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关键词: 新工科 无机化学 课程思政 科学思维
摘要: 新工科建设是工程教育改革创新的新起点,旨在服务国家战略发展新需求。在新工科背景下,高等教育必须加强专业知识教授和价值引领的有机融合。加强课程思政建设是实现协同育人的有效途径,也是建设中国特色“双一流”高校的迫切需求。无机化学是众多理工科专业的基础课程之一,其在培养学生创新意识、创新能力和综合素养等方面发挥着不可或缺的作用。结合笔者工作经历,文章以无机化学知识体系为基础,从“正确的辩证唯物主义世界观和历史观”“科学探索与科学精神”两条主线,提出了无机化学课程思政建设的可行途径。
摘要: 在新高考背景下,高中政治学习被赋予了新的内涵.《普通高中思想政治课程标准(2017年版2020年修订)》指出,坚持正确的思想政治方向,构建以培育思想政治学科核心素养为主导的活动型学科课程.为了达成上述目标,我们需要引入活动化学习这一模式并丰富学习内容,活跃课堂氛围.本文从具体的案例出发深入分析具体的方法、策略.
关键词: 机械力化学 工业污水处理 危险废物管理 资源回收 污染物降解 环境材料
摘要: 机械化学(Mechanochemistry, MC)是化学领域的一个新兴的快速发展学科,其核心在于利用机械能驱动分子及原子排列的化学转化过程。通过调控机械能诱导化学键的结合与重组,机械化学能够构建独特的反应路径并生成传统化学方法难以实现的产物。这种高强度能量输入的特性使其在处理难降解环境污染物方面展现出显著优势。以典型污染物全氟辛烷磺酸(PFOS)的机械化学降解为例,该方法无需添加化学试剂即可断裂C-F键,实现近乎完全的脱氟,为持久性污染物的绿色脱毒提供了新途径。近期关于有机污染物压电催化降解的研究表明,该技术在多次循环实验中降解效率始终维持在97%以上,充分彰显了其技术稳定性及规模化环境修复应用的潜力。在材料合成领域,机械化学技术成功制备了单原子催化剂(SACs)、纳米零价铁(nZVI)和金属有机框架材料(MOFs)等新型功能材料。其作用机制主要涉及机械活化诱导的物料活化、结构缺陷的定向引入以及反应动力学的显著提升。早期研究已将机械化学工艺成功应用于固体废弃物处理及有毒重金属回收,例如在退役锂离子电池正极材料选择性提取方面,通过机械化学处理使金属分离系数从56.9提升至1475,极大提高了资源回收效率。当前机械化学研究正处在快速发展阶段,未来需重点深化对水处理过程和危险固废处置等关键领域的机理认知。通过系统研究机械化学过程中能量-物质-结构的协同作用机制,有望突破传统环境治理技术中存在的处理成本高、化学药剂毒性大及次生危废产生等瓶颈问题,为环境科学与工程领域提供新质生产力。
关键词: 石墨烯 二维材料 化学气相沉积 形貌调控 规模化生长
摘要: 石墨烯自2004年被发现以来,其优异的物理化学性质引发了广泛关注。化学气相沉积(CVD)法凭借高可控性、低成本及规模化优势,已发展成为制备高质量石墨烯薄膜的主流方法。本文系统回顾了CVD法制备石墨烯的技术发展历程,重点论述了单晶石墨烯生长、表面平整度调控、层数精确控制及高效规模化制备等关键领域的突破性进展。研究显示,通过优化衬底设计、引入质子辅助解耦技术及氧辅助技术等多种策略,已实现晶圆级单晶石墨烯的制备,其电学性能指标接近机械剥离样品。然而,绝缘衬底直接生长、低温条件下高质量制备及缺陷动态控制等方面仍存在技术挑战。未来,新型碳源开发、多功能集成工艺及卷对卷工业化生产技术的结合,将推动石墨烯在柔性电子、能源存储等领域的广泛应用。
关键词: 黄连 电子仿生技术 品种 产地 鉴别
摘要: 为探究黄连“气、色、味、量”相关性,及品种、产地对其感官特征与成分的影响。本研究采用电子仿生技术测定黄连的气味、味道、颜色值,HPLC测定生物碱含量,UPLC-Q-TOF-MS/MS鉴定化合物成分,以SPSS 22.0分析黄连“气、色、味、量”相关性,以正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis)、偏最小二乘法判别分析(partial least squares discriminant analysis)鉴别黄连品种以及产地。结果表明,黄连“气、色、味、量”主要响应值呈显著正相关。在黄连品种鉴别中,味连的气味、味道值明显高于云连、雅连,HPLC分析显示云连中小檗碱含量高于雅连、味连,UPLC-Q-TOF-MS/MS鉴定出味连的化学成分明显高于云连、雅连,OPLS-DA模型很好鉴别黄连品种,且颜色b*值的影响最大;在味连产地鉴别中,湖北产的“气、味”值高,川鄂产的颜色和小檗碱含量高,以PLS-DA模型区分味连产地发现颜色产地区分影响最大。本研究实现黄连感官特征数字化鉴别,为品种与产地区分提供依据。
关键词: 猪瘟病毒 E 蛋白 蛋白表达 化学发光检测方法
摘要: 为建立一种特异性强、灵敏度高、操作高效便捷的检测猪瘟病毒(classical swine fever virus, CSFV)Erns蛋白抗体的方法,以便鉴别E2亚单位疫苗免疫和流行毒株感染的抗体。本研究将昆虫杆状病毒表达系统表达纯化的Erns蛋白,分别与偶联于固相载体-羧基磁珠和辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase, HRP),对各反应参数进行优化,建立了基于全自动化学发光分析仪检测Erns蛋白抗体的双抗原夹心化学发光酶免疫方法(chemiluminescent enzyme immunoassay, CLEIA),并利用该方法对流行毒株感染血清以及猪瘟E2亚单位疫苗免疫攻毒猪血清进行了定量检测。结果显示,用于建立双抗原夹心化学发光酶免疫方法的最佳缓冲液pH为8.0,最佳蛋白偶联量为2.5 mg/g,最佳封闭液为10% BSA溶液,血清加样量为20 μL,酶标抗原最佳稀释度为1:500,一步反应时间为15 min;建立的检测CSFV Erns蛋白抗体的双抗原夹心化学发光酶免疫方法的阴性、阳性临界点为5.83 U/mL,诊断灵敏度为1:128,该方法与非洲猪瘟病毒、猪伪狂犬病病毒、猪圆环病毒2型、猪流行性腹泻病毒、猪繁殖与呼吸综合征病毒和猪传染性胃肠炎病毒阳性血清均无交叉反应。重复性试验的批内变异系数为0.77%~11.56%,批间变异系数为10.30%~14.55%,均<15%。与商品化猪瘟病毒Erns蛋白抗体检测试剂盒的阳性样品符合率为95.24%,阴性样品符合率为92.71%,总符合率达到93.23%。本研究建立的CSFV Erns蛋白抗体检测的双抗原夹心化学发光方法具有较高的灵敏度和良好的重复性,可实现自动化检测,适用于猪瘟E2亚单位疫苗免疫和流行毒株感染的血清学鉴别。
关键词: 臭氧 VOCs 污染特征 香港 OBM
摘要: 为探究粤港澳大湾区秋季高浓度臭氧事件的污染特征及形成机制,本研究综合观测数据,利用基于观测的模型(OBM)和经验动力学方法(EKMA),以香港为例,分析该地区三次高浓度臭氧污染事件中臭氧(O3)浓度及前体物挥发性有机物(VOCs)的排放特征,评估VOCs对臭氧生成敏感性机制的影响和对臭氧生成的贡献.结果表明:在三次事件中,臭氧峰值分别为382.65μg/m3、302.67μg/m3和301.76μg/m3,对应的VOCs浓度均值分别为23.6 × 10-9、25.4 × 10-9和32.1 × 10-9.含氧挥发性有机物(OVOCs)在观测物种中占据主导地位,其中甲醇、甲醛和丙酮是体积分数前三的VOCs. EKMA曲线证实O3-氮氧化物(NOx)-VOCs之间的非线性关系取决于NOx与VOCs的即时浓度,观测期间上午时段为VOCs控制区,下午时段为NOx-VOCs协同控制区.光化学初始浓度(PIC)较实测值高8.2 × 10-9,表明忽视实际消耗的VOCs会低估本地VOCs光化学反应对O3生成的贡献.此外,由于O3前体物和自由基的种类及浓度的差异,导致了O3生成和损耗速率的不同,证实VOCs作为前体物对臭氧净生成过程的促进效应.通过对臭氧生成潜势(OFP)与羟基消耗速率(LOH)的计算可知,对OFP贡献率最高的VOCs组分依次为OVOCs(68.9%),烯烃(17.5%)和芳香烃(13.6%).甲醛和异戊二烯分别是香港秋季驱动O3生成以及羟基(OH)消耗的优势物种,其中甲醛的OFP为42.1~73.1μg/m3,异戊二烯的LOH为1.35~2.12s-1.基于后向轨迹聚类分析,香港背景点主要受东北风驱动的三类气团影响:长距离输送(52%)、短距离输送(28%)和本地源(20%).研究结果揭示本地VOCs光化学反应、不同VOCs对臭氧生成敏感性的响应特征以及区域传输与本地排放的协同作用对香港秋季臭氧污染具有重要影响.
关键词: 开都河 水化学 人类活动 离子来源
摘要: 随着气候变暖和人类活动影响的加剧,开都河流域水质也受到了一定程度的影响。流域水化学特征可以反映流域的水质状况,可有效指示流域的水质环境变化。研究选择中国西北内陆开都河作为研究对象,于2024年夏季(6月)和秋季(10月)采集开都河流域地表水,采用Piper三线图、Gibbs模型和相关性分析等方法,探讨开都河流域不同水体的特征,并分析其形成原因和环境意义。结果表明:开都河河水夏季和秋季pH均值分别为8.70和8.01,均呈现弱碱性;开都河河水夏季和秋季阳离子均以Mg2+和Ca2+为主,夏季阴离子以HCO3-为主,秋季阴离子以HCO3-和SO42-为主。夏季和秋季的水化学类型分别为HCO3-Ca·Mg和HCO3·SO4-Mg·Ca型,水文地球化学过程在夏季受人类活动影响较弱,秋季受到人类活动影响较大,且夏季和秋季均主要受到岩石风化作用控制,但夏季主要离子来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化溶解,秋季主要离子来源于碳酸盐岩的风化溶解。
关键词: 海相淤泥 轻质发泡土 无侧限抗压强度 容重 原位发泡 地基沉降
摘要: 以矿物基胶凝材料为固化剂、铝粉膏为发泡剂,采用原位发泡法制备海相淤泥轻质固化土,研究固化剂掺量(1∶10~1∶4)、发泡剂掺量(0.025%~0.100%)及水灰比(0.6~1.2)对试样无侧限抗压强度、容重、吸水率、软化系数等指标性能的影响规律,并结合X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术分析材料的微观结构演变与固化机理。结果表明:提高固化剂掺量可促进铝粉的发气反应,形成更发达的孔隙结构,在容重降至0.75 t/m3的同时实现无侧限抗压强度提升至1.06 MPa;而增加发泡剂掺量和提高水灰比则会导致材料容重和无侧限抗压强度的同步下降。在最优配比条件下(固化剂掺量为1∶4、发泡剂掺量为0.100%、水灰比为1.0)28 d试样表现出优异的综合性能,无侧限抗压强度为1.06 MPa、容重为0.75 t/m3、软化系数为0.84。原因在于固化剂水化反应生成的水化硅酸钙(C—S—H)和钙矾石(AFt)等交织成网状结构,既可有效黏结颗粒又可合理调控孔隙分布,从而实现了轻质化与力学性能的协同优化。本文研究为填海造陆工程中软土地基加固材料的研发提供了重要参考依据。