哈哈, 我写完了。 很容易的,抄你实习日志北。
你看下(微生物前沿)上的文献吧,
1.分子催化
内容侧重于配位催化、酶催化、光肋催化、催化过程中的立体化学问题、催化反应机理与动力学、催化剂表面态的研究及量子化学在催化学科中的应用等。 《分子催化》工业催化过程中均相催化剂、固载化的均相催化剂、固...
2.微生物学通报
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3.生命的化学
限制性内切酶名称的英文缩写前3个字母要用斜体。 9)参考文献本刊提倡来稿作者在参考文献中对国内外同行已发表的相关研究论文给予充分反映,尤其是最新的研究成果。不提倡引用未曾正式公开发表的论著、读者很难或...
▲第一作者:宋丽娜、张伟、王颖;通讯作者:徐吉静教授 通讯单位:吉林大学
论文DOI:
针对锂氧气电池存在的反应动力学缓慢而导致能量转换效率低的问题,研究者通常开发高效、稳定的正极催化剂来降低电池的充电极化电压提高反应动力。该工作将Co单原子固定于掺杂N的碳球壳载体上,用于锂氧气电池的高效催化反应,实验发现Li2O2形成和分解路线与LiO2在单原子催化剂的吸附能有关。研究明确指出,在放电过程中,原子级分散的活性位点能够诱导放电产物的均匀成核和外延生长,最终形成有利的纳米花状放电产物。在充电过程中,CoN4活性中心对放电中间体LiO2弱的吸附能,诱导充电反应由两电子路径向单电子路径转变。 得益于高分散的Co-N单原子催化剂的能级结构和电子结构所发生的根本性变化,大幅提升了电池的充电效率和循环寿命。与同等含量的贵金属基催化剂相比,达到600 mV充放电极化电压的降低和218天的长寿命循环。
锂氧气电池具有锂离子电池10倍以上的理论容量密度,被誉为颠覆性和革命性电池技术 。然而该电池还处于研发的初级阶段,受限于ORR和OER电化学反应动力学缓慢,电池的实际容量、倍率性能、能量效率和循环寿命距产业化应用还有很大差距。因而开发高效稳定的催化剂,是提高电池反应动力和循环效率的迫切需要。原子级纳米晶具有最大化的原子利用效率和独特的结构特点,往往表现出不同于传统纳米催化剂的活性、选择性和稳定性,为调控电化学反应过程提供了多种可能。在锂氧电池中,电解液中可溶性LiO2中间体能够调控放电产物Li2O2的形成与分解路线。先前的研究结果表明[1],不同的生成路线与LiO2在催化剂的不同晶面上的吸附能有关。 因此,探究单原子催化剂的尺寸效应对LiO2吸附能的影响,可能是一种调整低供体数电解质中过氧化锂形成与分解路径的新思路。这一新发现将为高能量效率和长循环寿命的锂氧电池的设计提供更多的选择。
单原子催化剂(SACs)是一类非常重要的电催化剂,其独特的单分散结构集均相催化和多相催化剂的优点于一身,拥有最大的金属利用率、优异的催化活性和稳定性。同时,SACs的活性位点相对简单确定且易于调控,因而这种独特的结构和性能使得单原子催化剂成为了一个非常理想的催化机理研究和性能优化的材料平台。然而当单原子催化剂与锂空气电池相遇,会擦出怎样的火花呢?本文采用原位聚合技术,设计合成了Co单原子嵌入的氮掺杂碳空心球(N-HP-Co)用于锂氧气电池的研究,并对其充放电过程进行详细分析。其结果表明,受益于N-HP-Co最大化暴露的CoN4单原子活性位点及活性位点在碳球壳上的均匀分布,降低了对LiO2的吸附能力,有效的改变了电池的反应路径,使得电池反应动力学得到极大提高,大幅提升了电池性能。
▲图一 单原子催化剂的合成过程。
单原子催化剂由于活性位点均匀性的提高以及配位环境的高度可控性,在许多催化反应中都表现出较高的催化活性。因此将单原子Co催化剂应用于锂氧气电池中,来探究对Li2O2形成与分解反应路径的影响。我们采用原位聚合的方法,以二氧化硅作为模板,盐酸多巴胺作为碳源,并在900 °C的氮气氛围内热解。
▲图二 单原子催化剂的特性表征。a, b) 样品的SEM图像(a:1微米;b:200纳米);c) 样品的TEM图像(主图:200纳米;插图:10纳米);d) 样品的EDX元素分析(50纳米);e, f) 样品的HAADF-STEM图像(e:50纳米;f:2纳米);g) 样品及对比材料的XRD图像;h) 样品的N 1s XPS光谱;i) 样品及对比材料的氮气吸附曲线。
▲图三 单原子催化剂的原子结构分析。a) 样品的XANES光谱;b) 样品的傅里叶转换的Co-K边光谱;c, d)样品在k和R空间的EXAFS拟合曲线。
N掺杂的碳球壳作为载体是锚定Co单原子的关键步骤。高角度环形暗场球差电镜(HAADF)、能量色散谱(EDX)元素映像图表和X射线吸收光谱(XAS)测试等关键性表征技术证实了单原子Co的成功制备和CoN4高活性位点的存在。
▲图四 单原子催化剂的放电机理研究。a) 样品及对比材料的放电曲线;b) 样品及对比材料的CV曲线;c) 样品及对比材料的倍率性能;d, e, f) 样品及对比材料的放电产物的SEM图像及相应的XRD谱图(500纳米);h, i) 样品及对比材料的放电机理图。
受益于N-HP-Co SACs最大化暴露的CoN4单原子活性位点在碳球壳上的均匀分布,电极氧化还原反应动力学得到极大提升,加快了放电产物Li2O2的形成速率,大幅提升了电池的放电容量和倍率性能。与同等含量的贵金属催化剂相比,在相同的电流密度和容量下,N-HP-Co SACs具有更多的反应活性位点,因而更有利于生成纳米片状的Li2O2,并通过“外延生长方式”进一步组装形成有利的纳米花状Li2O2。这种特殊的放电机制有利于打破电荷传输限制和放电产物电化学绝缘的本质。
▲图五 单原子催化剂的充电特性。a) 样品及对比材料在不同充电阶段的紫外可见光谱图;b) 样品的充电机理图;c-h) 样品及对比材料上的不同结构对LiO2的吸附能。
为了更全面地了解CoN4单位点催化剂的充电机理,通过密度泛函理论(DFT)计算表明复杂的配位环境可以显著改变中心金属原子CoN4对LiO2*的吸附能力,从而调控反应的活性和选择性。可以看出,CoN4活性中心对放电中间体LiO2弱的吸附能,有利于提高LiO2在电解质中的溶解度,诱导充电反应过程由两电子路径向单电子路径转变。因而有利于提高电池的充电效率。
▲图六 锂空气电池的循环稳定性。a) 样品及对比材料的循环性能;b-e) 样品及对比材料在不同循环过程中放电产物的SEM图像(b, d:1微米;c, e:500纳米);f, g) 样品及对比材料在不同循环过程中的放电产物的XPS光谱。
单原子催化的锂空气电池可以有效的抑制副反应的发生,并展现出优异的循环稳定性,充分验证了催化剂对放电产物的精准调控对稳定电池体系的重要作用。
▲图七 单原子催化剂在循环过程中的稳定性。a) 样品在全圈循环后的XPS光谱;b) 样品在多圈循环后的EDX光谱(200纳米);c) 样品在多圈循环后的XANES光谱;d) 样品在多圈循环后的傅里叶转换的Co-K边光谱。
N-HP-Co 在50次的循环过程中,Co的单原子结构依然被保留。Co单原子在碳载体上的固有稳定性使它们在电化学反应中具有优异的耐久性,这一显著的优势与低成本的优势相结合,为金属单原子催化剂在锂氧电池反应路线的可调性提供了新的策略。
单原子催化剂的合成受到草莓生长过程的启发,采用二氧化硅为模板,原位聚合生成氮掺杂的Co单原子催化剂。由于单原子催化的本质特征,低配位环境和单原子与碳球壳之间的协同作用能够精准的调控锂氧气电池中放电产物的生成与分解路线。与同等含量的贵金属催化剂相比,单原子催化剂不仅能够调控放电产物的形貌,同时增加了放电容量,避免了过多的副反应的发生,极大地提高了电池的电催化性能。该研究提出的单原子催化正极的概念、设计、制备及催化机制,将为锂空气电池领域新型催化剂的发展提供新的研究思路和科学依据,具有鲜明的引领性和开创性特征。
参考文献 [1] Yao, W. T. et al. Tuning Li2O2 formation routes by facet engineering of MnO2 cathode catalysts. J. Am. Chem. Soc.,2019,141,12832-12838.
徐吉静,1981年7月出生于山东省单县,现任吉林大学,化学学院,无机合成与制备化学国家重点实验室,未来科学国际合作联合实验室,教授,博士生导师。光学晶体标准化技术委员会副秘书长。主要从事多孔新能源材料与器件领域的基础研究和技术开发工作,研究方向包括锂(钠、钾、锌)离子电池关键材料及器件,锂空气(硫、二氧化碳)电池等新型化学电源,外场(光、力、磁、热)辅助能量储存与转化新体系。近5年共发表SCI学术论文50余篇,其中包括第一作者/通讯作者论文:篇、 1篇、. 2篇、篇、Energy 篇、ACS Nano 1篇、ACS 篇。迄今为止,论文被他引4000余次,单篇最高引用360次,12篇论文入选ESI高引论文,研究成果被Nature、Science等作为亮点报道。获授权发明专利和国防专利10项。曾获科睿唯安“全球高被引学者”(2019年)、吉林省拔尖创新人才(2019年)、吉林省青年 科技 奖(2018年)和吉林大学学术带头人(2018年)等奖项或荣誉。
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4.化学反应工程与工艺
化学反应动力学、催化剂及催化反应工程、反应工程技术及其分析、反应装置中的传递过程、流态化及多相流反应工程、聚合反应工程、生化反应工程、反应过程和反应器的数学模型及仿真、工业反应装置结构特性的研究、反...
如下:
【摘要】:综述了分子氧氧化环己烷制取环己酮的催化剂的研究进展,重点介绍了光催化剂、纳米催化剂、仿生催化剂、分子筛催化剂和复合催化剂在环己烷催化氧化方面的应用,其中,负载在分子筛上的纳米金催化剂具有较高的催化活性、选择性及稳定性。
【关键词】:环己烷氧化,环己酮,催化剂的认识。
环己酮是重要的有机化工原料和工业溶剂,广泛应用于医药、油漆、涂料、橡胶、农药行业、印刷和塑料回收方面。目前,工业上制取环己醇和环己酮的方法主要为苯酚加氢法、苯部分加氢法和环己烷液相氧化法,环己烷氧化法的应用最为普遍,占90%以上。
由于环己醇和环己酮比环己烷更易于被氧化,为获得适宜的环已醇和环已酮的选择性,工业上环己烷氧化转化率通常控制在,氧化选择性为90%左右。
但环己烷的大量循环造成能耗上的巨大浪费。目前,环己烷氧化工艺研究的热点主要集中在对传统工艺的改造优化、氧化剂的选择及高效催化剂的开发。开发高性能和环境友好的催化剂成为研究热点,近年来开发的一些氧化催化剂在改善环己烷转化率和产物选择性方面表现出较好的性能。
本文主要综述分子氧氧化环己烷制环己酮催化剂的研究进展。
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第一作者:钮峰
通讯作者:涂文广教授,周勇教授,邹志刚教授
通讯单位:香港中文大学(深圳)理工学院
论文DOI:
全文速览
通过醇和胺的C-N偶联是工业中合成不同有机胺的重要反应路径,而这一过程往往需要在高温高压等较苛刻的条件下进行。因此,本工作中,我们设计了一种基于CdS-Pd单原子体系催化剂用于实现高效可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应获得二级胺。通过实验研究发现,Pd与CdS表面的悬挂S原子原位配位形成单一Pd-Sx物种。该催化剂的可见光催化C-N偶联的二级胺产率接近100%,同时释放出可观的绿色能源氢气( mmol gcat-1h-1)。机理研究与分析表明,苯甲醇上脱去的H+较容易吸附到长寿命的•Pd-Sx中间态物种而形成H-Pd-Sx中间体。最后,吸附的H又容易脱附,加成到苄烯苯胺的N上,实现氢转移,完成亚胺的加氢过程,得到最后所需要的二级胺产物苄基苯胺。整个过程中,H的吸脱附可以循环进行,因此Pd-Sx配位物种可以作为有效的氢转移的桥梁实现加氢过程。此外,该光催化剂体系具有较好的底物适应性和循环能力。这一工作将为温和条件下实现高效C-N偶联反应提供一种新的思路。
背景介绍
随着工业的发展与进步,有机胺广泛应用于农业、医药、家居、军工等领域,其合成在工业生产中有着越来越明显的重要性。基于“借氢机制(氢转移)”,通过胺与醇的C-N偶联被认为是一种较为绿色的合成有机胺的理想路径。这一过程主要包含醇的脱氢、亚胺的生成以及亚胺的加氢这三个主要步骤。其中醇的脱氢是整个反应的决速步骤。然而,基于这一机制,在热催化合成有机胺的过程中存在一些缺点:(1)醇的脱氢决速步骤需要较苛刻的条件(高温高压);(2)易发生过度偶联,使得产物分布广,不利于分离;(3)反应中使用的催化剂多为高负载量的负载型贵金属催化剂(如Ru/Al2O3、Pd/Al2O3、Rh/Al2O3等),成本较高。因此,开发出高效低成本的催化剂具有一定的挑战性。近年来,利用光氧化还原技术实现常温常压条件下有机胺的合成引起了广泛的关注。研究者们通常采用一些贵金属有机配合物分子进行均相催化反应,但反应后催化剂难以进行分离,在实际工业生产中难以大规模应用。而采用传统的半导体光催化剂进行多相催化反应,则可以有效解决这一难题。然而仅仅依靠半导体本身的催化能力,很难达到较高的催化活性,实际应用过程中往往需要通过负载一些助催化剂或表面修饰来提高催化性能。近些年,单原子催化被认为是较有前景的领域。单原子催化剂由于其独特的电子结构和较高的原子利用效率而表现出优异的催化活性,被广泛应用于光催化水分解制氢、二氧化碳还原、固氮和有机物降解等领域。因此,我们课题组设计开发了一种单原子光催化剂CdS-Pd,该催化剂可以有效地用于可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应,获得具有工业应用价值的二级胺。同时反应过程中释放出清洁能源氢气。这一工作将为温和条件下实现C-N偶联反应提供一种新的途径。
本文亮点
1. 本工作通过Pd原子与CdS表面的悬挂S原子原位配位制备了一种CdS-Pd的单原子光催化剂,该催化剂可以实现高效可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应获得近100%产率的二级胺N-苄基苯胺以及较高的产氢活性。
2. 实验和理论计算结果证实了,相比于Pd纳米颗粒助催化剂负载的CdS,单一Pd-Sx物种能够有效捕获光生电子,使其具有较长的寿命,而且氢在Pd-Sx物种上的吸脱附能力较强,从而可以作为有效的氢转移载体实现亚胺的加氢,得到目标产物二级胺。
3. 此外,在优化的反应条件下,该催化剂具有较好的稳定性,以及对不同醇类和取代胺的C-N偶联反应具有良好的底物适应性。
图文解析
本工作中,首先我们采用水热法制备了六方晶系结构,颗粒尺寸约为50 nm的纳米球形CdS,其带宽约为( 图1 a )。随后,在可见光催化C-N偶联反应过程中加入PdCl2溶液原位合成单原子催化剂CdS-Pd SAs。作为对比,我们采用浸渍法制备了Pd纳米颗粒负载的CdS催化剂CdS-Pd NPs。从图1b的XPS图谱可以看出,光催化反应后的CdS中事实上存在Pd元素。结合能 eV和342 eV分别对应Pd 3d5/2和Pd 3d3/2,表明Pd以2+价态形式存在,而非单质态。因此,我们可以初步推测反应后,Pd与CdS进行了一定的配位。
图1 CdS和CdS-Pd SAs单原子催化剂的结构表征
为了进一步确定反应后Pd的状态以及与CdS的配位环境,我们对样品分别进行了X射线精细结构谱(XAFS)和球差电镜的表征。从图3d可以明显看出反应后的CdS表面上的Pd物种既不是二价态也不是单质态,而是以一定配位的形式存在。通过对样品CdS-Pd SAs中Pd的K-edge EXAFS图谱进行拟合,可以得出Pd-S的配位数约为3( 表1 )。通过进一步的HAADF-STEM和 EDS mapping图可以清晰地看到Pd以单原子形式均匀地分散在CdS上( 图1 e-j )。因此,综合上述表征方法,我们可以初步证实在光催化反应过程中,PdCl2以Pd-S配位键的形式将Pd原子锚定在了CdS载体上,为光催化反应过程提供一定的反应活性中心。
表1 样品CdS-PdSAs中Pd的EXAFS拟合数据
CN , coordination number; R , bonding distance; σ 2, Debye-Waller factor; Δ E0 , inner potential shift.
为了进一步研究CdS表面的S对催化反应的影响,我们首先对CdS进行了不同程度的表面修饰(400 oC高温煅烧:CdS-400;双氧水表面腐蚀:CdS-H2O2)。从图2 a可以看出,采用不同的手段修饰后,CdS的结构并未发生明显变化,仍然是结晶度较好的六方晶系结构。CdS、CdS-400和CdS-H2O2的能带分别为、和 eV,即能带结构也未发生明显变化( 图2 b )。从图2 c和d可以明显看出, CdS通过表面修饰之后,Cd 3d和S 2p均向高结合能偏移,而且偏移程度随着修饰强度增强而增大。这主要是由于CdS修饰后产生了一定的S空位,使得表面部分Cd暴露,从而改变了Cd和S的周边电子云密度分布。
图2 修饰前后的CdS结构表征
在常温常压氮气气氛下,我们采用苯甲醇和苯胺的C-N偶联作为模型反应对所制备的催化剂进行可见光催化活性评价( 图3 )。首先我们确定了暗反应、无光催化剂以及只有PdCl2的情况下该模型反应没有任何催化活性。在添加PdCl2的条件下,我们对不同的半导体光催化剂进行了活性筛选,发现只有CdS能有效地进行光催化C-N偶联生成二级胺(N-苄基苯胺),产率高达 mmolgcat-1h-1。而其他半导体催化剂在反应过程中只能催化生成亚胺(N-苄烯苯胺),且普遍产率较低(< mmolgcat-1h-1)。
图3 可见光催化C-N偶联反应的催化剂活性筛选
基于CdS对该反应的催化特异性,我们测试了其苯胺的转化率及产物的选择性随时间的变化曲线。从图4b可以看出,随着反应的进行,苯胺的转化率不断提高,当反应达到16 h后,底物苯胺几乎完全转化。随着反应的进行,亚胺(N-苄烯苯胺)的选择性不断降低,而二级胺(N-苄基苯胺)的选择性不断提高,表明反应过程中逐步完成了亚胺的加氢过程。
为了进行对比,我们采用浸渍法提前将Pd纳米颗粒沉积到CdS表面上并进行光催化活性评价。从图4c我们发现,沉积Pd纳米颗粒的CdS催化活性是单一CdS活性的4倍。这主要是由于Pd纳米颗粒作为助催化剂可以有效地提高光生载流子的分离效率。而当我们将Pd以PdCl2的形式加入到反应体系中时,催化活性是单一CdS活性的约倍。而且产物中出现了二级胺(N-苄基苯胺)。也就是说反应体系中原位加入PdCl2能够促使该反应完成加氢过程,有效实现氢转移。因此,我们可以初步推断,光催化反应过程中Pd和CdS表面悬挂的S作用产生的Pd-S物种对实现C-N偶联起到至关重要的作用。此外,在反应过程中我们可以检测到氢气的生成。从图4d可以看出,单一的CdS在反应过程中几乎不产生氢气。而CdS-Pd SAs产氢速率达到 mmolgcat-1h-1,是CdS-Pd NPs的约倍,CdS的近10倍。这一结果也与苯胺转化率的差异相吻合。
为了验证CdS表面的S与Pd作用形成了Pd-S物种,从而提高了C-N偶联反应性能,我们对CdS进行了不同程度的表面修饰。从图4e可以明显看出,随着表面修饰的增强,反应的活性逐渐下降,而且产物苄基苯胺的选择性也随之下降。这也就意味着,当我们遮盖或者去除部分S位点,反应底物在催化剂表面的吸附性能下降,从而导致反应活性降低。另一方面,由于S空位的增多,使得Pd原子很难与S进行配位产生Pd-S物种,从而无法完成C-N偶联反应过程中的氢转移,也就不能得到饱和的目标产物二级胺N-苄基苯胺。
图4 可见光催化活性评价
为了研究在光催化反应过程中不同自由基的作用,我们进行了捕获实验。从图5a可以看出,当体系中加入叔丁醇和苯醌来分别捕获•OH和•O2-,反应的活性基本没有发生变化,说明体系中的这两种自由基对反应基本没有贡献。而当体系中加入草酸铵捕获光生空穴后,产率降为原来的1/3,加入过硫酸钾捕获光生电子后,产率降为0。这一结果表明,光生电子和空穴在光催化C-N偶联反应中有着重要作用。
接着,我们采用超快光谱(TAS)来揭示光照下不同催化剂的载流子衰减动力学。图5b为不同催化剂的瞬态吸收图谱以及拟合曲线。采用双指数模型拟合可获得两个弛豫时间τ1和τ2。Τ1代表导带电子到过渡态的捕获时间,τ2代表电子与过渡态或者价带空穴复合的时间。通过对比,CdS-Pd Sas的弛豫时间明显要长,也就是说,在反应过程中CdS表面单原子态的Pd配位物种Pd-Sx可以作为电子陷阱来捕获光生电子,提高载流子的分离效率,从而加速光催化C-N偶联。另外,从CdS导带转移到过渡态Pd-Sx中间体的弛豫时间更长,更利于氢原子的吸附。
为了研究不同催化剂对于H的吸附以及转移能力,我们做了一个N-苄烯苯胺加氢的模型反应。从图5c可以明显看出,对于单原子态的CdS-Pd SAs催化剂,N-苄烯苯胺较容易实现光催化加氢到苄基苯胺产物,而单质态的Pd(CdS-Pd NPs)催化剂无法实现加氢过程。这也证明了单原子态的CdS-Pd SAs可以很好地吸附H并完成氢转移,从而实现加氢过程得到二级胺N-苄基苯胺。
基于以上的机理表征分析,我们可以给出一个可能的反应机理和路径( 图5d )。光催化反应前,当体系中同时加入CdS催化剂和PdCl2时,PdCl2很快吸附到CdS表面上与表面悬挂的S原子形成Pd-Sx的配位物种。当CdS被光激发后,表面的Pd-Sx配位物种可以有效捕获光生电子,形成•Pd-Sx中间态物种,同时光生空穴能够脱去苯甲醇上的质子,将其氧化成苯甲醛。然后生成的苯甲醛与苯胺进行亲核加成反应,产生醇胺中间体。由于醇胺非常不稳定,很快脱水生成亚胺。苯甲醇上脱去的H+较容易吸附到长寿命的•Pd-Sx中间态物种形成H-Pd-Sx。最后,吸附的H又容易脱附,加成到N-苄烯苯胺的N上,实现氢转移,完成亚胺的加氢过程,得到最后的目标产物N-苄基苯胺。整个过程中,H的吸脱附可以循环进行,因此Pd-Sx物种可以作为有效的氢转移的桥梁实现加氢过程。此外,过多的吸附H可以从H-Pd-Sx上脱附产生H2。
图5 反应机理表征及推测
我们通过DFT模拟计算进一步验证了为什么单原子态的CdS催化剂CdS-Pd SAs可以很好地实现光催化C-N偶联生成N-苄基苯胺( 图6 )。结合EXAFS拟合结果,我们以Pd-S三配位的形式作为计算模型来研究H吸附和反应过程。对于催化剂CdS-Pd NPs来说,在位点1和2的H吸附能分别为 eV和,而催化剂CdS-Pd SAs的H吸附能为 eV。通过过渡态能量搜索,可以得出,Pd纳米颗粒负载的CdS-Pd NPs的加氢能垒为 eV,而对于单原子态的CdS-Pd SAs来说,由于形成的Pd-Sx配位物种能够有效地吸附和脱附H,因此脱附的H直接加成到亚胺的不饱和C上,完成加氢过程。
图6 DFT模拟计算
总结与展望
总的来说,我们设计开发了一种CdS-Pd单原子光催化剂,该催化剂可以有效地用于可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应,获得具有工业应用价值的二级胺。同时反应过程中释放出清洁能源氢气。结合实验以及模拟计算,我们推测Pd在光催化反应过程中与CdS表面的S原位配位形成Pd-Sx中间物种,而这一中间体可以提高载流子分离效率以及有效地进行H的吸脱附,构成Pd-Sx •Pd-Sx H-Pd-Sx Pd-Sx的循环过程,实现氢转移,完成亚胺的加氢过程,得到目标产物N-苄基苯胺。整个过程中,Pd-Sx中间体可以作为有效氢转移的桥梁实现加氢过程。此外,该催化剂体系具有较好循环能力和底物适应性。这一工作将为温和条件下实现C-N偶联反应提供一种新的思路。
作者介绍
钮峰 ,博士毕业于法国里尔大学(法国国家科学研究中心)(导师Andrei Khodakov教授和Vitaly Ordomsky研究员)。2020年8月加入香港中文大学(深圳)邹志刚院士团队从事博士后研究。以第一作者在ACS Catalysis,Green Chemistry,Solar Energy Materials & Solar Cells等期刊上发表SCI论文12篇。目前主要研究方向为多相热催化、光催化能源转化。
涂文广 ,2015年获南京大学物理学院博士学位。2015至2020年在新加坡南洋理工大学从事研究博士后研究工作。2020年6月起任职于香港中文大学(深圳)理工学院。主要从事于低维光电材料表界面结构的精准设计与构建,实现太阳能驱动下的小分子转换,取得了一系列重要成果,迄今为止已在Nature Communications, Advanced Material, Advanced functional Material, ACS Catalysis, ACS Energy Letters等期刊上发表论文70余篇, SCI被引超过8000次,H指数为44。
周勇 ,香港中文大学(深圳)兼职教授。2009 年9月被南京大学物理学院按海外人才引进回国工作,加入南京大学环境材料与再生能源研究中心,聘为教授。主要从事:1、人工光合成二氧化碳转化为可再生碳氢燃料;2、光电材料的设计和构建;3、高效、低成本钙钛矿太阳能电池产业化应用研究。近五年来,以第一作者或通讯作者在 国际重要期刊上发表论文超过 60 篇,其中包括 J. Am. Chem. Soc. (1 篇)、Adv. Mater. (2 篇)、Adv. Funct. Mater. (1 篇)和 Nano Lett. (1 篇),受邀以第一作者或通讯作者撰写 2 篇综述论文。近五年论文他引超过 1600 次,5 篇论文入选 Web of Science 统计的“过去十年高被引论文”, H 指数 46。光催化还原 CO2 研究成果作为主要研究内容,荣获 2014 年国家自然科学二等奖(排名第四)。主编三本英文专著(Springer 等出版社出版)。多次受邀在国内外相关学术会议上做邀请报告或主持会议。担任 Current Nanoscience 中国地区编辑和 Mater. Res. Bull.编委。主持承担国家基金委、 科技 部 973 项目等项目。入选教育部新世纪人才(2010 年)、江苏省首届杰出青年基金(2012年)。
邹志刚 ,2003年凭为教育部“长江学者奖励计划”特聘教授,国家重点基础研究发展计划“973”项目首席科学家,教育部创新团队带头人,2015 年当选中国科学院院士,2018 年当选发展中国家科学院院士。主要从事新型可再生能源与环境材料方面的研究,邹院士在光催化领域做出了卓越的贡献,被媒体称为“光催化领域的前行者”。邹志刚院士已在 Nature等国际一流期刊上发表论文 602 多篇,H指数 74,连续 5年入选爱思唯尔材料科学高被引学者,是材料领域有国际影响力的学术带头人。申请中国发明专利 200 多项,其中 83 项已获授权;承担两届国家重大基础研究计划 973 项目、国家自然科学基金中日合作项目、 科技 部国际合作重大项目等多项科研项目;获国家自然科学二等奖 1 项、江苏省科学技术一等奖 2 项,作为第一完成人获第 46 届日内瓦国际发明展金奖及阿卜杜拉国王大学特别奖各 1项。
参考文献是论文写作中可参考或引证的主要文献资料,不仅为论文写作提供了方便,同时也丰富了我们论文的内容。下文是我为大家搜集整理的关于化学论文参考文献范例的内容,欢迎大家阅读参考! 化学论文参考文献范例(一) [1]管用时.导线内交变电流趋肤效应近似分析[J].邵阳高专学报.1994(03) [2]李海元,栗保明,____,宁广炯,王争论,杨春霞.等离子体点火密闭爆发器中火药燃速特性的研究[J].爆炸与冲击.2004(02) [3]谢玉树,袁亚雄,张小兵.等离子体增强发射药燃烧的实验研究[J].火炸药学报.2001(03) [4]张洪海,张明安,龚海刚,杨国信.结构参数变化对等离子体发生器性能的影响[J].火炮发射与控制学报.2004(03) [5]孟绍良.电热化学炮用脉冲电源及等离子体发生器电特性的研究[D].南京理工大学2006 [6]戴荣,栗保明,张建奇.固体含能工质等离子体单药粒点火特性分析[J].火炸药学报.2001(01) [7]赵科义,李治源,吕庆敖,段晓军,朱建方.电爆炸金属导体在Marx发生器中的应用[J].高电压技术.2003(10) [8]弯港.基于格子Boltzmann 方法 的流动控制机理数值研究[D].南京理工大学2013 [9]李海元.固体发射药燃速的等离子体增强机理及多维多相流数值模拟研究[D].南京理工大学2006 [10]王争论.中心电弧等离子体发生器及其在电热化学炮中的应用研究[D].南京理工大学2006 [11]成剑,栗保明.电爆炸过程导体放电电阻的一种计算模型[J].南京理工大学学报(自然科学版).2003(04) [12]李海元,栗保明,____.膛内等离子体点火及燃烧增强过程数值模拟[J].爆炸与冲击.2002(03) [13]龚兴根.电爆炸断路开关[J].强激光与粒子束.2002(04) [14]戴荣,栗保明,宁广炯,董健年.SPETC炮等离子体发生器自由喷射放电特性研究[J].兵工学报.2001(04) [15]刘锡三.高功率脉冲技术的发展及应用研究[J].核物理动态.1995(04) 化学论文参考文献范例(二) [1] 林庆华,栗保明. 等离子体辐射对固体火药燃烧速度影响的研究[J]. 弹道学报. 2005(03) [2] 李倩,徐送宁,宁日波. 用发射光谱法测量电弧等离子体的激发温度[J]. 沈阳理工大学学报. 2011(01) [3] 狄加伟,杨敏涛,张明安,赵斌. 电热化学发射技术在大口径火炮上的应用前景[J]. 火炮发射与控制学报. 2010(02) [4] 杨家志,刘钟阳,牛秦洲,范兴明. 电爆炸过程中金属丝电阻变化规律的仿真分析[J]. 桂林理工大学学报. 2010(02) [5] 郭军,邱爱慈. 熔丝电爆炸过程电气特性的数字仿真[J]. 系统仿真学报. 2006(01) [6] 苏茂根,陈冠英,张树东,薛思敏,李澜. 空气中激光烧蚀Cu产生等离子体发射光谱的研究[J]. 原子与分子物理学报. 2005(03) [7] 李兵,张明安,狄加伟,魏建国,李媛. 电热化学炮内弹道参数敏感性研究[J]. 电气技术. 2010(S1) [8] 赵晓梅,余斌,张玉成,严文荣. ETPE发射药等离子体点火的燃烧特性[J]. 火炸药学报. 2009(05) [9] 杨宇,谢卫平,王敏华,郝世荣,韩文辉,张南川,伍友成. 含电爆炸元件电路的PSpice模拟和实验研究[J]. 高压电器. 2007(06) [10] 郝世荣,谢卫平,丁伯南,王敏华,杨宇,伍友成,张南川,韩文辉. 一种基于电爆炸丝断路开关的多脉冲产生技术[J]. 强激光与粒子束. 2006(08) [11] 伍友成,邓建军,郝世荣,王敏华,韩文辉,杨宇. 电爆炸丝方法产生纳米二氧化钛粉末[J]. 高电压技术. 2006(06) [12] 林庆华,栗保明. 高装填密度钝感发射装药的内弹道遗传算法优化[J]. 弹道学报. 2008(03) [13] 王桂吉,蒋吉昊,邓向阳,谭福利,赵剑衡. 电爆炸驱动小尺寸冲击片实验与数值计算研究[J]. 兵工学报. 2008(06) [14] 林庆华,栗保明. 电热化学炮内弹道过程的势平衡分析[J]. 兵工学报. 2008(04) [15] 蒋吉昊,王桂吉,杨宇. 一种测量金属电爆炸过程中电导率的新方法[J]. 物理学报. 2008(02) 化学论文参考文献范例(三) [1.] 詹晓北, 王卫平, 朱莉. 食用胶的生产、性能与应用[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2003. 20-36. [2.] O'Neill M A, Selvendran R R, Morris V J. Structure of the acidic extracellular gelling polysaccharideproduced by Pseudomonas elodea[J]. Carbohydrate Research, 1983, 124(1): 123-133. [3.] Jansson P. E., Lindberg B, Sandford P A. Structural studies of gellan gum, an extracellularpolysaccharide elaborated by Pseudomonas elodea[J]. Carbohydrate Research, 1983, 124(1): 135-139. [4.] Morris E R., Nishinari K, Rinaudo M. Gelation of gellan–A review[J]. Food Hydrocolloids, 2012,28(2): 373-411. [5.] Kuo M S, Mort A J, Dell A. Identification and location of L-glycerate, an unusual acyl substituent ingellan gum[J]. Carbohydrate Research, 1986. 156: 173-187. [6.] 张晨, 谈俊, 朱莉, 等. 糖醇对结冷胶凝胶质构的影响[J]. 食品科学, 2014. 35(9): 48-52. [7.] Kang K S, Veeder G T, Mirrasoul P J, et al. Agar-like polysaccharide produced by a Pseudomonasspecies: production and basic properties[J]. Applied and Environmental Microbiology, 1982. 43(5):1086-1091. [8.] Grasdalen H, Smidsr d O. Gelation of gellan gum[J]. Carbohydrate Polymers, 1987, 7(5): 371-393. [9.] 詹晓北. 结冷胶[J]. 中国食品添加剂, 1999, 2: 66-69. [10. ]孟岳成, 邱蓉. 高酰基结冷胶 (HA) 特性的研究进展[J]. 中国食品添加剂, 2008(5): 45-49. [11. ]Chandrasekaran R, Puigjaner L C, Joyce K L, et al. Cation interactions in gellan: an X-ray study of thepotassium salt[J]. Carbohydrate Research, 1988, 181: 23-40. [12.] Arnott S, Scott W E, Rees D A, et al. I-Carrageenan: molecular structure and packing ofpolysaccharide double helices in oriented fibres of divalent cation salts[J]. Journal of MolecularBiology, 1974, 90(2): 253-267. [13. ]Chandrasekaran, R., Radha A, and Thailambal V G. Roles of potassium ions, acetyl and L-glycerylgroups in native gellan double helix: an X-ray study[J]. Carbohydrate Research, 1992, 224: 1-17. [14.] Morris E R, Gothard M G E, Hember M W N, et al. Conformational and rheological transitions ofwelan, rhamsan and acylated gellan[J]. Carbohydrate Polymers, 1996, 30(2): 165-175. [15.] 李海军, 颜震, 朱希强, 等. 结冷胶的研究进展[J]. 食品与药品, 2006, 7(12A): 3-8.猜你喜欢: 1. 化学论文参考范文 2. 化学论文范文 3. 化学毕业论文范例 4. 化学毕业论文范文精选 5. 有关化学论文报告范文
随着科技负效应的显现,工程伦理越来越受的人们的重视。化学工程有着与其他工程不同的特点。下面是我为大家整理的化学工程应用 毕业 论文,供大家参考。
《 化学工程中计算流体力学应用分析 》
摘要:计算流体力学是以多种计算方程为基础,在多种化学反应设备中进行能量、质量和动量的综合计算,分析出不同守恒定律中,这些变量的主控形式和变化规律,从而优化工程设计和工艺设备,提高化学反应中正向变化的进行,提高热量交换和原材料的反应速率等。从化学工程经济效益的角度分析,有利于工程成本的节约,提升了经济回报。 文章 计算流体力学的基本原理进行分析,并 总结 了其砸你化学工程中搅拌、热交换、精馏塔和化学反应工程的具体应用。
关键词:计算流体力学;求解;基本原理;化学工程;应用
化学工程在我国具有较长的研究与应用历程,并在实际的生产与生活中取得到巨大的应用成效,不仅能够供给正常的生活需求,同时根据新材料的开发,能够满足现代型环保材料的使用。在化学工程中,较多的反映环境和反应机制都是在溶液中进行的,具有质量守恒和热量守恒定律的应用。而这种质量与能量的关系正是计算流体力学的主要原理。通过对实际应用环境和原理的分析,能够优化工程设计和工艺改进,提高化学工程的生产效率。
1计算流体力学在化学工程中的基本原理
计算流体力学简称CFD,是通过数值计算 方法 来求解化工中几何形状空间内的动量、热量、质量方程等流动主控方程,从而发现化工领域中各种流体的流动现象和规律,其主要以化学方程式中的动量守恒定律、能量守恒定律及质量守恒方程为基础。一般情况下,计算流体力学的数值计算方法主要包括数值差分法、数值有限元法及数值有限体积法,其也是一门多门学科交叉的科目,计算流体力学不仅要掌握流体力学的知识,也要掌握计算几何学和数值分析等学科知识,其涉及面广。
针对计算流体力学的真实模拟,其主要目的是对流体流动进行预测,以获得流体流动的信息,从而有效控制化工领域中的流体流动。随着信息技术的发展,市场上也出现了计算流体力学软件,其具有对流场进行分析、计算、预测的功能,计算流体力学软件操作简单,界面直观形象,有利于化学工程师对流体进行准确的计算。
2计算流体力学砸你化学工程中的实际应用
在搅拌中的应用分析
在搅拌的化学反应中,反映介质之间的流动性比较复杂,依据传统的计算形式根本无法解决,并在化学试剂在搅拌中存在不均匀扩散的特点,在湍流的形式中能量的分布状况也存在着空间特点。若是依据实验手段测得反映中物质、能量和质量的变化规律,其得出的结构往往存在较差时效性,实验差加大。
通过对二维计算流体力学的应用,能够对搅拌中流体的形式进行模拟,并进行质量、能量等数据的验证。但是流体的变化,不仅与化学试剂的浓度、减半速度有关,还与时间、容器的形状等有着之间的联系,需要建立三维空间模拟形式进行计算流行力学。随着科学技术和研究水平的提高,在通过借助多普勒激光测速仪后,已经对三维计算形式有了较大的突破,这对于化工工程中原料的有效应用和工程成本的减低具有促进的作用,但是在三维计算流体力学中还存在一定的缺陷,需要在今后的研究中不断的完善。
在化学工程换热器中的应用分析
换热器是化学工程中主要的应用设备,通过管式等换热器、板式换热器、冷却塔和再沸器等的应用,能够有效的控制化学试剂在反应中的温度变化。其中根据换热器的形式不同,计算流体力学的方式也就不同。在管式换热器中主要是通过流体湍流速度的改变,增加换热速率的。在板式换热器中是通过加大流体的接触面积,提高换热效率的。而在冷却塔和再沸器中,热量交换的形式更为复杂,但是却群在重复性换热的特点,增加了换热的时间,提高了换热的效果。从总体上分析,计算流量力学中,需要对温度变化、流体的速度变化、热交换面积变化和时间变化进行分析。通过CFD计算流体力学的应用,能够计算出不同设备的热交换效果,并根据生产的实际需求进行换热器的选择使用。
在精馏塔中的应用
CFD已成为研究精馏塔内气液两相流动和传质的重要工具,通过CFD模拟可获得塔内气液两相微观的流动状况。在板式塔板上的气液传质方面,Vi-tankar等应用低雷诺数的k-ε模型对鼓泡塔反应器的持液量和速度分布进行了模拟,在塔气相负荷、塔径、塔高和气液系统的参数大范围变化的情况下,模拟结果和现实的数据能够较好的吻合。
Vivek等以欧拉-欧拉方法为基础,充分考虑了塔壁对塔内流体的影响,用CFD商用软件FLUENT模拟计算了矩形鼓泡塔内气液相的分散性能,以及气泡数量、大小和气相速度之间的关系,取得了很好的效果。在填料塔方面,Petre等建立了一种用塔内典型微型单元(REU)的流体力学性质来预测整塔的流体力学性质的方法,对每一个单元用FLUENT进行了模拟计算,发现塔内的主要能量损失来自于填料内的流体喷溅和流体与塔壁之间的碰撞,且用此方法预测了整塔的压降。
Larachi等发现流体在REU的能量损失(包括流体在填料层与层之间碰撞、与填料壁的碰撞引起的能量损失等)以及流体返混现象是影响填料效率的主要因素,而它们都和填料的几何性质相关,因此用CFD模拟计算了单相流在几种形状不同的填料中流动产生的压降,为改进填料提供了理论依据。CFD模拟精馏塔内流体流动也存在一些不足,如CFD模拟规整填料塔内流体流动的结果与实验值还有一定的偏差。这是由于对于许多问题所应用的数学模型还不够精确,还需要加强流体力学的理论分析和实验研究。
在化学反应工程中的应用研究
在化学反应工程中,反应物和生成物的化学反应速率与反应器、温度和压力等有着较大的联系,在实际的反应中可以利用计算流体力学进行数据的获取。但是这数据的获取具有一定的温度限制,当反应中温度过大,就会造成分子的剧烈运动,其运动轨迹的变化规律就会异常,在利用计算流体力学的模型计算中,计算数据与实际情况会发生较大的偏差。由于高温中分子的运动轨迹和运动速度难以获取,在计算流体力学的实际计算中,就要借助FLUENT进行三维建型,并利用测速反应器进行速度的测量,通过综合的比较分析,利用限元法进行数据的计算。可以得出不同环境下的反应器的流线、反应器内部的浓度梯度及温度梯度。通过CFD软件预测反应器的速度、温度及压力场,可以更进一步理解化学反应工程中的聚合过程,详细、准确的数据可以优化化学反应中的操作参数。
3结束语
计算流体力学对于化学工程的应用具有实际意义,并在经济效益的提高上具有重要的价值,在近几年,化学工程技术人员不断的计算流体力学中展开研究,以二维空间计算和模拟为基础,不断的完善三维空间的流量计算,并得出了一系列的流体流动规律。根据计算流体力学在化学工程中的广泛应用,在今后的化学工程发展中,应加强此类学科的教学与延伸,提供出更有效的反应设备和工艺操作。
参考文献
[1]余金伟,冯晓锋.计算流体力学发展综述[J].现代制造技术与装备,2013(06).
[2]舒长青,王友欣.计算流体力学在化学工程中的应用[J].化工管理,2014(06).
《 能源化学工程专业化工热力学教学思考 》
[摘要]《化工热力学》是能源化学工程专业一门理论性和逻辑性较强的专业基础课,文章阐述了作者在《化工热力学》课程教学过程中如何提高学生对学习本课程兴趣的教学实践和教学体会。通过明确教学内容和教学主线,改变传统的单一的课堂教学,将课堂教学与学科动态及工程实践密切结合,激发学生学习兴趣,培养学生自主学习能力和工程意识,以满足培养能源化学工程领域领军人物的要求。
[关键词]化工热力学;能源化学工程;教学实践;教学体会
化工热力学是化工类学生的专业必修课程之一,主要讲述热力学定律在化学工程领域的应用,包括化工过程中各种形式的能量之间相互转换规律及过程趋近平衡的极限条件等。它是培养学生分析和解决实际化工问题思维方法的重要专业理论基础课[1-3]。然而该课程的课程内容抽象、计算繁琐,学生感到非常难学又缺乏实际应用,在课程学习过程中学生产生恐惧和厌学心理,达不到良好的教学效果,因此,我们对该课程的教学内容和 教学方法 进行一些改革和尝试,希望激发学生学习的兴趣,进而更好地掌握这门课程,为后续专业课程的学习夯实基础。
武汉大学2013年新开设的能源化学工程专业是由1958年原武汉水利电力学院开办的“电厂化学”专业发展而来,主要面向电力行业及高效洁净能源领域(包括超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等),培养掌握化学与化工基础理论及能源化学专业知识和技能的未来行业发展的领军人物。
目前,本专业主要有水处理、材料腐蚀与防护、化学监督与控制、能源化学四个主要研究方向。为了适应学校对新专业发展和一流学科建设的要求,2015年在本专业大三学生中新增设了《化工热力学》这门化工类专业的专业基础课程。如何调动学生的课堂积极性,培养学生的创新能力,夯实学生的专业基础,使他们在54学时的学习过程中理解并掌握本门课程的基本概念,并且将抽象的理论与实际的能源化学过程联系起来是本课程的核心教学任务。本文结合我校能源化学工程专业的培养目标,浅谈《化工热力学》的教学体会,着重对教学方式进行了探索和实践,为培养能源化学工程领域的领军人物奠定基础。
1明确教学内容与课程主线
结合我校《化工热力学》课程以工程应用为中心、专业研究方向覆盖面广等特点,我们选用了朱自强等编著、化学工业出版社出版的《化工热力学》作为教材[4],同时,也鼓励学生使用部分参考教材(《化工热力学》,冯新等编,2008;《化工热力学(第二版)》,陈钟秀等编,2000;《化工热力学导论(原著第七版)》,.史密斯等编,刘洪来等译,2007)[5-7]。化工热力学发展时间较长,已形成较完整的知识体系,如何在54学时内有效地把关键知识点教授给学生是本课程教学实践的关键。
由于本专业学生在大二《物理化学》课程中已经系统学习了理想气体相关的状态方程及其应用,因此在本课程教学中不再赘述,而是重点介绍工程实际应用较多的二参数状态方程、化工热力学分析、溶液热力学、流体相平衡和化学反应平衡等。在教学实践中,首先,详细分析《化工热力学》教材结构,围绕主线内容合理编排知识点;其次,建立好各知识点之间的逻辑关系,让学生在大脑中建立化工热力学框架图;最后,根据能源化学工程专业的需要,适当删减补充了教材内容,结合学科动态,增强化工热力学的应用能力,如燃料电池开路电压的计算、水/二氧化碳共电解制合成气过程中气体组成的计算等。
2改变单一课堂教学模式,培养学生自主学习能力
化工热力学课程设计的公式多而繁杂,学生在开始学习阶段容易产生恐惧厌学心理,传统的单一课堂教学模式具有“教师主导学生学习”的特点,与本课程“教师引导学生学习”的教学目的存在较大偏差。因此,应改变传统单一课堂讲授模式,充分采用“启发式”和“参与式”相结合的教学方法。
首先,教师在 课前预习 阶段设疑(提出问题),促使学生思考,复习旧知识,预习新知识;其次,教师在教学实践过程中采用多媒体和板书相结合的教学方式解疑(解决问题),并通过对例题和习题的讲解加深学生对化工热力学原理、方法和应用的理解,同时,教学过程中应避免陷于抽象的说教和枯燥的公式推导之中,重点讲述化工热力学知识点的应用条件和物理意义;最后,课堂教学结束后,教师主动与学生面对面交流答疑(探讨问题),并设置思考题让学生查阅相关资料。通过“设疑—解疑—答疑”的渐进式教学方法达到对关键知识点举一反三的目的,同时,吸引学生注意力,培养学生自主学习能力,提高学生学习的积极性和主动性。
3课堂教学与工程实践密切结合,培养学生初步的工程观点
化工热力学由于理论性较强、基本概念多且抽象,而且本科生在学习过程中接触科研课题及工程实践的机会较少,将课堂教学内容与科研课题及工程实践紧密结合起来,建立“以应用为中心”、“探究式”的特色教学模式,紧密联系我校在能源化学工程领域(特别是超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等方面)开发利用的化学工程实际问题,把学科前沿领域的科研成果带入课堂,可以使他们强化科研思想、激发听课兴趣、培养创新能力;同时,可以让学生获取利用化工热力学基本原理解决工程实际问题提供思路和方法,培养学生初步的工程观点。
4考核方式方法研究
传统的期末一张考卷为准的考试方式不利于学生能力的培养,也不能全面地体现学生对所学知识的掌握程度,为了更加系统全面地评价学生对课程内容的认识情况,我们对课程的考核方式方法进行了改革探索。目前,课程成绩总评包括平时成绩和期末成绩两部分,其中平时成绩包括学生的课堂综合表现、课程预习、作业三个部分,各占10%;期末考试采用开卷方式考试,考试的题目偏重于对知识点的理解和其在能源化学过程中的应用。然而由于该课程的课程内容抽象、计算繁琐,教学过程中发现仍有部分学生存在畏惧厌学心理,因此,在今后的教学实践中应考虑进一步激发学生的学习兴趣,增强学生的主观能动性,在课堂教学中引入分组讨论,开展导向性的专题研究,将课程内容与能源化学过程(特别是学科动态)相结合,培养学生查阅资料和分工协作的能力,为学生下一步学习专业课程夯实基础。
5结束语
在《化工热力学》课程的教学实践和尝试中,首先要明确教学内容与主线,打破单一的学生被动听讲的模式,理论联系实际应用,调动学生学习的积极性和主动性,激发学生对教学内容的兴趣,并且在教学的过程中对教学方法进行改革创新,因材施教,为学生下一步学习更专业的能源化学工程知识和从事新能源行业工作奠定扎实的基础。
参考文献
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[7]史密斯JM,范内斯HC,阿博特MM,等编;刘洪来,陆小华,陈新志,等译.化工热力学导论(原著第七版)(IntroductiontoChemicalEngineeringThermodynamics,SevenEdition).北京:化学工业出版社,2007.
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化学如同物理一样皆为自然科学的基础科学。下面我给大家分享一些化学与科技论文范文,大家快来跟我一起欣赏吧。 化学与科技论文范文篇一 实用化学应用教学 摘要:化学教育目标的确定,决定于化学教育的价值取向.化学教育里的价值研究,成了化学教育理论与实践的必备基础.近年来,在试题中出现了越来越多的有化学知识应用的命题,越来越接近化学教学价值取向.化学教育目标是让学生了解化学与社会、化学与材料、化学与能源、化学与环境、化学与生命科学等的密切关系,会应用化学知识去解决实际问题,具有化学的综合素质和创新意识. 关键词:两面性;实用性;化学教学 一、 化学是一门实用的学科 近些年来,化学物质好象成了有毒、有害的代名词,一提到某化学药品,总跟污染,健康的杀手扯到一起,但这不是化学物质的本质特点.任何化学物质都具有两面性,一方面他带给我们不利的地方,另一方面,他承担了一定的功能.王佛松院士等主编的“展望21世纪的化学”一书中提到一个很重要的观点:任何物质和能量以至于生物,对于人类来说都具有两面性.在现在现实生活中,我们经常夸大化学药品的有害性,却忽略其有用性的一面,造成了一种不好的形象,它需要我们去纠正这种片面的看法.三聚氰胺毒奶粉事件给全国人民带来很大的心理创伤,但三聚氰胺无罪,它与甲醛缩合聚合可制得三聚氰胺树脂,可用于塑料及涂料工业,也可作纺织物防摺、防缩处理剂.其改性树脂可做色泽鲜艳、耐久、硬度好的金属涂料.其还可用于坚固、耐热装饰薄板,防潮纸及灰色皮革鞣皮剂,合成防火层板的粘接剂,防水剂的固定剂或硬化剂,可用作阻燃剂等. 化学作为一门基础学科,它来源于生活,生活中很多东西都跟化学有关,处理这些问题,我们必须具备一定的化学知识,同样是污染,最后解决这个问题的关键还是化学知识.在日常生活中,没有一点化学常识的人是无法生存下去的.我们每天都在跟化学知识打交道.没有化学知识帮助我们解决问题,我们衣食住行都不可能得到发展.没有它,人类的生存和生活质量无法保证.利用化学生产化肥和农药,以增加粮食产量;利用化学合成药物,以抑制细菌和病毒,保障人体健康;利用化学开发新能源、新材料,以改善人类的生存条件;利用化学综合应用自然资源和保护环境以使人类生活得更加美好. 二、实用化学知识教育 教师是教学过程的组织者、设计者和控制者, 同时也是教学信息的发送者和评判者,要树立正确的教学理念,明确教学目标、教学对象,合理组织、设计教学过程的各要素.我们在化学教学中自已必须先认识到化学教学理念,我们教学生学习化学,是让学生去感受的化学知识的用途,了解化学知识在解决我们很多问题的方法,从而激发学生学习化学的热情. 不能仅侧重于化学知识的学术性,要让所有学生能从一些实际生活中遇到的东西去学习知识,或者学完知识能去解决一些能触摸到的问题.不要让很实用知识,变成纯理论化的知识,反而让学生无法去应用.在不同的教学思想下,学生的地位、活动及培养方法和评价方法是不同的.掌握学科的知识是一件可喜的事,但让学生学会各种有用的东西是我们最希望看到的,当学生能尝试从生活应用中学习化学知识,或者能把刚学会的化学知识应用到实际生活中去的时候,我们还会怕学生学不好化学吗?学生就会对化学产生新的认识. 在教学过程中,教学素材选择很重要,只要我们认真关注生活中知识的应用,教学就会信息丰富、科学、先进.从而促进学生综合能力的提高.化学学科的知识体系不是教条,在教学过程中加入应用性知识教育,引导学生去关注生活,去研究生活,在生活的应用中得到更大的发展,对学生的进入社会后的发展是有利的. 三、实用化学在教学过程中的应用 1.学习兴趣是学习活动的重要动力,一方面学生容易对新颖的、能引起好奇的事物产生兴趣,进而诱发内驱力,激起求知、探究、操作等意愿.同时,现实生活中的一些常识也会引导学生进入自我学习的状态.(1)合理使用教材中的资源,在“金属的腐蚀与防护”课题教学中,我们教材先谈腐蚀再研究原理,根据原理实施防护.从发现问题到研究化学知识,再谈化学知识应用,合情合理,但书本知识金属腐蚀仅从物质角度来加以研究,我们认真关注一下这节内容的课后题,就会发现当铁吸氧腐蚀的一个实用案例,利用吸氧腐蚀所释放的能量生产的取暖设备,这是教学中一个很好的素材,也有利于学生能正确认识化学知识的两面性.(2)适当拓展教学资源.如,在高中化学的“化学反应中的能量变化”,该节内容学生在初中已积累了一定的基础知识,且内容与社会生活息息相关,也是当今家喻户晓的话题, 学生很易于发挥,是把学生广泛兴趣与中心兴趣有机结合、培养的较好内容.在学习醇类的时候,我们可以把家中的食用酒拿出来作为引题,再结合医用酒精,还能联系到工业酒精(甲醇).从用途到危害,引导学生进入学习研究之中.在学习碳酸钠和碳酸氢钠的过程中,我们可以引导学生从灭火器中进入问题的思考,学生就能接受到灭火器的相关常识教育.当我们在生活中面临重金属中毒的时候,为什么一碗豆浆能解决问题呢,如果没有豆浆,能不能找出替代品呢?当我们进入蛋白质的学习之后就能解决这个问题.(3)合理引入课外资源.门捷列夫是怎么发现这个规律的,它对我们处理日常繁杂的事务有什么样的帮助呢,这种解决问题的方法对学生的成长是很有好处的,学生会发现许多解决问题的方法其实是相通的,积累了人生的智慧.学习不能仅仅为了考试,学习后能应用这才是我们的目标. 2.在教学交流过程中,我们其实就是让学生体验化学的应用并应用知识去解决问题,不仅要让学生去应用已经知道的东西,还要让学生从更多的方面去了解、理解并能尝试着找到新的使用方法.首先,学生要去认识物质使用并不是单方面的,当我们让学生认识CO2的温室效应的同时,在解析原理的同时,我们是否可以想象一下小范围的温室——大棚种植,如何应有是我们在学习过程要深刻去加以体会的.我们也可以让学生去认识一下它在多方面的应用,比如,我们都要碰到的灭火器,植物的光合作用,就会完善学生心目中的CO2的形象.当我们认识到CO煤气中毒的同时,解析原理的同时,我们也可以让学生知道它在生理病理的调节作用.当我们为有O2存在而庆幸的时候,我们也应该让学生去认识到氧中毒.其次,化学最初的知识来源于生活的经验的总结,这些知识的发展最终还是要就用于实践.当我们学习到中和水解的时候,让学生去认识肥料的搭配.当我们了解了化学反应速速率之后,我们就应当让学生清楚如何确实有效的保存家中的食物. 3.一堂课完成以后,我们不希望看到学生作业只有习题.知识只有在应用中才能得到巩固、发展.只有习题是远远不够的,它恐怕只是其中一种比较无奈的选择.当我们学完醇类之后,假酒就是学生学有所用的一个舞台,如何去检测酒中甲醇的含量就是一个很好的例子.当我们学会醛类之后,室内装潢的气体污染会成学生关注的一个方面.当我们学完电化学之后,小小的电池会吸引很多学生的眼球.当我们面临着更多生存危机的时候,我们应当相信化学能解决这些问题的. 参考文献: [1]王佛松,等.展望21世纪的化学.北京:化学工业出版社,2000. [浙江省临海市大田中学 (317000)] 化学与科技论文范文篇二 浅谈“绿色”化学教育 摘要:随着社会不断发展,人口不断增长,环境污染日益成为当今世界的突出社会问题,作为与环境问题有密切联系的中学化学,应义不容辞的承担起培养学生环保意识之职责。在中学阶段进行绿色化学理念的教育,是培养具有绿色意识和环保能力的高素质人才的根本途径,也是解决环境问题的根本途径。 关键词:绿色化学化学教育绿色化学教育 环境与发展问题,已成了当代世界共同面临的两难选择,成了对21世纪人类最严峻的挑战,人类不得不面临新的环境问题。为了从根本上预防和治理环境污染,必须依靠近年在国际上引起极大关注的化学领域——绿色化学(Green Chemisty)。 一、“绿色化学”的提出和内涵 “绿色化学”这个名称最早出现在美国环保局的官方文件中,以突出化学对环境的友好。1995年,美国总统克林顿、副总统戈尔专设了“总统绿色化学挑战奖”,以推动社会各界进行化学污染预防和工业生态学研究,鼓励支持重大的创造性的科学技术突破,从根本上减少乃至杜绝化学污染源。由于上述原因,使得“绿色化学”这个名称广为传播。 “绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%(原子经济性)。原子的利用率越高,意味着生产过程中废物的排放量越少,对环境的影响也越小。 把绿色化学融合于中学课程教材改革和课堂教学改革之中,便绿色化学成为中学化学教育的一个重要的组成部分,这是中学化学教育的崭新课题。 二、“绿色化学”在中学化学中的渗透 在化学教学中培养学生的环保意识,应该抓住教学中的各个方面,多角度的进行环保教育。 1.抓住教材的环保内容渗透环保教育 化学教师应该结合化学教材中的许多章节向学生介绍环保的相关知识。如结合硫、氮的氧化物,介绍空气污染,酸雨的形成及其危害;结合一氧化碳等有毒气体的教学,在课堂上介绍其对环境和人体的影响和相关的实验操作注意事项;结合炼钢炼铁的工业流程,介绍工业污染及废气、废渣的处理;结合重金属元素的教学,介绍重金属对水的污染并给人体健康带来的危害;结合磷肥的相关知识,介绍湖泊水质的富营养化;结合有机高分子化合物的内容介绍白色污染及其危害和解决方法等等。课堂是教师的第一阵地,作为化学教师,我们要抓住这一阵地,紧密联系教材,在日常教学中渗透环保教育,让学生理解环保的必要性和紧迫性,逐步培养起环保意识。 2.在实验教学中推进环保教育 作为化学教师,我们要利用实验教学,让学生参与到环境保护的实践中来。首先,我们要培养学生的实验习惯,如在密闭系统或通风橱中操作有毒气体,对反应后的尾气进行吸收,不让其扩散到空气中,反应后的废液、废渣不随意倒入水池,而是分类回收等等,使学生养成环保的好习惯。其次,我们要帮助学生学会从环保角度设计、改进、挑选实验方案,选取实验药品。使学生尽可能采用一些无毒无害、低污染、低能耗的实验方案和选择一些无污染、可回收、可循环利用的药品。从小培养学生在科学实验和工业生产上的环保意识。 3.发挥考试的导向功能,强化环保教育 近年来,环境保护试题在各地中考试卷中都有出现。这些题有的落点仍在化学的基础知识上,发挥考试的导向作用和教育功能,引导学生关心社会、了解社会,推动中学的素质教育,提高学生对环境保护的认识。我觉得,中考中环保试题应向着综合型发展,难度有所提高,范围更加广泛,促进我们更要培养学生的环保意识,鼓励学生多了解环保常识,多把书本中的理论与社会实践相联系。我们化学教师要在平时就注重把身边实际与知识相结合,在日常考试练习中给学生营造一个重视环境保护的外部环境。 4.利用丰富的课外活动开展环保教育 根据现行《中学化学教学大纲》的要求,学生环保意识的培养仅靠在课堂上的培养是不够的。我们应该把环保活动作为化学课外活动的一个重要组成部分,把培养学生环保意识作为化学课外活动的一个重要目标来认真有效的实施。 ① 专题讲座。结合国内外重大的环境污染问题和重大的环保活动举办专题讲座。如结合6月5 日世界环境日向学生介绍当前世界关注的全球性环境问题有哪些;结合9月16 日国际保护臭氧层日向学生介绍臭氧层的相关知识及其被破坏的原因和氟里昂的应用及其替代技术;结合我国提倡消除白色垃圾活动谈谈白色垃圾的起源及其危害。 ② 组织学生参观活动。我们可以利用假期组织学生到附近典型的污染工厂(如焦化厂、水泥厂和镀锌厂)和受污染河流等处参观,与厂里工人和技术人员及河流周围的居民交谈,明确环境污染的危害性和环保的紧迫性。③ 组织学生进行小课题调查研究 a.组织学生对雨水、江水和工厂废水、民用废水的pH值测定后进行比较;b.了解空气质量是怎样评估的,API值与空气质量级别的对应关系,调查繁忙公路上二氧化碳及空气污染气体的含量;,c.调查目前各品牌冰箱中氟里昂的使用情况,与以前情况对比如何;d.对比小白鼠在不同空气质量、不同酸度的饮用水的条件下的生长情况;e.从环保角度改进课本上一些实验,并进行讨论研究。通过这样一些课外活动,让学生活动在环保第一线,把平时所学的化学知识用到实处,亲身参与环保活动,真真切切体会到环保任务的艰巨性,有利于学生把被动的培养环保意识转为自发的主动的培养自身的环保意识。 随着世界经济的发展,一场绿色变革浪潮正席卷全球,二十一世纪将成为绿色世纪。在中学化学教学中开展绿色化教育是历史赋予我们的责任。绿色化教育有利于保护人类赖以生存的环境,实现人类社会可持续发展,中学化学必须体现绿色化学教育,要让绿色化学的思想和内容贯穿于整个教育活动之中,真正做到绿色无所不在,只有这样我们的教育才能够充满生机,绿意盎然。 参考文献: (1) 《十万个为什么—环境化学分册》 (2)《化学教育》 郑长龙、李得才、 (3)《科技素质教育的几个问题的探讨》王秀红看了"化学与科技论文范文"的人还看: 1. 大学化学科技论文范文 2. 初中化学科技论文范文 3. 大学化学小论文范文 4. 关于化学论文范文 5. 化学毕业论文范文精选
生命科学是通过分子遗传学为主的研究生命活动规律、生命的本质、生命的发育规律,以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。下面是由我整理的生命科学学术论文,谢谢你的阅读。
有机化学与生命科学的关系
摘 要:有机化学在生命科学发展中起着理论基础,研究工具,阐明本质的重要作用,它们有着密切的关系。本文从有机化学的发展与生命科学,有机化学的主要研究成果与生命科学,有机化学研究的任务与生命科学,三个方面说明有机化学课程与生命科学中的关系。
关键词:有机化学;生命科学;关系
有机化学是生命科学的基础,有机化合物是构成生物体的主要物质,生物体中各种有机化合物的结构、性质以及它们在生物体内的的合成、分解、转化、代谢无不以有机化学为基础。有机化学产品正越来越多地应用于农业。如农药(杀虫剂、杀菌剂、除草剂)、植物生长调节剂、化肥、农膜等保证了农业生产;兽医药、饲料添加剂促进了畜牧业生产。要正确地使用,必须了解这些有机化合物的组成、性质和生理功能。但是,目前有些学校的生命科学专业越来约忽视有机化学课程,课时越来越少,这样对学生的进一步学习不利,比如生物化学、分子生物学等后续课程的学习。本文将从有机化学的发展与生命科学,有机化学的主要研究成果与生命科学,有机化学研究的任务与生命科学,三个方面说明有机化学课程与生命科学中的关系。希望能引起从事生命科学专业人对有机化学的重视。
1. 有机化学的发展与生命科学有密切的关系
有机化学就其最初的意义而言,是生物物质的化学。1807年,J. F. Yon Berzilius首先把从活细胞中获得的化合物命名为有机化合物。那时人们对生命现象的本质还没有认识,因而便赋予有机化合物一种神秘的色彩,许多化学家认为有机物是不可能用人工的方法合成的,它们是“生命力”所创造的。但是1828年,F. Wohler从无机物氰酸铵制得了尿素,否定了关于“生命力”的假说,可以说是化学家第一次干预了生命科学。
随后有机化学的发展主要集中在有机物的结构研究和合成方法上,较少关心它们的生物功能。尽管如此,许多化学家的研究成果还是成为了生命科学发展过程的里程碑。比如,19世纪中叶,I. Pasteur关于左旋和右旋酒石酸经典式的研究,导致70年代Vanthof和LeBel碳原子四面体构型学说的建立,它是生命分子结构不对称性的基础。E. Fischer对碳水化合物立体化学和肽合成化学的贡献是这两大类重要的生命分子化学的奠基石。20世纪50年代,A. Todd建立的核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的化学结构,为Vatson-Crick DNA双螺旋结构的提出铺平了道路。60年代H. G. Khorana开创的磷酸二酯法合成寡核苷酸,不但证明了DNA上每三个碱基组成一个三联体密码子编码一个氨基酸从而提出了一套遗传密码,而且也开始了人工合成DNA的研究。化学家也将用化学小分子和化学工具研究生命体系。1985年H. Smith和K. Mullis发明了聚合酶链式反应(PCR)从而使分子生物学在技术上有了一个突破和飞跃。1988年SchrEiber在做靶向合成(TOS)天然产物FK506时发现FK506的结合蛋白FKBP12。1991年他们又利用小分子探针FK506和Cyclosporin发现他们可以抑制磷酸化酶神经组蛋白Calcineuin的活性。同时发现了可以生成FKBP-12-FK506神经组蛋白复合物和cyclophilin-cyclospolin-calcineulin的复合物。这些小分子同时与两个蛋白结合,而表现出的生物活性也是细胞内信号传导通路的分子基础。1992年,SchrEIber在美国《化学与工程新闻》发表了题为“用有机化学的原理探索细胞学”的论文,确信生命的过程就是生物体中化学变化过程[1-3]。
总之,有机化学理论上和实践上的成就为现代生物学的诞生和发展打下了坚实的基础。价键理论、构象学说、反应机理等成为解释生化反应的有力手段,蛋白质和核酸的组成和结构研究,顺序测定方法的建立,合成方法的创建,酶催化机制的研究,模拟酶的合成的化学模型的建立,小分子探针技术,单分子激发的技术,单分子操作的技术等重大成就,为现代生物学及生物技术开辟了道路。有机化学与生物问题的密切结合是推动生命科学发展的有力柱,也将人们对生命过程的了解提高到一个新的层次[4, 5]。
2. 一百多年来,有机化学的最高科学成果—— 诺贝尔化学奖综览
1901-2010年共110年,除去8年未授奖外,共授化学奖102项,其中有机化学方面得化学奖65项,占整个化学奖的。碳水化合物、光合作用得研究共8项;蛋白质、酶和核酸方面得研究共18项;甾族化合物、维生素和生物碱方面研究共8项;其它方面共31项。其中与生物相关的占34项。占有机化学的。由此可以看出有机化学与生命科学有着密不可分的关系。
3. 有机化学研究的任务与生命科学的关系
有机化学研究的主要任务是分离提纯、物理有机化学、合成。分离提纯即分离、提取自然界存在的各种有机物,测定它们的结构和性质,以便加以利用。物理有机化学是研究有机物结构与性质间的关系、反应经历的途径、影响反应的因素等,以便控制反应向我们需要的方向进行。合成是在确定了分子结构并对许多有机化合物的反应有相当了解的基础上,以由石油或煤焦油中取得的许多简单有机物为原料,通过各种反应,合成我们所需要的自然界存在的,或者自然界不存在的全新的有机物[6]。
有机化合物的分离提纯与生命科学
有机化学的分离提纯与生命科学的关系主要体现在两个方面,一是天然有机化学,二是分离与分析。
天然有机化学是研究动植物(包括海洋、陆地和微生物的次级代谢产物)及生物体内源性生理活性物质的有机化学。目的是希望发掘有生理活性的天然化合物,作为发展新药先导化合物,或者直接用于临床或为农业生产服务。天然有机化学的发展与国民经济有密切的联带关系,对于开发新型药物、新型农药至关重要。我国自然资源非常丰富,又有几千年传统防治疾病的经验积累,在我国大力发展天然有机化学的研究有着非常现实的意义。对内源性生理活性物质的发现及其生理活性研究,又开辟了天然有机化学研究的新领域。充分利用开发我国动植物资源包括海洋生物资源,努力开拓新的生理活性物质,为国民经济服务是天然有机化学的重要任务。
分离提纯和分析的紧密结合是有机分析的一大特点。在生命科学中也涉及到复杂系统的痕量或微量的有机物分离分析问题,比如生物活性物质的提取和分析等。气相色谱的发展是高效分离的突破口,而高效气相色谱和高效液相色谱是现代分离技术的基础。在气相色谱中新型高选择性的耐高温固定相(如手性固定相和异构体选择性分离的固定相)仍是比较活跃的研究领域。液相色谱中选择性色谱柱和选择性流动相
的应用发展是今后若干年中的主攻方面。细径柱的合理开发,多维色谱以及以色谱为主的系统分析网络将使复杂系统有机痕量物质的分离和分析跃上新的台阶。超临界流体色谱,包括毛细管柱超临界流体色谱是正在发展中的新技术。毛细管电泳是生命科学日益发展的情况下产生的新型的高效技术,在蛋白质和核酸的分离方面已显出极大的威力,是有很强发展活力的新领域。核磁共振波谱技术在谱仪性能和测量方法上有了巨大的进步,其中二维方法的发展已成为解决结构问题最主要的物理方法。NMR今后的发展趋势是如何得到更多的相关信息、简化图谱、提高检测灵敏度和发展三维核磁共振技术。质谱技术最突出的进步是新的解析电离技术的发展。随着接口技术的进步,联用技术的应用面更扩大,效果更为提高。这将使质谱成为生命科学中的一个崭新的研究手段。
物理有机化学与生命科学
物理有机化学主要是通过现代物理实验方法与理论计算方法研究有机分子结构及其物理、化学性能之间的关系,阐明有机化学的反应机理。生命科学中的物理有机化学研究,包括主——客体化学中的模拟酶催化反应,主体分子提供的微环境可控制反应,主体分子对客体分子的识别作用以及疏水亲脂作用等都是具有重要理论意义的研究领域。量子有机化学由静态向动态方向的发展是当前物理有机化学的重要组成,分子力学方法在有机分子结构与构象的研究方面有着非常乐观的发展前景。我国化学家蒋锡夔院士等发表了题为“物理有机化学前沿领域两个重要方面——有机分子簇集和自由基化学的研究”的论文,提出了可用物理有机化学方法解决生命科学的难题。
有机合成与生命科学
有机合成也与生命科学有着密切的关系。在与生命科学的联系中,金属有机化学和元素有机化学是最为活跃的领域之一。比如,有机磷化合物在农药、医药、萃取剂等方面以及有机合成化学中都有重要的应用。开展有生物活性的有机磷化合物的研究,在生命科学研究中也具有极为重要的意义。近年生物有机硅化合物以及有机硅化合物在有机合成中的应用有新的迅速发展。在基础和应用基础研究方面,硅烯、硅宾、硅的3d空轨道化学和多硅烷的研究是当今有机硅化学重要研究课题。有机硅化合物在有机合成中特别在天然有机物的合成中占有重要的地位。
无论从有机化学的发展、有机化学的研究成果和有机化学研究的任务来看,有机化学课程在生命科学中都起着理论基础,研究工具,阐明本质的重要作用。因此在生命科学中要加强有机化学的学习。
[参考文献]
[1]SchrEiber SL. Using the principle of organic chemistry ti explore cell New,1992,70:22~ 32.
[2]周晓俊,吴晖. 有机化学与生命科学. 云南师范大学学报,1998,18(1):93-96.
[3]张礼和. 从生物有机化学到化学生物学. 化学进展,2004,16(2):313-318.
[4]朱光美,杜灿屏. 试谈生物有机化学研究的现状与展望. 大学化学,(4):6-8.
[5]吴毓林,陈耀叠. 探索有机体的奥秘—谈世纪交替时代的有机化学. 中国科学院院刊,1995,10(10):215-219.
[6]汪小兰,有机化学(第四版),高等教育出版社,2005,1-2.
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催化剂定义:又叫触媒。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)于1981年提出的定义,催化剂是一种物质,它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应为催化反应。催化剂(catalyst)会诱导化学反应发生改变,而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行化学反应。催化剂在工业上也称为触媒。初中书上定义:在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂,又叫触媒。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。我们可在波兹曼分布(Boltzmann distribution)与能量关系图(energy profile diagram)中观察到,催化剂可使化学反应物在不改变的情形下,经由只需较少活化能(activation energy)的路径来进行化学反应。而通常在这种能量下,分子不是无法完成化学反应,不然就是需要较长时间来完成化学反应。但在有催化剂的环境下,分子只需较少的能量即可完成化学反应。催化剂有三种类型,它们是:均相催化剂、多相催化剂和生物催化剂。均相催化剂和它们催化的反应物处于同一种物态(固态、液态、或者气态)。例如:如果反应物是气体,那么催化剂也会是一种气体。笑气(一氧化二氮)是一种惰性气体,被用来作为麻醉剂。然而,当它与氯气和日光发生反应时,就会分解成氮气和氧气。这时,氯气就是一种均相催化剂,它把本来很稳定的笑气分解成了组成元素。多相催化剂和它们催化的反应物处于不同的状态。例如:在生产人造黄油时,通过固态镍(催化剂),能够把不饱和的植物油和氢气转变成饱和的脂肪。固态镍是一种多相催化剂,被它催化的反应物则是液态(植物油)和气态(氢气)。酶是生物催化剂。活的生物体利用它们来加速体内的化学反应。如果没有酶,生物体内的许多化学反应就会进行得很慢,难以维持生命。大约在37℃的温度中(人体的温度),酶的工作状态是最佳的。如果温度高于50℃或60℃,酶就会被破坏掉而不能再发生作用。因此,利用酶来分解衣物上的污渍的生物洗涤剂,在低温下使用最有效。催化剂分均相催化剂与非均相催化剂。非均相催化剂呈现在不同相(Phase)的反应中(例如:固态催化剂在液态混合反应),而均相催化剂则是呈现在同一相的反应(例如:液态催化剂在液态混合反应)。一个简易的非均相催化反应包含了反应物(或zh-ch:底物;zh-tw:受质)吸附在催化剂的表面,反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生,但又因产物与催化剂间的键并不牢固,而使产物出现。目前已知许多表反应发生吸附反应的不同可能性的结构位置。仅仅由于本身的存在就能加快或减慢化学反应速率,而本身的组成和质量并不改变的物质就叫催化剂。催化剂跟反应物同处于均匀的气相或液相时,叫做单相催化作用;催化剂跟反应物属不同相时,叫做多相催化作用。人们利用催化剂,可以提高化学反应的速度,这被称为催化反应。大多数催化剂都只能加速某一种化学反应,或者某一类化学反应,而不能被用来加速所有的化学反应。催化剂并不会在化学反应中被消耗掉。不管是反应前还是反应后,它们都能够从反应物中被分离出来。不过,它们有可能会在反应的某一个阶段中被消耗,然后在整个反应结束之前又重新产生。使化学反应加快的催化剂,叫做正催化剂;使化学反应减慢的催化剂,叫做负催化剂。例如,酯和多糖的水解,常用无机酸作正催化剂;二氧化硫氧化为三氧化硫,常用五氧化二钒作正催化剂,这种催化剂是固体,反应物为气体,形成多相的催化作用,因此,五氧化二钒也叫做触媒或接触剂;食用油脂里加入~没食子酸正丙酯,就可以有效地防止酸败,在这里,没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂)。
如下:
【摘要】:综述了分子氧氧化环己烷制取环己酮的催化剂的研究进展,重点介绍了光催化剂、纳米催化剂、仿生催化剂、分子筛催化剂和复合催化剂在环己烷催化氧化方面的应用,其中,负载在分子筛上的纳米金催化剂具有较高的催化活性、选择性及稳定性。
【关键词】:环己烷氧化,环己酮,催化剂的认识。
环己酮是重要的有机化工原料和工业溶剂,广泛应用于医药、油漆、涂料、橡胶、农药行业、印刷和塑料回收方面。目前,工业上制取环己醇和环己酮的方法主要为苯酚加氢法、苯部分加氢法和环己烷液相氧化法,环己烷氧化法的应用最为普遍,占90%以上。
由于环己醇和环己酮比环己烷更易于被氧化,为获得适宜的环已醇和环已酮的选择性,工业上环己烷氧化转化率通常控制在,氧化选择性为90%左右。
但环己烷的大量循环造成能耗上的巨大浪费。目前,环己烷氧化工艺研究的热点主要集中在对传统工艺的改造优化、氧化剂的选择及高效催化剂的开发。开发高性能和环境友好的催化剂成为研究热点,近年来开发的一些氧化催化剂在改善环己烷转化率和产物选择性方面表现出较好的性能。
本文主要综述分子氧氧化环己烷制环己酮催化剂的研究进展。
酶法双甘酯的制备论文字数:19829,页数:36摘 要 双甘酯(Diacylglycerol, DG)是甘三酯(Triacylglycerol, TG)中的一个脂肪酸被羟基取代的结构脂质。双甘酯是天然植物油脂中的微量成分及体内脂肪代谢的内源中间产物,它是公认安全(GRAS)的食品成分。近年来的研究表明, 双甘酯具有许多独特的生理作用和物化性质, 可广泛地应用于食品、医药、化妆品及其他化工产品, 是一类很有开发前景的新型化工原料。本论文主要对双甘酯的酶促甘油醇解、水解以及超声波外力场辅助酶促水解制备进行了研究。 首先研究了酶促棕榈油甘油醇解反应制备双甘酯,研究表明:在搅拌、棕榈油与甘油底物摩尔比为2:1、加酶量为油脂质量的8%、甘油加水量0%、反应温度42℃的条件下,酶促甘油解制备双甘酯反应较慢,反应30小时,DG的质量分数才达40%。试验同时发现,体系中游离脂肪酸生成速率较快,尤其在前12小时。体系中没有加入水,参与反应的水主要源于酶中以及油脂中已有的水分,这二者的水分含量均不高,在此情况下,水解反应却较快,这说明,酶催化水解反应的能力很强。既然酶催化水解易于进行,因此,下文进行了酶促水解制备DG的研究。 试验显示,在机械搅拌条件下,酶促水解的最优条件为:底物摩尔比(水∶棕榈油)为,加酶量为油脂质量的6%,反应温度42℃,反应时间4h,产物中双甘酯的含量达到。该试验表明,酶促水解反应比甘油醇解反应快得多,且双甘酯产率高。 为了进一步加快反应速率,本文在超声波作用下,对脂肪酶催化棕榈油水解制备双甘酯进行了试验。试验结果表明:在底物摩尔比(水∶棕榈油)为,加酶量为油脂质量的6%,反应温度为37℃,超声功率为50W,仅需反应2h,产物中双甘酯的含量即达到。关键词:双甘酯 脂肪酶 甘油醇解 水解 超声波 The Preparation of Diglyceride catalized by Enzyme Abstract: Diglyceride (DG) is a kind of structured lipid that hydroxyl replace acyl in the sn-1, 2, 3 position of triglyceride (TG). DG is a natural minor component of various edible oils and the endogenetic intermediate metabolite of lipid. Moreover, it is generally recognized as safe (GRAS) by FDA. Recent investigations have shown that diglyceride can be extensively applied to food, pharmaceuticals, cosmetics and other chemical products due to its specific physiological actions and physico-chemical properties. Diglyceride is one kind of new and promising chemical product. In this paper, the preparation of DG in different conditions were studied. Firstly, the preparation of DG by enzymatic glycerine alcoholysis of palm oil was studied. The research indicated that the DG content in the yield was only about 40% under the following conditions: mechanical agitation, ratio of palm oil to glycerol 2:1,lipase content 8%, water content of glycerol 0%,reaction temperature 42℃ and reaction time 30h. At the same time,the results show that the ability of enzymatic hydrolysis reaction is strong compared to the enzymatic glycerine alcoholysis reaction. Secondly, the preparation of DG by enzymatic hydrolysis of palm oil under the mechanical agitation condition was studied. The optimum reaction conditions were got by single-factor experiments and they are as follows: ratio of palm oil to water 1∶, lipase content 6%, reaction temperature 42℃, reaction time 4h. The DG content in the yield was under the above conditions. Thirdly, the preparation of DG by enzymatic hydrolysis of palm oil in the ultrasonic field were studied. The optimum reaction conditions are as follows: ratio of palm oil to water 1∶, Lipase content 6%, reaction temperature 37℃, Ultrasonic power 50W and the reaction time 2h. The DG content in the yield was under the above words: Diacylglycerol(DG);Lipase;Glycerine Alcoholysis;Hydrolysis;Ultrasound 目 录1 绪论 1 前言 1 双甘酯的组成、结构与功能 1 双甘酯的组成与结构 1 双甘酯的生理功能 2 双甘酯的应用 3 双甘酯在食品添加剂中的应用 3 双甘酯在医药中的应用 4 双甘酯在化妆品中的应用 4 其他应用 4 双甘酯的各种制备方法 5 双甘酯的化学制备方法 5 双甘酯的酶法制备 6 双甘酯各种制备方法的特点分析 8 双甘酯的分析方法 9 超声波及其在酶促反应中的应用 10 超声波 10 超声波工作原理 11 超声波在酶促反应中的应用 12 课题研究内容 132 测定方法 14 样品制备 14 羟基值的测定 14 乙酰化试剂的配置 14 测定步骤 14 单甘酯的含量测定 14 游离甘油含量测定 15 游离脂肪酸的含量测定 15 双甘酯的含量 16 甘三酯的含量 163 酶促棕榈油甘油醇解、水解制备双甘酯 17 试验材料与仪器 18 试验材料 18 试验仪器 18 试验方法 18 酶促甘油醇解反应 18 酶促水解反应 19 结果与讨论 19 酶促甘油醇解反应影响因素 19 酶促水解反应影响因素 20 (1)反应时间对双甘酯产率的影响 20 (2)加酶量对双甘酯产率的影响 20 (3)反应温度对双甘酯产率的影响 21 (4)底物摩尔比对双甘酯产率的影响 22 结论 234 超声场中酶促水解制备双甘酯 24 试验材料与仪器 24 试验材料 24 试验仪器 24 试验方法 25 结果与讨论 25 超声功率对双甘酯产率的影响 25 超声场与机械搅拌条件对比 26 结论 275 结论与展望 28 结论 28 存在的问题与展望 28参考文献 29Abstract 31 致 谢 32以上回答来自:
非水相酶催化,是指酶在非水介质中进行的催化作用,主要用于工业生物解释。
反应机理:
通过改变反应介质,影响酶的活性中心,使得酶存在的状态与酶结构发生了改变,从而改进酶的催化特性。
酶:
随着工业生物技术和酶工程的不断发展,酶的应用越来越普遍,酶作为生物催化剂具有催化效率高、催化专一性强、作用条件温和等显著特点,但是在酶的应用中,也发现酶存在活力不够高、稳定性较差等弱点,未能满足应用的要求。
1984年,克利巴诺夫等人在有机介质中进行了酶催化反应的研究,他们成功地利用酶在有机介质中的催化作用,获得酯类、肽类、手性醇等多种有机化合物,且对酶在非水介质中的催化作用研究方面取得了突破性进展。
与水溶液中酶的催化相比,酶在非水介质中的催化具有提高非极性底物或产物的溶解度、进行在水溶液中无法进行的合成反应、减少产物对酶的反馈抑制作用、提高手性化合物不对称反应的对映体选择性等显著特点,具有重要的理论意义和应用前景。
酶在非水相催化的主要内用包括有机介质中的酶催化、气相介质中的酶催化、超临界流体介质中的酶催化、离子液介质中的酶催化等。
最初是因为有些底物不溶于水,只溶于有机溶剂,所以就在有机溶剂里试试,结果发现酶在某些有机溶剂中也有催化作用。后来逐渐发现酶在非水相体现中有一些好处,比如可以完成一些水相中难以进行的反应,等等。