过程中展现出较好的应用前景。另外,在经典芬顿体系中,Mo S纳米材料可有效提高污染物降解过程中活性氧的含量并使体系展现出强烈的化学发光现象。受此启发,运用具有优异特性的二维纳米材料构建化学发光体系,并以体系的化学发光来深入研究水污染治理技术的作用机制,不仅可以拓展化学发光在环境中的应用,还可以丰富和发展水污染治理技术的内在机理,推动水污染治理技术向纵深发展。二硫化钨(WS)作为一种新兴的二维片层材料,随着层数的降低,该材料的带隙会发生转化,由间接带隙转变为直接带隙,这种特异性结构使其具有载流子速率高、量子效应明显以及带隙可调的优点,在能量存储、工业催化、气体传感以及高精尖电子仪器等领域备受关注。近年来,WS作为催化剂和荧光探针等被相继报道,该发光特性为其在光谱分析领域的发展提供了新的契机。基于此,本论文围绕WS开展了一系列化学发光研究,一方面是将化学发光体系与高级氧化有机结合,重点研究了WS纳米片的化学发光性质和机制,丰富了高级氧化理论,也为开发高效经济的高级氧化技术提供了新思路;另一方面是利用WS量子点优异的光学及反应活性,通过同源能量转移策略或材料表面改性的方式来增强微弱化学发光体系信号,以此构建水体中物质的化学发光分析方法,助力水污染治理技术向前发展。本论文的研究内容如下:1、WS nanosheets促进Fe(II)/S(IV)高级氧化体系硫酸根自由基的高效生成及化学发光的产生高级氧化技术在水污染治理过程中发挥着重要作用。与羟基自由基(·OH)相比,硫酸根自由基(SO )具有更高的氧化电势、更长的半衰期和更广的p H适应性而受到环境领域的重视。SO 通常是以催化过硫酸盐(PS)或过一硫酸盐(PMS)来实现的,但是反应后残余的PS或PMS对水体会造成二次污染。因此,无潜在二次污染的Fe(II)/S(IV)体系成为较为理想的选择。但该体系在污染物降解过程中,Fe(III)向Fe(II)的转化速率慢是限制其应用发展的关键因素。在这个工作中,利用WS nanosheets实现了Fe(II)/S(IV)高级氧化体系中高效产生SO ,实现对污染物的降解。研究表明,WS nanosheets暴露出的W(IV)金属活性位点可有效促进Fe(III)向Fe(II)转化,加快Fe(III)和Fe(II)之间的循环,提高了该体系降解污染物的能力。另外,WS nanosheets的加入使得该体系展现出化学发光现象,较原体系化学发光信号提升了10倍左右。基于该体系的化学发光现象,本工作进一步研究了WS nanosheets在Fe(II)/S(IV)体系中的重要作用。结果表明,WS nanosheets通过加速Fe(III)和Fe(II)之间的循环使得Fe(II)/S(IV)体系产生了更多的亚硫酸根自由基(SO ),并两两结合生成SO,随后又分解为激发态SO(SO~*),当SO~*转化为基态时伴随光能释放;在溶解氧充足的情况下时,SO 与溶解氧反应生成SO ,随后转化为SO 和·OH,其中SO 在污染物降解过程中起到了主要作用。本工作将化学发光与高级氧化技术结合起来,探讨了WS nanosheets对Fe(II)/S(IV)体系中自由基转化的重要作用,为高级氧化新技术的开发提供了一个新思路,也拓宽了化学发光在环境中的应用。2、WS nanosheets诱导次氯酸钠的化学发光及高级氧化体系的构建水污染已成为一个全球敏感性话题。近年来,高级氧化技术作为水处理过程中的重要一环受到极大关注。传统高级氧化技术主要依赖HO、KSO等过氧化物来产生·OH和SO 。但这些过氧化物的合成复杂且成本高,在实际应用中存在着一定限制。因此,在本研究中通过引入WS nanosheets促进Na Cl O产生自由基来开发出高效经济的高级氧化技术。在中性条件下,WS nanosheets-

关键词： 氧化石墨烯   水灰比   减水剂   水泥净浆   化学收缩   自收缩   预测模型  

摘要： 氧化石墨烯（GO）是一种片层结构的二维纳米材料,具有超高的强度、韧性以及较大的比表面积等优良特性,使其在众多领域均有较好的应用价值。目前,GO在水泥基复合材料中的应用研究表明,GO对水泥基复合材料的力学性能、耐久性、微观结构及水化进程等方面均有一定的影响。收缩是水泥基复合材料初始微裂缝产生的主要原因,对其力学性能、耐久性等产生重要的影响。水泥基复合材料的收缩主要包括化学收缩、自收缩、干燥收缩、温度收缩、碳化收缩,其中化学收缩和自收缩是由于水泥基复合材料内因导致而产生的收缩,其与干燥收缩、温度收缩、碳化收缩三种收缩发生原理不同,这三种收缩与外界环境有较大的关联,可以通过控制外界环境加以控制,而化学收缩和自收缩的发生不受外界影响,在任何环境条件下,水泥基复合材料的化学收缩和自收缩是必然发生的。由于GO对水泥基复合材料的微观结构、水化进程均有影响,故GO有可能对化学收缩、自收缩产生影响,为了研究GO对水泥基复合材料化学收缩和自收缩性能和变化规律的具体影响,本文以GO掺量、水灰比、减水剂掺量为变量,研究水泥基复合材料化学收缩和自收缩的变化规律,本文的主要研究内容及相关结论如下:（1）氧化石墨烯水泥基复合材料的基本工作性能研究了GO掺量对水泥基复合材料的流动度、初凝及终凝时间的影响。试验结果表明:GO的加入显著降低了水泥净浆的流动度,且GO掺量越大,水泥净浆的流动度越小。水泥净浆的初凝、终凝时间均随着GO掺量的增加而不断降低,其中对终凝时间的影响更加明显,当掺量为0.05wt%时初凝、终凝时间较不掺加GO的对照组分别降低17.6%、18.2%。（2）氧化石墨烯水泥基复合材料的化学收缩试验研究及预测模型建立以水灰比、GO掺量、减水剂掺量为变量,研究了这三个变量对化学收缩的影响规律。试验结果表明:随着水灰比的增大,化学收缩增大。在不同水灰比下,GO均能够降低水泥净浆的化学收缩,且降低幅度与氧化石墨烯掺量成正比。减水剂能够显著增大水泥净浆的化学收缩,随着减水剂掺量的增加水泥净浆化学收缩的增大幅度呈现先大后小的趋势,GO能够抑制减水剂对水泥净浆化学收缩的增大作用。本文在肖开涛模型的基础上,修正模型中的各项参数,并分别引入K（ξ,t）函数和P（λ,t）函数作为影响因子以考虑氧化石墨烯和减水剂的加入对水泥基材料化学收缩的影响,得出的预测模型对GO水泥基复合材料化学收缩有较为精确的预测。（3）氧化石墨烯水泥基复合材料的自收缩试验研究及预测模型建立以水灰比、GO掺量、减水剂掺量为变量,研究了这三个变量对自收缩的影响规律。试验结果表明:从水灰比对水泥浆体自收缩的试验结果来看水泥浆体自收缩与水灰比成正比,造成这种结果的原因是由于水灰比过大导致测得的自收缩中包含化学收缩;在水灰比0.32的情况下,GO对水泥净浆的自收缩有增大作用且随着掺量的增加自收缩不断增大,随着水灰比的增大GO对自收缩的增大效果减弱;减水剂能够显著增大水泥浆体的自收缩且随着减水剂掺量的增加而增大,GO能够抑制减水剂对水泥净浆自收缩的增大作用。本文在大量自收缩试验数据的基础上,通过回归拟合的方法,引入考虑GO掺量和时间t影响的修正系数γ（ξ,t）,考虑水灰比和时间t影响的修正系数γ（μ,t）,考虑PC掺量和时间t影响的修正系数γ（λ,t）以及考虑试验过程中偶然因素对自收缩影响的修正系数ξ1、ξ2,得到GO水泥基材料自收缩预测模型,与已有的试验结果相比有较高的预测度。

关键词： 能源   材料化学   物质基础  

摘要： 能源与材料化学关乎人类的社会生活与文明进步。材料化学是推动人类文明的物质基础,而能源化学则是人类社会活动的动力来源。随着纳米科学与技术的飞速发展,人们已经可以合成出种类繁多、性能各异的材料。从物理学角度来说,材料的成份和结构一俟确定,该体系的薛定谔方程求解就给出了其物理和化学性质。

关键词： 火炮   身管材料   火药燃气   烧蚀特性  

摘要： 在火炮威力不断提升的同时，火炮身管承受着越来越严重的烧蚀作用，尤其是高能火药使得身管化学烧蚀问题日益突出。因此，本文针对火药燃气对身管材料的化学烧蚀特性，开展了实验及数值模拟研究，主要研究内容及成果如下：　　(1) 开展了火药燃气对身管材料试件化学烧蚀特性的实验研究　　搭建了高温常压条件下热—化学烧蚀模拟测试平台，开展了高温火药燃气对身管材料试件的烧蚀实验，从定性及定量两方面揭示了化学烧蚀行为。结果表明，火药燃气对身管材料的化学烧蚀导致材料表层熔融、金属氧化，并形成微裂纹，在试件烧蚀层中检测到了二价、三价铁氧化物及氮化物等，说明化学烧蚀过程中身管材料同火药燃气发生了氧化反应及氮渗透。　　(2) 开展了火药燃气对身管材料化学烧蚀的分子动力学模拟　　建立了火药燃气对身管材料化学烧蚀的分子动力学模型，采用分子动力学模拟方法，从分子扩散与分子间作用的微观角度阐释了化学烧蚀机理，分析了高温高压火药燃气原子同身管材料浅表层微观结构的作用过程。结果表明，燃气原子出现的显著纵向分布特征与身管表层原子正应力分布特性，均表征着火药燃气原子向身管材料的扩散;身管材料浅表层在燃气原子作用下出现了以面心立方结构(FCC)为主的位错结构，新结构的不断发展与身管材料的应力分布特征均预示着身管材料浅表层初期烧蚀的形成。　　(3) 开展了火药燃气对身管材料化学烧蚀的有限元模拟　　建立了火药燃气对身管材料化学烧蚀的有限元模型，考虑化学反应、物质传递及固体传热等多因素，开展了有限元仿真模拟，从宏观角度揭示了化学烧蚀特性。结果表明，反应温度对烧蚀反应类型及反应进程起决定性作用，且不同烧蚀反应之间互为影响;随火药燃气对身管材料烧蚀作用时间的增长，烧蚀层厚度不断变厚，但其增长速度变慢，理论计算结果与实测结果基本吻合;受火药燃气流动等因素影响，烧蚀产物在身管材料表面不同位置处的分布不均匀。

关键词： 光电化学免疫分析   癌胚抗原   CdS量子点   化学刻蚀   表面电荷调控  

摘要： 恶性肿瘤是危害人类生命和健康的主要疾病之一。癌胚抗原(CEA)作为一种广谱性肿瘤标志物,可作为筛选和诊断恶性肿瘤的重要指标。准确快速检测CEA在医学研究以及临床应用领域都具有重大意义。光电化学(PEC)分析作为一种新兴的基于光电转换的分析方法,具有背景信号低、灵敏度高的特点。发展新的分析策略对于拓展PEC分析的应用范围具有重要意义。因此,本论文发展了利用生物小分子抗坏血酸(AA)对活性材料VO纳米片进行化学刻蚀和利用金属离子Ca对活性材料Cd S量子点(QDs)的表面电荷进行调控的两种新的分析策略,并实现了对CEA的灵敏PEC检测。主要研究内容如下:(1)采用超声剥片法制得超薄VO纳米片,并在VO纳米片表面负载了Cd S QDs,制得了Cd S/VO复合纳米材料。形成的Cd S/VO复合物有利于电子-空穴的分离,增强了可见光吸收,因而Cd S/VO复合纳米材料在可见光照射下表现出优于VO纳米片和Cd S QDs的PEC活性。由于AA将VO还原成V,使VO刻蚀,因而Cd S/VO光电极经AA刻蚀后光电流明显减小。基于Cd S/VO光电极对AA的光电响应,我们以封装了AA的脂质体免疫纳米胶囊为标记物,构建了一个检测CEA的光电免疫分析平台。CEA的线性检测范围为0.5pg m L至1 ng m L,检出限为0.1 pg m L。(2)制备了六偏磷酸根离子(HMP)稳定的Cd S QDs(Cd S@HMP QDs),并用作光电材料。当Cd S@HMP QDs与Ca作用后,Cd S@HMP QDs修饰的光电极在NaSO溶液中的光电流明显增强。这是因为Ca可与HMP络合,减少了Cd S QDs表面的负电荷,从而削弱了Cd S QDs与空穴清除剂(SO)间的静电排斥,促进了电子-空穴的分离。基于Cd S@HMP QDs修饰的光电极对Ca的光电响应,我们以Ca CO纳米粒子为标记物,利用酸处理Ca CO纳米粒子引入Ca,构建了一个检测CEA的光电免疫分析平台。CEA的线性检测范围为0.005-50 ng m L,检出限为0.001 ng m L。

关键词： 动力学拆分   轴手性   手性配体   天然产物   氧化吲哚   材料化学   苯乙烯类   能垒  

摘要： 基于芳环的轴手性骨架广泛存在于天然产物和药物分子中,也是很多常见的优势手性配体和催化剂的核心结构,同时,其在材料化学中的应用也越来越广泛.近年来,轴手性化合物的发展特别迅猛,但大部分研究集中在联芳基轴手性化合物和杂芳环轴手性化合物[1-2].相比较而言,苯乙烯类轴手性化合物或者芳基烯烃轴手性骨架的合成和应用发展却非常缓慢,可能是由于其旋转能垒较低、构型稳定性较弱.