物理化学-文献订阅-三峡大学图书馆

侯金健

天津大学

摘要： 非常规石油储量丰富,是传统石油资源的重要补充。因此,对其进行高效低能耗的开采具有重要意义,但是由于非常规石油具有油固相互作用力强、油固分离难度大等特点,采用常规分离方法困难。因此,本文针对上述问题,以典型的碳酸盐重质油矿为研究对象,采用表面活性剂、纳米流体、表面活性剂—纳米流体复配溶液为功能介质,对碳酸盐重质油固分离进行物理界面改性。此外,本文采用化学方法进行重质油回收,即将碳酸盐重质油矿与质子酸进行化学反应,采用表面活性剂强化化学反应,提高重质油提取率和油品品质（B/S比,沥青/砂粒质量比）。主要内容如下:研究表明本文采用的五种表面活性剂单独作用时均可有效进行油固界面改性及油水界面改性,进而强化印尼沥青岩热碱水洗工艺,提高重质油提取率。其中,槐糖脂作用下的重质油提取率最高（为19.2 wt%）。由于表面活性剂可吸附在油水界面上,油水界面张力随着表面活性剂浓度的增加而降低,并逐渐趋于稳定。分子动力学模拟结果表明表面活性剂分子能够吸附在油水界面上,但是对油固界面没有明显吸附。表面活性剂分子通过与重质油四组分分子发生吸附作用,“牵引”重质油分子从方解石表面剥离。由于表面活性剂分子官能团与重质油四组分官能团存在特异性作用,不同表面活性剂分子对重质油四组分分子的剥离效果存在差异。十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对饱和分、沥青质剥离效果最佳,槐糖脂对芳香族成分剥离效果最佳,鼠李糖脂对胶质剥离效果最佳。研究表明不同纳米流体单独作用时均可强化沥青矿物热碱水洗工艺,提高重质油提取率。在纳米流体中,Si O2作用下的重质油提取率最高（为16.8 wt%）。纳米粒子通过表面吸附的方式对碳酸盐矿物表面进行改性,改变固体表面的形貌、粗糙度和化学组成,从而使矿物表面更加亲水。由于纳米粒子可吸附在油水界面上,纳米流体可降低油水界面张力。油水界面张力随着纳米流体浓度的增加而降低,并逐渐趋于稳定,但纳米流体对油水界面张力降低效果不如表面活性剂。当表面活性剂与纳米流体共同作为分离助剂用于油固分离时,可进一步强化对油水界面和油固界面的改性作用。油水界面张力进一步降低,如槐糖脂—Si O2表面活性剂—纳米流体复配溶液可使甲苯（1.2 wt%沥青）—水界面张力由23.8m N/m降低至5.6 m N/m。矿物表面亲水性进一步增强,水滴在矿物表面的接触角由106.9°降低为18.3°。此外,表面活性剂与纳米流体可协同增加重质油组分在纳米流体溶液中的结构楔形压,促进重质油从碳酸盐矿物表面剥离。经过对不同种类的表面活性剂和纳米流体进行筛选测试,结果表明生物表面活性剂槐糖脂与Si O2纳米流体协同效果最佳,可使重质油提取率从9.4 wt%提高到29.3 wt%。为了进一步提高重质油提取率,本文采用化学方法进行重质油回收,即将碳酸盐重质油矿与质子酸进行化学反应。该方法得到的重质油提取率为91.6 wt%,B/S比为1.85。由于表面活性剂可有效进行界面改性,因此,本文提出“表面活性剂+反应”的协同萃取工艺,对印尼沥青岩分离进行物理化学协同改性。研究表明CTAB作用效果最佳,重质油提取率高达94.6 wt%,B/S比为2.33。不同表面活性剂作用后得到的重质油四组分含量不同,C/H比不同。不同表面活性剂降低油固作用力的效果存在差异,CTAB降低油固作用力效果最佳,TX-100效果最差。当表面活性剂浓度在0.001 mmol/L—0.5 mmol/L范围内,油固作用力随着表面活性剂浓度增加而降低;当溶液p H在3.5—10.5范围内,油固作用力随着p H值增加而降低;当沥青质浓度在45 ppm—145 ppm时,油固作用力随着沥青质浓度增加而增加;当溶液中KCl（Ca Cl2）浓度在1 mmol/L—5 mmol/L时,油固作用力随着KCl（Ca Cl2）浓度增加而增加。

Scalable, Diastereoselective Synthesis of Trans-Cyclooctenes with Favorable Physiochemical Properties

Pigga, Jessica

University of Delaware

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关键词： Bioorthogonal applications Trans-cyclooctene derivatives Regioselective synthesis

摘要： My doctoral research has centered on the synthesis and design of new chemical tools for bioorthogonal applications. Chapter 1 is an introductory chapter that describes the literature surrounding the synthesis of trans-cyclooctenes. This chapteremphasizes on the modern development of flow photochemical methods for preparative synthesis of trans-cyclooctene derivatives and includes an overview of the applications of trans-cyclooctenes in realms of synthesis and bioorthogonal chemistry. trans-Cyclooctenes (TCOs) are essential partners in the fastest known bioorthogonal reactions, but synthetic methods have been limited by poor diastereoselectivity. Especially hard to access are hydrophilic TCOs with favorable physicochemical properties for live cell or in vivo experiments. Described in Chapter 2 is a new class of TCOs, “a-TCOs”, prepared in high yield by stereocontrolled 1,2-additions of nucleophiles to trans-cyclooct-4-enone (keto-TCO). Computational transition state models rationalize the diastereoselectivity of 1,2-additions to deliver a-TCO products, which were also shown to be more reactive than standard TCOs and less hydrophobic than even a trans-oxocene analogue. Illustrating the favorable physicochemical properties of a-TCOs, a fluorescent TAMRA derivative in live HeLa cells was shown to be cell-permeable through intracellular Diels–Alder chemistry and to wash out more rapidly than other TCOs. I also describe a number of applications where a-TCOs are being utilized which include as sulfenic acid modifying probes for proteomic profiling in cell lysate, in the catalytic activation of bioorthogonal chemistry with light (CABL) at the suborganelle level in live cells, and as 18F-tracers for PET imaging applications in vivo. Lastly, I introduce a new regioselective synthesis for functionalized keto-TCOs that could be used to make trifunctional TCOs. In all, this chapter outlines a new, diastereoselective platform for trans-cyclooctene synthesis that increases the syn

物理化学实验. 第2版

魏西莲张庆富刘杰

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中职工业分析与检验专业趣味实验设计及研究

张世明

河南科技学院

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关键词： 中职学校物理化学仪器分析教学设计趣味实验

摘要： 现如今我国的中等职业技术教育被普遍认为已经是我国职业教育不可缺少的一部分,它为培养社会人才做出了非常大的贡献。中职工业分析与检验专业,是中职化工专业中的特色之一,通过相应的升学考试,中职院校每年都会为高等院校提供优秀的相关生源。近年来,随着产业结构调整和新兴专业的冲击,中职化工专业的学生就业压力变大。为了适应化工行业新趋势需要,教师需要改变教学方法和教学形式,让学生更好的融入社会。作为学生掌握化学知识和理论的催化剂,实验教学在化学课堂教学中有着极其重要的地位和意义。利用好实验教学,将对学生的化学课程学习有很大的促进作用。笔者通过自己在教育实习期间的听课、授课、以及自身的学习经历,结合阅读的大量文献以及所了解的基础化学教育的最新发展,决定将化学教学、化学趣味实验与中职工业分析课程结合起来,进行教学设计研究。教师利用好实验教学,将会对中职化工专业的教学起到积极的作用。笔者经过实习以及结合自身阅读的大量相关文献以及了解现代化学基础教育最近的发展情况,决定把化学教学与趣味性化学实验紧密地结合起来,并在中职较为难理解的《物理化学》、仪器分析课程上进行教学和课程设计的研究。为了证明趣味性实验教学对中职学生的学习有积极作用,本文通过趣味实教学法实践教学,以济源某职业技术学院2020级化工1-5班为例,利用问卷调查来证明,对调查数据进行了详细的分析。并且中职工业分析与检验的专业课程有一定难度,例如《物理化学》和《分析化学》,学生不容易理解这两门课程知识点。那么趣味性教学可以提高教与学之间的趣味性,增加教师与学生的互动性,学生的合作能力也有所提高,加深了中职学生对物理化学和仪器分析相关理论知识的掌握。本文一共分为六个部分,首先从现阶段中职学校的现状出发,概述了文章的研究目的、研究背景及研究意义,以及国内学者和国外学者对于中职学校以及趣味性实验的研究进展,并且根据中职工业分析与检验专业课程中可能存在的问题,提出趣味性实验教学法,写明研究方法与思路。其次简要介绍了中职学校以及趣味性实验的概念,且提出研究的理论依据。之后展示了问卷调查以及调查结果的数据,分析数据后提出趣味性实验教学存在的可行性。接下来为实验设计部分,实验涉及了有关中职工业分析与检验专业课程中《物理化学》与《仪器分析》两门课程的知识点的趣味性实验,以供中职学校参考,最后为实验教学后学生和教师的反馈,以及总结趣味性实验教学研究的利与弊。

沿面介质阻挡放电产生无臭氧氮氧化物的物理化学机理研究

左杰

重庆大学

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关键词： 等离子体化学产物能量密度约化电场气体温度

摘要： 沿面介质阻挡放电（surface dielectric barrier discharge,SDBD）作为一种能在大气压下产生大面积低温等离子体的技术,早期主要被用于臭氧（ozone,O3）的合成,研究多数关注的也是如何提高O3合成效率,而忽视了SDBD还具有产生氮氧化物的能力。随着等离子体医学的蓬勃发展,氮氧化物在生物医疗上逐渐表现出不可或缺的作用。如一氧化氮（nitric oxide,NO）具有改善心脑血管,加速伤口愈合,治疗原发性肺动脉高压等能力;二氧化氮（nitrogen dioxide,NO2）可用作医疗器具的表面消毒,其在常温下即可有高效的灭菌能力并且残留少。然而,在空气放电中不可避免的会同时产生O3和氮氧化物。为了满足等离子体医学应用的需求,促进产物向无臭氧氮氧化物的快速转化很关键。而目前对O3和氮氧化物相互作用的机理认识还不够全面,成为SDBD在医学上拓展应用的一大障碍。为此,本文自主设计并搭建了一套SDBD等离子体及其产物的测试系统,对不同放电电压和频率下的产物变化规律进行研究,并对产物快速变化的机理进行了探讨,从而为产物的调控奠定理论基础。首先,为了实现SDBD等离子体电子能量的计算,基于光电倍增管研制了一套无触发信号的双通道光学探测系统,并形成了测试样机。测试结果表明,该系统具有较高的信噪比,快速的时间响应和较好的一致性;并且在实际的SDBD等离子体测试中,系统能很好的对N2（C3Πu→B3Πg,337.1nm）和N2+（B2Σu+→X2Σg+,391.4nm）进行探测,说明其满足等离子体约化电场的测试要求,进而也为电子能量的确定提供了设备保证。其次,对放电产物采用了傅里叶红外光谱和紫外吸收光谱进行了原位检测,并获得了关键产物NO和O3的动态变化规律。结果表明,在所有实验条件下均能观察到明显的O3消失现象,并且随着电压和频率的增加,O3的最大吸光度在降低,存在时间在缩短,即产物转化的速度在加快。而NO的变化规律与O3相反,在O3消失后,NO开始被检测到。并且电压和频率越高,NO出现的越早,接近于稳态时的吸光度越高。此外,将基于增强电荷耦合器件（intensified charge-coupled device,ICCD）拍摄的放电面积应用在SDBD能量密度的优化计算上,并分析了产物变化与能量密度的关系。分析表明,能量密度随电压和频率的增大而增大,并且产物变化与能量密度紧密相关。能量密度相近时,即使电压和频率不同,产物的变化规律基本上是一致的。能量密度的增加会导致微放电能量和放电空间温度的升高,这种能量的转移在整体上促进了NO的大量生成和O3分解的加剧,从而最终导致了产物的变化。最后,通过光谱仪和双通道光学探测系统测量得到了SDBD的气体温度、约化电场和电子能量。研究表明,电子能量和气体温度可看作是能量密度的两个体现。能量密度越高,电子能量和气体温度越高。此外,分别从电子能量对电子碰撞反应的影响和气体温度对产物的生成和淬灭反应的影响剖析了产物快速变化的微观化学机理。分析指出,电子能量的增加能提高碰撞反应的速率,从而加快产生更多的活性氧和氮粒子。一方面,由于放电是气密条件,O、O2（a1）和O（1D）等快速的生成会不利于O3的累积;另一方面,活性氮粒子能够通过众多的途径快速生成大量NO,能进一步加快对O3的淬灭。相比之下,气体温度则能够改变产物的生成和淬灭反应速率,直接调控NO和O3的浓度。气体温度越高,O3的生成反应速率越低,分解反应速率越高,这会抑制O3浓度的上升;而气体温度越高,NO生成反应速率越高,淬灭反应速率越低,这会有助于快速生成大量的NO并淬灭O3。基于上述的协同作用,产物最终呈现出O3浓度下降,NO浓度上升以及向无臭氧氮氧化物转化的更快的现象。综上所述,对SDBD等离子体放电特性及产物转化机理的研究能够进一步提升对等离子体物理-化学过程的认识,从而为SDBD等离子体能够在生物医学领域更好地拓展应用提供理论支持。

物理化学学报

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