对应用化学专业有机化学课程教学改革的思考

有机化学是高校化学及相关专业的四大基础课程之一,与工农业生产、生活密切相关。随着科技的进步和发展,有机化学教学内容的增加与教学课时减少之间的矛盾越发突出。为了缓解这一矛盾,提高有机化学的教学效率,激发学生的学习热情,拓展学生解决问题的方法和思路,增强学生的实践动手能力和创新能力,本文拟从教学目标、教学内容、教学形式、教学方法、考核形式五方面的入手,探索高校有机化学教学改革的有效途径和可行之路。     

电化学剥离法制备石墨烯及表征

采用电化学剥离法,以石墨纸为原料,0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L硫酸为电解液制备石墨烯。通过X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及拉曼光谱仪等手段,对所制备石墨烯样品的物相、形貌、结构及表面官能团进行表征。结果表明:该方法能高效制备石墨烯,所制备的石墨烯表面含有羟基、羰基、羧基等官能团;当硫酸浓度为0.5mol/L时,制备的石墨烯缺陷较少,层数最少,为4~5层;当硫酸浓度为1.0mol/L和1.5mol/L时,石墨烯的剥离程度降低,且石墨烯的缺陷密度增大。     

静电纺丝制备金刚石/聚丙烯腈杂化复合纤维

为了改善金刚石在聚合物中的均匀分散性,并提高导热性能,以不同粒度的金刚石和聚丙烯腈（PAN）共聚物为原料,采用静电纺丝方法制备得到金刚石/PAN杂化复合纤维。通过改变纺丝溶液中金刚石的添加量,研究了不同金刚石含量及不同粒度的金刚石对金刚石/PAN杂化复合纤维形态和热性能的影响。研究结果表明,静电纺丝可以有效解决微米级金刚石在PAN聚合物中的分散问题,金刚石的粒度对纺丝的稳定性和连续性影响很大,粒度为0.5~1 μm的金刚石经过纺丝可以有效地包覆在纤维中。当金刚石的粒度大于1~2 μm时,纺丝时稳定性差,纤维中很少或几乎没有包覆金刚石颗粒。当金刚石粒度为0.5~1 μm、实际质量分数为38.5wt%时,金刚石/PAN杂化复合纤维热导率最高,达到1.923 W/（m·K）。     

具有可控气孔的低熔高强纳米陶瓷结合剂

结合剂中的理想气孔不但可以最大效率地容屑、断屑、贮存冷却液、润滑剂,而且对结合剂强度的影响最小。本文介绍了自主研制的具有可控气孔的低熔高强纳米陶瓷结合剂的烧结工艺和气孔结构特性。通过改变造孔剂的粒度和掺入量,可以获得近于无气孔的致密型和具有均匀分布的圆形理想气孔的结合剂,气孔孔径和数量可控,并且气孔率可以在大范围内调整。该适合制备较大磨削接触面积的工具如抛磨工具等。     

垂直排列石墨烯纳米金刚石复合材料的制备及其导热性能研究

采用电化学剥离、吸附、真空过滤和冷压等方法制备垂直排列石墨烯(vertically aligned graphene,VAG)/纳米金刚石(nanodiamonds,NDs)复合材料,研究NDs质量分数(0、0.6％、1.0％、4.0％、7.0％、10.0％和20.0％)对复合材料导热性能的影响.利用XRD、拉曼光谱、...     

陶瓷结合剂金刚石团聚磨料探索

细粒度金刚石微粉大量积压是目前金刚石微粉制造行业面临的问题之一,为促进其应用,以铝硼硅结合剂为黏接剂、Si粉和Ti粉为添加剂制造团聚磨料试样,并将制成的团聚磨料加入铝硼硅结合剂中制成陶瓷结合剂试样,对所制试样的抗弯强度、物相构成和微观形貌进行分析。结果表明：添加Si或Ti的铝硼硅黏结剂均能起到团聚金刚石的作用;当团聚磨料中Si或Ti的质量分数为10.0%时,所制得的陶瓷结合剂试样抗弯强度最大,且添加Si的团聚磨料试样抗弯强度为43.74 MPa;当Si或Ti的质量分数超过10.0%时,团聚磨料试样中出现大量Si或者TiO₂峰,其抗弯强度急剧下降;添加Si的团聚磨料试样与添加Ti的团聚磨料试样相比,其具有更大的粒度和更均匀的粒度分布,添加Si的铝硼硅黏结剂可将1～2μm的磨料团聚为5～10μm的磨料。     

原料配比对放电等离子烧结钼碳化物的影响

以Mo粉和C粉为原料,采用放电等离子烧结技术成功制备钼的碳化物烧结体,通过X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)及显微硬度仪等测试分析手段,研究了原料配比对产物的物相组成、微观形貌、显微硬度和气孔率的影响。结果表明:当原料中Mo粉和C粉的摩尔比为2:1时,可制备出致密程度较高的Mo2C烧结体;当Mo粉和C粉的摩尔比为2:1.5时,能够促使Mo_2C向Mo C转变;增加原料中的C粉,会降低烧结体的显微硬度和气孔率。     

低熔高强纳米陶瓷结合剂粗粒度超硬工具

在超硬工具的烧结过程中,由于结合剂与磨料之间的热膨胀系数的不同,容易在其界面处产生应力,进而降低工具的使用性能.本文通过同一成分的普通陶瓷结合剂与纳米陶瓷结合剂的对比实验,运用抗折强度实验、SEM 等实验手段研究了粒度及结合剂类型对界面应力的影响.并将高强纳米陶瓷结合剂粗粒度超硬工具应用于工业化.结果表明:随着超硬磨粒...     

纳米金刚石基于功能材料应用的研究现状

由于天然金刚石非常稀少名贵,满足不了日益增长的工业需求,经过人们不断努力通过成熟的合成技术制备人造金刚石的年产量已经远远超过天然金刚石。目前在工业上,主要利用金刚石的高硬度特性将其作为磨料和超硬材料使用,最多的是用于磨具、刀具、钻进、切割、抛光等工具材料。但是,金刚石除了硬度高之外,光、电、催化、润滑、生物相容性等其他性能也非常优异,非常适合用于功能材料。人造金刚石的合成主要有三种方法:一是静态触媒法超高压高温合成金刚石单晶;二是采用化学气相沉积法制备大尺寸金刚石块(片)体材料;三是利用爆轰法合成纳米级粒度超细金刚石微粉。大颗粒单晶、大尺寸块(片)体、纳米级超细微粉等是金刚石作为功能材料应用中最被看好的材料形态,代表了当前的发展趋势。但是,对金刚石及其复合材料的功能性研究和应用开发还很不够。特别是纳米金刚石的多种优异特性,如高模量、高硬度、高热导率、良好的绝缘性、独特的光电特性、低摩擦系数及耐磨损特性、良好的化学稳定性和生物相容性,使其呈现出功能多样性。纳米金刚石作为功能材料的应用,最初主要用作光电材料,现在已经在生物医疗、药物递释、催化、热管理、润滑等领域获得了初步的应用,研究和开发处于快速发展阶段,应用前景广阔。纳米金刚石具有纳米材料的性质,容易发生团聚,采用搅拌球磨法、超声法、静电纺丝法等手段能够解决纳米金刚石的团聚问题。针对特定的应用目的,还需要对纳米金刚石进行化学改性。研究者采用羧化、氢化、氨化、酰胺化、酰氯化和羟化等化学改性方法,在纳米金刚石表面形成一些化学官能团,通过改变、调整和设计纳米金刚石表面的化学活性,降低纳米金刚石的凝聚,改进其在溶剂(或其他基体)中的溶解度和分散能力。改性后的纳米金刚石在生物成像、生物印记、生物传感、靶向特定细胞药物传输和组织工程等领域的应用研究获得了快速的发展。纳米金刚石经化学改性后表面官能团增多,能与聚合物通过共价键结合,其在聚合物中的分散得以改善,能明显提高聚合物的导热性能,非常适合作为复合材料的增强相。此外,改性后的纳米金刚石还被广泛用作光催化材料、摩擦材料、光电材料、自清洁材料等,展现出很大的研究价值。本文归纳了纳米金刚石用作功能材料的研究进展,在介绍纳米金刚石的改性方法、团聚与分散的基础上,重点介绍了纳米金刚石及其复合材料在前述诸多领域的应用情况,以期为拓展和深入纳米金刚石基于功能材料的应用研究提供参考。     

具有可控气孔的低熔高强纳米陶瓷结合剂

结合剂内部理想气孔的分布,不断可以最大效率地容屑、断屑、贮存冷却液、润滑剂;而且对结合剂强度的影响最小。本文以自主研制的纳米陶瓷结合剂为基础原料,通过适当的处理工艺,可以获得近于无气孔的致密制品和具有均匀分布的圆形理想气孔,气孔孔径和数量可控,并且气孔率也可以在大范围内调整,适合制备较大磨削接触面积的工具,如抛磨工具等。