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微量不对称催化实验教学:手性半酯的合成

化学教育（中英文） 2024年第4期45卷 54-59页

作者：熊非朱依仁孙宸方睿靖何一扬李烨基上海理工大学化学系上海200093

采用“有机酸-有机碱”协同共催化合成策略,实现了在温和反应条件下催化内消旋环状酸酐的不对称醇解,并通过柱前衍生化高效液相色谱法对所得手性半酯产物的对映体过量百分数(ee值)进行了测定。在该实验中融合了绿色化学发展理念等思政... 详细信息

采用“有机酸-有机碱”协同共催化合成策略,实现了在温和反应条件下催化内消旋环状酸酐的不对称醇解,并通过柱前衍生化高效液相色谱法对所得手性半酯产物的对映体过量百分数(ee值)进行了测定。在该实验中融合了绿色化学发展理念等思政元素、无水无氧操作技术、薄层色谱喷雾显色、柱前衍生化、手性HPLC等多种教学理念、现代实验技术和测试表征方法,将一个涉及光学活性物质合成与ee值检测的前沿科研实验开发成为了一个适合本科教学环境的微型有机合成综合实验,同时还可以进行模块化拆分教学,满足于不同内容和不同学时的实验教学要求。

关键词：手性半酯有机合成实验立体化学不对称催化

可见光促进惰性碳-氢键对羰基的加成反应进展

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有机化学 2024年第1期44卷 54-69页

作者：童红恩郭宏宇周荣太原理工大学化学学院太原030024

仲醇和叔醇是重要的有机化合物,其结构普遍存在于具有生物活性的天然产物和药物分子中,且可以作为上游原料制备多种高附加值化学品.在众多合成方法中,醛酮的亲核加成反应是合成此类化合物最有效的方法之一,但通常需要使用预官能化底物,... 详细信息

仲醇和叔醇是重要的有机化合物,其结构普遍存在于具有生物活性的天然产物和药物分子中,且可以作为上游原料制备多种高附加值化学品.在众多合成方法中,醛酮的亲核加成反应是合成此类化合物最有效的方法之一,但通常需要使用预官能化底物,不仅效率较低,且原子经济性不高.可见光催化的兴起,为惰性碳-氢键的活化提供了一种温和高效的方法,促进了惰性碳-氢键直接对醛酮加成反应的发展,推动仲醇和叔醇的合成进入新的阶段.根据反应机理的不同,分别对经由还原性自由基-极性交叉、自由基-自由基交叉偶联和自由基加成机制的三类可见光诱导的惰性碳-氢键对羰基的加成反应进行了综述,并对该领域的局限性和未来发展方向做出了简要分析.

关键词：仲醇叔醇可见光催化还原性自由基-极性交叉自由基-自由基交叉偶联自由基加成

Co掺杂Sr_(0.95)Ti_(0.4)Fe_(0.6)O_(3-δ)阳极SOFC制备及在掺氢天然气下的性能

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 1-8页

作者：张婉晨吕秋秋朱腾龙钟秦南京理工大学化学与化工学院南京210094

天然气管道掺氢是实现大规模、长距离输氢的关键技术之一。通过固体氧化物燃料电池(SOFC)直接利用掺氢天然气发电或开展冷热电联供,不需要进行氢气分离提纯,就可实现能量的高效转化利用。针对掺氢天然气燃料对SOFC阳极性能及稳定性的需... 详细信息

天然气管道掺氢是实现大规模、长距离输氢的关键技术之一。通过固体氧化物燃料电池(SOFC)直接利用掺氢天然气发电或开展冷热电联供,不需要进行氢气分离提纯,就可实现能量的高效转化利用。针对掺氢天然气燃料对SOFC阳极性能及稳定性的需求,采用高温固相合成法制备了Sr_(0.95)Ti_(0.4-x)Fe_(0.6)O_(3-δ)(STFC,x=0.03,0.05,0.07)阳极,研究了材料结构演变、多孔阳极导电特性及不同掺氢比甲烷燃料下的单电池性能及稳定性。结果表明,STFC钙钛矿氧化物经过加湿氢气还原后表面析出纳米Co-Fe合金颗粒,且析出组分随Co掺杂含量增大而增多。在800℃和加湿氢气下,STFC多孔电极的电导率为3 S/cm;在800℃掺氢比20%(体积分数)甲烷燃料中,单电池峰值功率密度达到0.457 W/cm^(2),在0.14 A/cm^(2)电流密度下连续运行140 h,表现出较好的性能及长期稳定性。

关键词：固体氧化物燃料电池钙钛矿阳极掺氢天然气电化学性能

本科生综合实验:4-[二(4-甲基苯)氨基]苯甲醛合成与变色性能研究

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色谱 2024年第3期42卷 304-309页

作者：潘玉珍薛寒高雅琳胡舒蕊张文珠大连理工大学化学学院辽宁大连116024

针对有机合成实验缺少性质研究、仪器分析实验分析方法相对独立的问题,本项目基于机械致荧光变色材料在化学前沿领域的研究,设计了一个本科生综合实验。以4,4′-二甲基三苯胺为原料,通过Vilsmeier-Haack反应合成了4-[二(4-甲基苯)氨基]... 详细信息

针对有机合成实验缺少性质研究、仪器分析实验分析方法相对独立的问题,本项目基于机械致荧光变色材料在化学前沿领域的研究,设计了一个本科生综合实验。以4,4′-二甲基三苯胺为原料,通过Vilsmeier-Haack反应合成了4-[二(4-甲基苯)氨基]苯甲醛,并通过质谱、红外吸收光谱和核磁共振波谱对其结构进行了表征;然后通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等对其溶剂化变色和机械致荧光变色现象进行了研究,并通过X射线粉末衍射对其机械致荧光变色机理进行了探讨。本项目将有机合成与仪器分析实验相结合,形成合成及变色性能一体化研究,实验综合性强,现象有趣,是一个兼具趣味性、科学性和综合性的本科生创新实验。该实验可以很好地激发学生对化学研究的兴趣,锻炼多项实验操作能力,提升学生的综合科研素质。

关键词：综合性实验三苯胺类化合物溶剂化变色机械致荧光变色

反向传播神经网络用于预测离子液体的自扩散系数

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化工学报 2024年第2期75卷 429-438页

作者：肖拥君时兆翀万仁宋璠彭昌军刘洪来华东理工大学化学与分子工程学院上海200237

以片段活度系数类导体屏蔽模型(COSMO-SAC)获得的电荷密度分布片段面积(S_(σ))和空穴体积(VCOSMO)为结构描述符,采用反向传播神经网络构建了可用于预测离子液体中阴阳离子自扩散系数的定量结构-性质关系(QSPR)模型——BP-ANN模型。考... 详细信息

以片段活度系数类导体屏蔽模型(COSMO-SAC)获得的电荷密度分布片段面积(S_(σ))和空穴体积(VCOSMO)为结构描述符,采用反向传播神经网络构建了可用于预测离子液体中阴阳离子自扩散系数的定量结构-性质关系(QSPR)模型——BP-ANN模型。考察了模型的适用范围与预测能力,并与线性回归得到的QSPR模型(模型I)进行了比较。发现BP-ANN模型适用的离子液体种类较广,模型在阳离子自扩散系数训练集、验证集与测试集中的决定系数R2均大于0.99,在阴离子的三个子集中的R2均大于0.98。阳离子与阴离子预测的平均绝对相对误差分别为2.8%和3.7%。线性回归的QSPR模型对应的值分别为14.54%和14.57%,即BP-ANN模型的预测效果要明显优于基于线性回归建立的模型。

关键词：神经网络定量构效关系离子液体自扩散系数预测

C/N对HN-AD菌藻颗粒污泥体系处理农村污水的影响

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1296-1306页

作者：刘欢杨晨曦秦树敏龙昆赵婷婷张千重庆理工大学化学化工学院重庆400054

通过在传统菌-藻共生好氧颗粒污泥体系(ABGS)中引入异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌构建H-ABGS体系,以合成农村污水为研究对象,考察碳氮比(C/N=1,2,4,6,8,10)对H-ABGS系统中污染物去除性能和微生物特性影响.结果表明,C/N为4时,H-ABGS系统... 详细信息

通过在传统菌-藻共生好氧颗粒污泥体系(ABGS)中引入异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌构建H-ABGS体系,以合成农村污水为研究对象,考察碳氮比(C/N=1,2,4,6,8,10)对H-ABGS系统中污染物去除性能和微生物特性影响.结果表明,C/N为4时,H-ABGS系统的总氮去除率高于ABGS系统(12.05%)和好氧颗粒污泥(AGS)系统(44.86%).微生物群落分析显示,适应低碳环境的Thauera菌属和脱氨关键菌属norank_f__A4b可能是确保H-ABGS系统在低碳环境下具备高脱氮性能的关键.微生物群落的共生模式和相关性分析表明,引入HN-AD菌有助于最小化生态位,与藻共同形成稳定的共生体系,从而确保系统的稳定性.此外, C/N为4时,高表达的硝酸还原酶可能有助于确保H-ABGS系统在低碳环境下具备卓越的脱氮性能.

关键词：菌藻共生 HN-AD菌微生物群落脱氮

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微波焙烧赤泥-稻壳压块回收铁

中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1702-1711页

作者：曾一钧曾奎全学军姜启彬闫春宇蒋孟芝重庆理工大学化学化工学院重庆400054

本文提出了一种利用微波体相加热还原焙烧赤泥−稻壳压块并从中回收铁的新方法,研究了进料方式、生物质用量、焙烧温度和时间等主要工艺参数对铁回收的影响。结果表明:在稻壳赤泥比为3、焙烧温度为1000℃、焙烧时间为20 min的优化条件下... 详细信息

本文提出了一种利用微波体相加热还原焙烧赤泥−稻壳压块并从中回收铁的新方法,研究了进料方式、生物质用量、焙烧温度和时间等主要工艺参数对铁回收的影响。结果表明:在稻壳赤泥比为3、焙烧温度为1000℃、焙烧时间为20 min的优化条件下,得到铁品位为60.1%、回收率为86.3%的铁精矿。利用X射线衍射和X射线荧光光谱分析研究了赤泥中铁氧化物还原过程的机理,赤泥中的含铁矿物被还原成Fe和FeO等磁性物质。

关键词：微波体相加热还原焙烧赤泥−稻壳压块铁回收

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单离子导体型聚合物电解质的研究进展

高分子材料科学与工程 2024年

作者：张艳妮张乾张琦赵晋源杜亚平西安理工大学理学院化学系

研发一种具有高能量密度、更长循环寿命和更高安全性的固态锂电池，是近几年为下一代电池设定的主要目标之一。传统液态电解质存在易燃、易泄露等缺陷，限制锂离子电池中的应用。聚合物电解质具有更高的安全性能，兼具高可加工性、高柔... 详细信息

研发一种具有高能量密度、更长循环寿命和更高安全性的固态锂电池，是近几年为下一代电池设定的主要目标之一。传统液态电解质存在易燃、易泄露等缺陷，限制锂离子电池中的应用。聚合物电解质具有更高的安全性能，兼具高可加工性、高柔韧性、低可燃性以及宽电化学窗口等优势，有望替代液态电解质，在下一代高能量密度储能装置中极具应用潜能。与传统双离子导体聚合物电解质（DICPEs）相比，单离子导体型聚合物电解质（SICPEs）具有高的离子迁移数(tLi+接近1)，可有效避免浓差极化的形成，抑制锂枝晶生长。本文总结了近几年SICPEs体系的研究进展，梳理了合成方法、分子结构设计，分析了当前单离子导体体系的主要挑战，对未来该领域的发展方向进行了展望，为锂离子电池用单离子导体的研究提供技术创新方面的启发。

关键词：聚合物电解质单离子导体离子电导率离子迁移数

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巨大芽孢杆菌在赤泥脱碱中的应用及作用机制

中国有色金属学报 2024年第3期34卷 947-958页

作者：王林李望朱晓波燕旭东河南理工大学化学化工学院焦作454000

赤泥是氧化铝生产过程中产生的工业废渣,其强碱性使得赤泥存在环境污染风险高、资源化利用困难等问题。因此,急需寻求赤泥脱碱的有效方法和新途径。微生物脱碱法因其经济有效、无二次污染的特点而备受关注。本文利用巨大芽孢杆菌菌液对... 详细信息

赤泥是氧化铝生产过程中产生的工业废渣,其强碱性使得赤泥存在环境污染风险高、资源化利用困难等问题。因此,急需寻求赤泥脱碱的有效方法和新途径。微生物脱碱法因其经济有效、无二次污染的特点而备受关注。本文利用巨大芽孢杆菌菌液对赤泥脱碱,通过高效液相色谱(HPLC)、XRD、SEM-EDS和FT-IR分别对细菌代谢产物、脱碱前后矿物的物相组成、微观形貌和官能团结构进行分析,研究了巨大芽孢杆菌对赤泥脱碱的作用机制。结果表明:在菌量为5.67×10^(13)CFU/mL、液固比为25(mL/g)和温度为35℃的条件下可将脱碱样品的pH值降低至8.55,10 d的单次脱碱率达到30.4%,比无菌添加时的pH值降低了1.48,脱碱率提高22.6%;脱碱后赤泥中方钠石、钙霞石等碱性矿物的衍射峰强度减弱,方解石的衍射峰强度增强,赤泥表面有菌株附着,并出现明显的溶蚀形貌,一些碱性矿物的铝硅酸盐结构被溶解;巨大芽孢杆菌主要利用代谢产生的两种含量较高的有机酸(苹果酸和丙酸)与赤泥中的碱性物质发生酸碱中和,实现对赤泥的脱碱。

关键词：赤泥脱碱巨大芽孢杆菌有机酸作用机制