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关键词： 材料化学   方法   专业认证  

摘要： 针对我校材料化学专业(工科)目前办学现状,本文分析材料化学专业在工程教育办学思想、办学特色和办学条件等问题,提出解决问题的思路和方案.

关键词： 高压   高温   地幔   分子动力学   密度泛函方法   输运性质   化学反应  

摘要： 地球是一个动态系统。从常温常压到地核的360 GPa和6600 K,地球的热力学状态随着深度的变化而发生很大变化。因此,地球成分(如硅酸盐和碳酸盐矿物)的物理和化学性质受其所处环境的显著影响。在过去的30年中,在极端条件下的材料表征的实验技术和理论模拟方法都取得了巨大的进步。这些进步提升了我们对矿物特性的理解,这对于充分认识这个星球的形成及其生命起源至关重要。本文回顾了用于预测极端条件下材料性质的最新计算技术,本研究仅限于应用第一原理分子动力学(first principle molecular dynamics, FPMD)方法研究与地球科学相关的化学和热力学输运过程。

关键词： 聚碳酸酯   醇解   离子液体   双酚A  

摘要： 从化石能源衍生得到聚碳酸酯（PC）、聚乳酸（PLA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等聚酯材料因其优异的性能而被广泛应用于汽车、包装、电子电器等各个领域。然而,这也造成了极大的环境污染和资源浪费问题。从“绿色化学”与“可持续发展”的角度来讲,废塑料的再循环利用至关重要。传统的废旧聚酯材料处理方法包括填埋、焚烧、物理循环利用等,除了存在环境污染和资源浪费问题外,经回收得到的聚酯材料机械和物理性能都大幅下降。因此,采用化学解聚方法对废旧聚酯材料进行循环利用引起人们极大关注,该方法可以将废聚酯转化为其相应的原始单体进行再利用,同时还可以得到其他高附加值化学品。离子液体指完全由有机阳离子和无机或有机阴离子组成的盐离子液体,是一种性质优异的溶剂及催化剂,近年来在高聚物的降解方面得到了广泛应用,在本课题中选择合成简单,效果优异的离子液体作为催化剂以实现温和条件下PC的化学解聚。首先合成了系列不同酸强度的Lewis酸型离子液体[Bmim]Cl·FeCl3,并将其用于催化PC醇解反应研究,分别考察了反应温度、催化剂用量、醇用量和反应时间等因素对PC醇解反应的影响,得出较佳工艺条件为:反应温度120 ~oC、反应时间3.0 h、催化剂摩尔浓度为5.0 mol%,n（CH3OH）/n（PC）摩尔比为6:1。在该条件下,PC可以完全降解,产物双酚A（BPA）收率可达97.0%以上。考察了不同醇结构对PC醇解反应的影响,发现甲醇作为醇解试剂活性最高。研究了[Bmim]Cl·FeCl3在醇解反应中的回用性能,该催化剂循环回用6次后仍表现出良好的醇解效果。同时对离子液体催化PC甲醇醇解反应的机理和动力学进行探讨,表明该反应符合一级动力学模型,反应活化能为98.9 kJ?mol-1。采用简易一步中和法制备出系列DBU基离子液体,研究了其在PC醇解反应中的催化性能。分别考察了不同催化剂结构、催化反应条件对PC醇解反应的影响,研究发现,当使用[HDBU][LAc]、[HDBU][OAc]、[HDBU][PAc]作为催化剂时,活性差异较小,这主要归因于所合成DBU基离子液体相近的酸碱性。以[HDBU][LAc]为催化剂,在反应温度120 ~oC,n（CH3OH）/n（PC）摩尔比为5:1,催化剂摩尔浓度为0.8 mol%条件下反应1.0 h,PC降解率可达100%,产物BPA收率≥95.0%。通过考察不同醇结构对催化活性的影响,发现随着醇结构空间位阻的增大,反应活性降低。对离子液体[HDBU][LAc]的回用性能进行了考察,催化剂循环回用6次后,PC降解率和BPA收率均无明显降低,表现出良好的结构稳定性。基于实验结果,推测出了[HDBU][LAc]催化PC甲醇醇解反应的机理。在以上研究基础上,为进一步降低PC醇解反应能耗,同时能够表现出对其它废聚酯材料醇解的催化普适性,采用一步法合成出系列以不同取代基咪唑为阴离子的质子型离子液体。对比研究了不同取代基咪唑阴离子对催化PC醇解反应的影响,发现离子液体[HDBU][Im]为较佳催化剂。通过对反应时间、反应温度、催化剂用量和甲醇用量的考察,得到较佳的反应条件:反应温度70 ~oC、反应时间2.0 h、n（CH3OH）/n（PC）摩尔比5:1,催化剂摩尔浓度为1.60 mol%。在该条件下,PC可完全降解,产物BPA收率达96%以上。以[HDBU][Im]为催化剂,分别考察了不同醇结构对PC醇解反应的影响,同时研究了其对不同废聚酯材料醇解反应的催化活性,该类催化剂均能表现出良好的催化性能。对[HDBU][Im]在反应中的回用性能进行考察,结果表明离子液体可循环回用6次以上,稳定性良好。最后,对[HDBU][Im]催化PC醇解反应机理进行了深入探索。

关键词： 材料化学   仪器管理人员   绩效考核   评价指标  

摘要： 针对目前国内材料化学类院校仪器管理人员绩效考核评价机制缺失的现状,本文作者根据自己多年的仪器管理工作经验,探讨了材料化学类院校仪器管理人员绩效考核改革的意义及需要解决的问题。以大型仪器管理人员职业生涯规划为出发点,提出了制定量化评价指标体系应遵循的原则。对如何对其进行客观、全面、公正的绩效评价和考核方法给出了初步的探索答案。

关键词： 酞菁   卟啉   环糊精   自组装   化学传感  

摘要： 卟啉、酞菁这一类化合物因其具有独特物理和化学性质而广泛受到研究人员的关注。除此之外,卟啉、酞菁分子外围具有多个可功能化修饰位点,可以采用引入不同类型的取代基,轴向配位,引入中心金属等方式,使分子具有独特功能。本论文设计合成了多种单层和三明治型酞菁、卟啉化合物,结合分子结构和分子组装体表面形貌的表征,得到了多个性能优异的半导体器件和高灵敏度的化学传感器。探索了分子结构、组装形式和传感性质之间的关系,并主要研究内容如下:1.基于两亲性三层酞菁铕配合物自组装薄膜对NO2和NH3高性能双极性响应本章中,成功设计和合成了一种具有两亲性的三层酞菁铕配合物（Pc）Eu{Pc[（OC2H4）3OCH3]8}Eu{Pc[（OC2H4）3OCH3]8}。通过在酞菁环周围引入开链冠醚基团,不仅提高酞菁的溶解度和成膜性,还改变了化合物的HOMO和LUMO能级,成功制备了一种两亲性的双极半导体材料。采用一种操作简单,成本低廉,可溶剂处理的quasi-Langmuir-Sh?fer（QLS）制膜方法,将化合物制备成有序薄膜。通过优化,分子以J聚集形式组装,这种组装方式使薄膜具有比表面积大,导电性能好的优势。这种薄膜在室温条件下,30s的响应/恢复周期内,表现出对50-500 ppb的NO2和5-25 ppm的NH3的高灵敏,高稳定性,高恢复性的响应。此外传感器的响应性分别与NO2和NH3浓度具有线性相关性,灵敏度分别达到0.06%ppb-1和0.17%ppm-1。结果表明酞菁稀土三层配合物在化学传感器领域有巨大的发展潜力,为通过结合分子设计与低成本的溶剂处理方法以获得具有高性能、室温条件下的气体传感器提供了一种新的思路。2.基于一系列氟代金属酞菁的高灵敏NO2传感器本章中,成功合成三种不同的具有八个吸电子性的三氟乙氧基取代的酞菁化合物H2[Pc（OCH2CF3）8]（1）,Co[Pc（OCH2CF3）8]（2）和Eu[Pc（OCH2CF3）4]2（3）,并采用相转移法分别制备了三种化合物的自组装聚集体。UV-vis光谱测试表明,三种聚集体的电子峰相对于它们的非聚集态均发生蓝移,说明聚集体中样品分子均采取H（face-to-face）堆积模式,蓝移程度大小依次为（3）<（2）<（1）,说明聚集体中分子间相互作用程度依次为（3）<（2）<（1）。分子结构及分子间相互作用力的不同造成化合物（1）和（3）的聚集体为三维的微米棒及微球而化合物（2）的为一维纳米带。三种聚集体电导率依次为Co[Pc（OCH2CF3）8](9.75×10-7 S cm-1),Eu[Pc（OCH2CF3）4]2(3.333×10-6 S cm-1),H2[Pc（OCH2CF3）8](4.266×10-6 S cm-1)。气敏测试表明:三种聚集体在室温条件下,30 s的响应时间内,对NO2均表现出高灵敏、高选择性、高稳定性的响应。而尺寸更小的一维Co[Pc（OCH2CF3）8]纳米带由于具有更大的比表面积和相对低的背景电流表现出了最佳的传感性质,灵敏度为0.035%ppb-1,最低的检测限为100 ppb。3.基于新型多功能卟啉化合物的高性能化学传感器本章中,成功设计合成了结构新颖的2,4,6-三甲氧基环糊精卟啉锌化合物(Zn T[(OC8H17)3（M-CD）]PP)。采用quasi-Langmuir-Sh?fer（QLS）制膜方法将Zn T[(OC8H17)3（M-CD）]PP制成薄膜。Zn T[(OC8H17)3（M-CD）]PP分子在QLS薄膜中采取J聚集形式,形成平均直径约为0.67μm的微结构。自组装薄膜材料在室温下对ppm级NO2气体表现出高灵敏的,高稳定的,专一性响应。灵敏度为1.508%ppm-1,最低的检测限为3 ppm。同时,也实现了对双酚A（BPA）选择性检测。进一步将Zn T[(OC8H17)3（M-CD）]PP与氧化石墨烯（GO）相复合,采用操作简单的滴涂法制备电极,实现对双酚A的高灵敏检测,检测限达到0.33μM。本文提供了一种通过将环糊精良好的超分子选择识别特性和卟啉优良的催化性质相结合的思路,以此开发具有多功能的化学传感材料的策略。

关键词： 原位液体透射电镜   金属纳米材料   化学置换反应   银纳米线   元素分布  

摘要： 金属纳米材料的物理和化学性质与其结构、尺寸与形貌等参数具有很强的相关性。化学置换反应作为调控金属纳米材料结构参数的一种重要手段,尤其在合成空心纳米结构方面,受到越来越多研究人员的重视。化学置换反应对于调控金属纳米材料的形貌和结构方面的研究已经取得一定进展,但仍存在反应机制理解的困难。其中一个主要原因是金属纳米材料的尺寸一般在纳米级别,化学置换反应过程难以直接进行观察和研究。新兴的液体电镜技术可以原位观察到液体环境中纳米材料的反应过程,并且能提供原子级别分辨率的结构及组成信息。这种技术的出现为金属纳米材料化学置换反应过程的研究提供很大帮助。借助原位液体透射电镜直接观察了五重孪晶银(Ag)纳米线分别与氯金酸及氯铂酸溶液的化学置换反应过程。通过原位形貌变化的讨论和离位不同阶段反应产物的形貌分析,发现银纳米线的化学置换反应分为两个过程:银原子的溶解和金属盐离子的沉积。银原子溶解从纳米线表面开始,形成表面凹坑,随后银原子溶解沿纳米线表面能较高的轴心方向进行,直至纳米线内部完全溶解为空管。分析可得银纳米线的五重孪晶结构是银原子溶解各向异性的主要原因。通过分析不同反应阶段纳米线的元素分布结果,得出化学置换反应过程中金属盐离子的沉积在纳米线表面持续进行,反应产物的空管成分同时含有银与置换金属。对比银纳米线与不同金属盐溶液的化学置换反应,分析Pt-Ag与Au-Ag形成合金能力对反应过程和产物形貌的影响。银纳米线作为一维金属纳米材料的代表,其研究结果对利用化学置换反应合成空心结构的一维纳米材料以利用于实际领域具有重要意义。

关键词： Chemistry   Explosives, Propellants and Pyrotechnics   High Energy Materials   Industrial Chemistry   Inorganic Chemistry   Materials Sciences   Physics   Technical and Applied Physics  

ISBN: (数字)9783110624571 ISBN: (纸本)9783110624380

摘要： The 5th revised edition expands on the basic chemistry of high-energy materials of the previous editions and examines new research developments, including plastic bonded explosives and melt-castable dinitrate esters. Applications in military and civil fields are discussed. This work is of interest to advanced students in chemistry, materials science and engineering, as well as to all those working in defense technology.

关键词： 纳米材料   应用   化学  

摘要： 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸或由它们作为基本单元构成的材料,其是近年来备受关注和重视的一种新型材料,而纳米技术也是近年来最具有市场应用潜力的新兴科学技术.为了进一步了解纳米材料化学,本文就对纳米材料化学进行详细阐述,并对纳米材料化学在各个领域中的具体应用进行分析.

关键词： 材料化学   人才培养   实践教学  

摘要： 实践教学是应用型人才培养的重要环节,材料化学专业是一门专业性、实践性、应用性很强的学科,因此,实践教学尤为重要。本文对材料化学实践教学中存在的问题进行了分析,基于华南师范大学材料化学专业对材料化学实践教学的建设进行了探索与思考,寻找有针对性的解决对策,以期为高校的实践教学改革提供参考。