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关键词： 物理化学   实验教学   教学改革  

摘要： 物理化学课程是材料、环境、生物、化学化工等专业的一门重要的学科基础课,是相关专业学生应掌握的最基本、最重要的理论,对于培养学生的基本素质和独力分析问题、解决问题的能力起着至关重要的作用。采用现代化的教学手段,在新的教学模式下引导学生由被动学习变为主动学习,建立科学的学习方法,激发学生的学习兴趣。注重物理化学原理与日常生活的联系,让学生体会到学以致用的乐趣。重视实验教学,培养学生的综合素质。

关键词： 物理化学   非平衡态热力学   教学改革  

摘要： 《物理化学》教学改革的实践中,在课程内容安排上增加了非平衡态热力学的讲授内容,有针对性地讲解课程中所涉及的基于理想化模型和假想假设的简化。通过这种改革尝试,不仅可以使学生更加深入地掌握经典热力学的内容和普适性,引发学生对经典热力学无法解释变化的思考,解答学习过程中产生的疑惑,还可以使学生了解学科前沿领域的新知识,增加知识储备,拓宽学术视野。

关键词： 量子点   表面   物理化学   猝灭   相互作用  

摘要： 荧光半导体量子点具有优异的光电性质,在光电器件、生物医学成像和检测等多个领域具有广泛的应用。量子点是零维的纳米材料,表面原子所占比例较高。表面原子与内部原子成键数量不同,具有悬空键,这些悬空键会影响量子点的电子结构,进而影响其光电性质。另一方面,在应用过程中,周围环境直接作用于量子点表面,会对其表面及光学性质造成一定的影响。因此,对量子点表面及其物理、化学过程的研究,有助于深入认识量子点的结构和光学性质,对量子点设计、合成及应用具有指导意义。本论文合成了尺寸分布均匀、光学性质良好的油相CdSe量子点(QDs)和水相CdTe QDs,通过变温荧光滴定法、紫外吸收光谱、荧光寿命等手段,研究了CdSe QDs表面配体交换过程,及CdTe QDs与染料分子RhB之间的能量传递过程。研究结果对进一步了解量子点在应用过程中表面的变化,及其光学性质的变化具有重要意义,丰富了量子点表面物理图像的定性定量描绘。本论文共分为四章:第一章:简要介绍了量子点的基本情况,包括合成、光学性质及应用。较为详细地介绍了量子点表面、表面表征手段,以及表面物理、化学过程。第二章:为了避免其他配体对表面表征结果的分析造成影响,本章合成了单一配体(油酸,OAc)修饰的CdSe量子点。使用三种不同碳链长度的胺类配体(丁胺BA、辛胺OA和十二胺DA),对量子点表面的油酸配体进行交换。通过核磁(NMR)、红外(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS),研究了量子点表面油酸与胺配体的配体交换过程。荧光光谱结果表明:胺类配体与量子点表面的配体交换,造成了量子点的荧光猝灭,但随后会部分恢复(6-13%)。结合宏观热力学方法和微观表征技术,研究结果表明:量子点表面配体交换过程会暴露表面缺陷,这个过程由配体的配位作用和配体分子间的范德华力共同作用。随后,量子点表面配体发生重组,弥补了部分缺陷,荧光部分恢复,这个过程与表面配体尾链之间的范德华力密切相关。紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和荧光寿命证明,配体交换过程中量子点的电子结构发生了改变。透射电镜(TEM)结果表明,胺类配体并未造成量子点的刻蚀。但动态光散射(DLS)结果说明,量子点表面与周围环境的作用发生了变化,导致量子点的流体动力学粒径减小。第三章:合成了水溶性GSH-CdTe QDs,并与染料分子RhB构建能量转移体系。通过FL、UV-vis、DLS、zeta电势、TEM、CMC等手段,研究了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),诱导量子点和RhB之间发生的荧光共振能量转移过程(FRET)。结果表明:CTAB与QDs之间通过静电作用结合。一方面,这种结合作用中和了稳定QDs的表面电荷,造成QDs不稳定;另一方面,CTAB疏水链的暴露导致体系变得不稳定,进而诱导量子点聚集,并通过CTAB交联,RhB被交联结构捕获,减小了与QDs之间的距离,FRET得以发生。FRET过程是熵增、放热的过程。第四章:总结本论文的研究内容,并对本课题的研究趋势进行分析。

关键词： 风口回旋区   CFD   喷煤   富氢喷吹   数值模拟  

摘要： 风口回旋区是高炉的能量和热量之源,是高炉稳定操作不可或缺的重要反应区。风口回旋区的形成和反应情况,将直接影响高炉下部煤气的分布、上部炉料的均匀下降及整个高炉内的传热传质过程。研究和分析高炉风口回旋区的特征及其变化规律,对于创造最佳化的高炉冶炼条件、实现生产过程的准确控制以及有效发挥大型高炉生产的优势具有相当重要的意义。本文基于某钢厂实际生产数据,利用CFD模拟方法建立了风口回旋区模型,研究了在煤粉喷吹条件下风口回旋区的特性,并将模型应用于富氢喷吹条件下,分析了两种不同富氢喷吹工艺下回旋区的性状,得到了以下结果:（1）使用CFD软件,进行合理假设,采用气—固两相模型描述了煤粉颗粒和流体的的运动,并采用涡耗散模型、双竞争模型、k-ε湍流模型以及动力/扩散—限制速率模型等描述了回旋区内煤粉燃烧的过程,建立风口回旋区的CFD模型.（2）利用模型研究了标准工况下喷煤工艺风口回旋区的性状,发现增大鼓风量,燃烧反应发生位置后移,CO2的含量增加,煤粉燃尽率降低,回旋区平均温度下降;增大鼓风温度,燃烧反应提前,CO和CO2含量增加,煤粉燃尽率上升,回旋区平均温度上升;增大鼓风富氧率,燃烧反应速率变大,CO2和CO含量增加,煤粉燃尽率上升,回旋区平均温度上升。（3）利用模型对焦炉煤气复合喷吹和纯氢喷吹两种富氢喷吹方式下风口回旋区在标准工况下的特性进行了研究,并探讨了热补偿前后,不同的富氢气体喷吹量对回旋区的特性的影响,发现热补偿后,富氢复合喷吹条件下,回旋区内还原性气体浓度增加,鼓风富氧率增加,同时煤粉的燃烧特性也得到了改善。

关键词： 氮化碳   羟基   双功能性   光催化生成H2O2  

摘要： 过氧化氢（H2O2）为常见的氧化剂,因其氧化产物为O2和H2O,在有机合成、环境修复、化学工业等领域均有广泛应用,工业制备方法通常为蒽醌法,但其存在能耗高、环境不友好、存在爆炸危险等缺点,而H2O2为常见的光催化中间产物,光催化技术可以利用太阳能将空气中廉价的O2转化为高附加值的产物H2O2,但其依旧面临活性较低的问题。氮化物是一种非金属半导体材料,其具有廉价易得、制备简单、具有可见光响应等优点,并且由于其表面形成1,4-内过氧化物,具有较高的O2两电子还原为H2O2的选择性,但其光催化活性依旧需要进一步的提高。本工作制备了含双功能性羟基的氮化碳,实现了光催化活性的大幅度提高,主要结果和结论如下:1.本文采用高温烧结法制备了表面嫁接羟基的氮化碳（CN-OH）,并以可见光为光源在乙醇和水的混合溶液为反应体系测试其还原O2生成H2O2的活性。该条件下,其光催化产H2O2活性为728μmol/h,在420 nm处量子效率高达52.8%,高于文献报道中其他氮化碳基材料光催化产H2O2中的活性,并且实现了乙醇（C2H5OH）到乙醛（CH3CHO）的高选择性转化（选择性99.95%）。2.通过合成一系列对比样品,排除光吸收、比表面积、结晶性对活性的影响,推断样品表面的官能团为影响活性的决定性因素。由于现有技术手段中,羟基的引入往往伴随氰基的存在,制备出仅含氰基的样品作为对比样,并通过电化学、ESR的手段排除其对活性的决定性影响,认为羟基为其活性提高的主要因素。3.对其反应机理进行深入的探究,结果表明羟基的存在具有双功能性,在还原反应过程中,通过电化学方法,我们证明了其可以有效降低O2还原反应的热力学势垒,之后我们通过ESR、牺牲剂淬灭活性物种等实验探明了氧气还原反应的反应历程,O2通过连续两步的单电子反应被还原生成H2O2,此反应路径动力学较为容易,但热力学较为困难,羟基的存在使O2更容易得电子生成·O2-,保证随后的还原反应顺利进行;氧化反应过程中,羟基可以被光生空穴氧化生成·OH,促进了光生载流子的分离,·OH选择性的将C2H5OH氧化为CH3CHO,为O2的还原反应提供了充足的质子。本论文通过对催化剂及反应体系的合理设计,实现了样品光催化活性的显著提高,将空气中廉价的O2高效转化为工业原料H2O2,并将C2H5OH选择性的转化为高附加值的CH3CHO,为高效光化学转化反应系统的设计提供了有益借鉴。

关键词： 冶金物理化学   教学模式   探索与实践  

摘要： 通过分析兰州理工大学冶金工程专业本科生课程"冶金物理化学"教学中所存在的问题,进行精选课程内容,优化课程体系;推行教学改革,提高教学质量;组建教学团队,培养青年教师三个方面的探索与实践。改善课程的教学效果,提高学生对课程内容的掌握程度。

关键词： Aeronomy   Toxicology   Environmental engineering  

摘要： The research presented herein provides valuable information on the physical and chemical characteristics of ambient PM number and mass under different atmospheric conditions, provides insight into their sources, and finally, offers a novel approach for high time-resolution measurement of the chemical components of ambient PM that can be used in source apportionment studies. Our work begins by the study of physical characteristics and sources of ambient PM number concentrations in central Los Angeles, in a location significantly influenced by traffic-related emissions. In this study, particle number size distributions were measured over a year-long sampling campaign in central Los Angeles, CA, covering the full size spectrum from 13 nm to 10 µm. Particle number size distributions were then used as inputs to the USEPA's Positive Matrix Factorization (PMF) model (version 5.0) to identify the sources of particle number concentrations in central Los Angeles. The contribution of each source was quantified and the temporal (seasonal and diurnal) variations for each sources were compared and discussed. In the next work, we present the chemical composition and toxicity of ambient PM and fog water in a rural location in the Po Valley, Italy, an area that experiences severe fog episodes during the winter time, explore the sources that contribute to ambient PM, fog water, and their associated toxicity, and determine how fog partitioning impacts the chemical composition and toxicity of ambient PM. For this purpose, we collected fog water samples using a fog water collector, while daytime and nighttime particles were also collected using a high-volume sampler. Samples were analyzed for their carbonaceous, ionic, elemental and metallic components. We also analyzed the samples for oxidative potential, using the alveolar macrophage (AM) assay. We then explored how fog formation might impact the chemical composition and, in turn, toxicity of ambient PM. The results from study have im

关键词： 思想政治教育   高校   物理化学教学  

摘要： 高校学生思想教育在专业课教学中展开有着很强的时代紧迫性,本文以"物理化学"课程为例,从专业课教师的政治思想素质和专业教学水平、努力挖掘物理化学课程中的思想道德教育资源以及教学过程中将马克思主义哲学观点贯穿于教学内容等三个方面进行探讨,寻求适合于在物理化学课教学中渗透思想政治教育的方法。

关键词： 结构化学   物理化学  

摘要： 为培养社会主义建设者和接班人以及落实高校立德树人根本任务,高校各门课程都需要承担思想政治教育工作。在这一背景下,如何在不削减专业课的内容和科学性的同时将"课程思政"理念润物无声地根植于学生思想中成为目前重大研究课题。笔者就高校物理化学教学中落实"课程思政"理念进行了探索。一、物理化学教学落实"课程思政"理念的时代背景

关键词： Food science   Genetics  

摘要： Wheat bran is often used in baking formulations as a good source of vitamins, antioxidants, minerals, and dietary fiber. Due to the composite effect of these components, consumption of bran-containing products leads to a reduction in the risk of type 2 diabetes, obesity, and heart disease. However, despite their health benefits, bran components negatively impact flour functionality by hindering gluten network formation. Therefore, the present work was focused on evaluation of the effects of bran chemical components and physical properties on the functionality of whole grain flour. Based on a correlation analysis of brans from 80 wheat cultivars and 8 measured characteristics, bran particle size distribution after the milling (friability) and water retention capacity (WRC) were identified as the most important quality traits for wheat bran functionality. High WRC of bran was negatively correlated with bread loaf volume, on the other hand, high bran friability leads to reduction of bran particle size, which is beneficial for the performance of whole grain flour. A genome wide association study (GWAS) was then conducted to identify genomic regions associated with bran friability and WRC. Two single nucleotide polymorphisms (SNPs), BS00000020_51 (5D, R2=0.12) and Excalibur_c49805_63 (5D, R2=0.11), were significantly associated with bran friability. For WRC, GWAS analysis did not reveal any markers that were significantly associated with WRC after Bonferroni correction. However, there were two markers that stood out from among the other SNPs: IWA4867 (4A, R2=0.046) and IWA4698 (4A, R2=0.044). Finally, since WRC of bran has a negative impact on bran functionality, a study was conducted to determine if wheat tempering conditions could be manipulated to reduce wheat bran WRC. Tempering moisture and pH had the most significant impact on controlling WRC. Reducing sugar analysis suggested that a reduction in bran WRC under elevated moisture and decreased pH conditions may be d