生物质废弃物碳作为锂离子电池负极材料研究的综合性实验设计

为了拓展能源化工和材料专业高年级本科生的知识领域,设计了综合性实验--生物质废弃物碳作为锂离子电池负极材料研究。实验内容包括生物质废弃物碳的制备、结构表征、电极的制备、模拟电池组装及电化学性能测试等。通过实验操作、电化学工作站和充放电测试仪的使用及数据处理等环节,不仅可以巩固学生所学知识,还能培养他们的创新思维能力和团队意识,进一步提高综合素养水平。     

食品中有机官能团检验的实验设计*

为丰富来自生活实际的真实问题情境的实验,以4种常见生活食品(雀巢咖啡伴侣、大白兔奶糖、德芙白巧克力以及家用植物油)为底物,通过各物质配料表分析其存在的常见官能团,运用新制氢氧化铜、碱性水解、碘加成等反应对相应基团进行检验。实验表明,检验现象明显,每种官能团的检验用时都在1 min以内,用量少且过程安全可控。     

钼酸铋纳米片的制备以及光催化性能测试*

以硝酸铋与磷钼酸为原料,通过水热反应制备高催化活性光催化剂,应用X射线衍射和扫描电子显微镜进行材料表征,通过以氙灯为光源研究材料对四环素的表面光催化降解的特性。本实验涉及无机纳米材料的水热合成、结构表征以及有机类污染物光催化降解应用,将无机化学、物理化学、有机化学和分析化学的理论内容、实验方法与科学研究前沿相结合,能够全方位提升本科大学生的综合实验技能及科学研究水平。     

绿色环保型环氧大豆油制备的实验设计*

利用实验室现有设备,并结合理论知识和科研项目,设计一个创新型实验。以氧气为氧源,采用有机金属盐为催化剂,金属氧化物为助剂,在一定的温度和压力下,使大豆油与氧气发生环氧化反应,再减压蒸馏进行精制,得到较为纯净的环氧大豆油,测得的产品环氧值较高。考察了氧气含量、反应温度、反应时间、反应压力对产物环氧值的影响,并最终得到了该法最佳的工艺条件。通过实验过程,培养了学生的创新能力及科研兴趣。     

生物质的液化转化及其产物的分离分析实验设计

设计了一个综合性化学实验——生物质的液化转化及其产物的分离分析。实验内容包括生物质（麦秆）的醇解液化;气/液/固产物的收集与分离,以及用气相色谱仪、气相质谱联用仪、红外光谱仪和热重分析仪等对产物成分与结构的检测与表征;液体产物（生物油）的萃取与柱层析分离,以提取苯乙酮、2,6-二甲氧基苯酚等高附加值化学品。该实验从社会能源现状出发,使学生的理论知识与实际应用相结合,可以激发学生对于新能源化学的兴趣;实验中涉及到多种分离纯化手段的运用和产物分析仪器的使用,提高了学生基本实验技能、动手操作能力和数据处理能力;同时鼓励学生进行知识拓展,进行创新方案设计。     

生物质水热液化水相产物形成机理及资源回收

生物质水热液化转化为生物原油是极具潜力的可再生液体燃料制备途径。但水热液化水相产物产量大、成分复杂,具有较高的环境风险,限制了水热液化的绿色发展。论文以本课题组近10年(2012—2021)的研究积累为核心,综述了水热液化水相产物的形成机理、理化特性和资源回收路径。本文介绍了水相副产物形成的影响因素,总结了不同反应变量下水热转化和元素迁移途径;综述了水相生物转化的途径和研究进展,包括好氧微生物降解、微藻养殖、厌氧处理和微生物电化学等,介绍了膜分离和吸附等物理方法用于水相物质分离、获得高价值组分的研究,论述了利用水相制备农业杀菌剂的潜力。最后对水相的处理原则和研究方向进行展望,以期为水热液化水相的处理和资源回收提供参考。     

综合性化学实验教学设计与探索*——碳量子点的制备及在四环素定量分析中的应用

针对应用创新型人才培养要求,为高年级本科生增设综合性化学实验课程,旨在培养学生综合运用知识的能力和科学研究的素养。根据课程特点,开设“碳量子点的制备及在四环素定量分析中的应用”设计实验项目,通过文献查阅、原理阐述、方法研究、性能测试、分析结果等实验环节,学生可掌握纳米材料的水热制备技术、仪器表征的基本手段、复杂样品定量分析的一般步骤等。课程内容贴合科学前沿热点,课程设计以学生为主体,促进以“需求”和“问题”为导向的教学模式,有助于激发学生的学习兴趣,培养创新实践能力。     

绿色氧化法制备联苯类化合物的研究性实验设计与实践*

以苯甲醛和丙酮为原料,利用Robinson增环反应先制备3-甲基-5-苯基环己-2-烯-1-酮,再引导学生设计并研究了水相绿色氧化3-甲基-5-苯基环己-2-烯-1-酮合成联苯类化合物3-乙氧基-5-甲基-1,1′-联苯的影响因素,利用核磁共振确定了产物结构。该研究性实验教学以绿色化学为中心,结合了2步连续反应,产物易提纯且产率高,并开展了开放式大型分析仪器教学和测试,对学生有机合成实验能力和科学研究能力的培养具有很好的教学效果。     

血迹检验中的分析化学*

血迹检验是最常见也是最重要的一种法医物证检验,其预备实验和确证实验涉及化学科学中的许多理论和技术。具体来说,预备实验基于血红蛋白的催化性质,包括酚酞、联苯胺及其衍生物、隐色孔雀石绿、荧光素、鲁米诺等物质的显色或发光反应;确证实验基于血红蛋白中血红素的配位性质,包括血红素生成氯化血红素和吡啶血色原的结晶反应。通过系统梳理和归纳,丰富充实了分析化学的教育教学内容。     

生物质水热催化制备重要含氧化学品研究进展

作为唯一可再生、分布广泛的绿色含碳资源,生物质的高值化利用尤其是制备高品质含氧化学品日益引起研究者的广泛关注,其中生物质水热催化制备重要含氧化学品是当前的一个重要研究方向.本文对生物质经水热催化加氢、脱水和水解制备多元醇、5-羟甲基糠醛和乳酸的研究进展进行了系统总结和评述,分析了催化剂的作用机制和产物生成机理,并对生物质水热催化的研究前景进行了展望.     

纤维素制取乙醇技术

以纤维素为原料生产燃料乙醇由于其原料来源广泛及环保效益良好而被认为是最有前景的生产燃料乙醇的方法之一.以纤维素为原料生产乙醇主要包括水解和发酵两个转化过程.本文介绍了纤维素生产燃料乙醇的原理及工艺过程,同时讨论了各工艺过程需要解决的关键技术问题,分析了过程的经济性,最后介绍了国内外的应用现状,展望了纤维素生产燃料乙醇的产业化前景.     

纤维素制取乙醇技术

以纤维素为原料生产燃料乙醇由于其原料来源广泛及环保效益良好而被认为是最有前景的生产燃料乙醇的方法之一。以纤维素为原料生产乙醇主要包括水解和发酵两个转化过程。本文介绍了纤维素生产燃料乙醇的原理及工艺过程,同时讨论了各工艺过程需要解决的关键技术问题,分析了过程的经济性,最后介绍了国内外的应用现状,展望了纤维素生产燃料乙醇的产业化前景。     

固体氧化物燃料电池综合实验的设计

设计了一个综合性实验——固体氧化物燃料电池制备及性能测试。实验内容包括电解质和电极粉体的制备、电池片压制、对称电极制备,以及采用X射线衍射对粉体结构进行表征,采用电化学工作站对电池化学性能进行测试分析。本实验不仅可以锻炼学生的基本实验操作技能,还可以提高学生的学习兴趣和动手能力,培养学生的创新意识和团队协作精神。     

秸秆发酵燃料乙醇关键问题及其进展

利用木质纤维素原料生产燃料乙醇是国际公认的难题.本文从秸秆原料组分不均一性出发,分析了秸秆难以高值化原因;进一步分析了秸秆酶解发酵燃料乙醇的关键问题,介绍了有关秸秆原料预处理、纤维素酶生产、秸秆酶解发酵乙醇和产业化示范工程等的进展.秸秆酶解发酵燃料乙醇产业化示范工程具有自主知识产权,为实现我国秸秆转化燃料乙醇的规模化、产业化、低成本生产奠定了基础.     

秸秆发酵燃料乙醇关键问题及其进展

利用木质纤维素原料生产燃料乙醇是国际公认的难题。本文从秸秆原料组分不均一性出发,分析了秸秆难以高值化原因;进一步分析了秸秆酶解发酵燃料乙醇的关键问题,介绍了有关秸秆原料预处理、纤维素酶生产、秸秆酶解发酵乙醇和产业化示范工程等的进展。秸秆酶解发酵燃料乙醇产业化示范工程具有自主知识产权,为实现我国秸秆转化燃料乙醇的规模化、产业化、低成本生产奠定了基础。     

Polysaccharides Release in a Laboratory-Scale Batch Hydrothermal Pretreatment of Wheat Straw under Rigorous Isothermal Operation

Hydrothermal pretreatment (HP) is an eco-friendly process for deconstructing lignocellulosic biomass (LCB) that plays a key role in ensuring the profitability of producing biofuels or bioproducts in a biorefinery. At the laboratory scale, HP is usually carried out under non-isothermal regimes with poor temperature control. In contrast, HP is usually carried out under isothermal conditions at the commercial scale. Consequently, significant discrepancies in the values of polysaccharide releases are found in the literature. Therefore, laboratory-scale HP data are not trustworthy if scale-up or retrofitting of HP at larger scales is required. This contribution presents the results of laboratory-scale batch HP for wheat straw in terms of xylan and glucan release that were obtained with rigorous temperature control under isothermal conditions during the reaction stage. The heating and cooling stages were carried out with fast rates (43 and −40 °C/min, respectively), minimizing non-isothermal reaction periods. Therefore, the polysaccharide release results can be associated exclusively with the isothermic reaction stage and can be considered as a reliable source of information for HP at commercial scales. The highest amount of xylan release was 4.8 g/L or 43% obtained at 180 °C and 20 min, while the glucan release exhibited a maximum of 1.2 g/L or 5.5%. at 160 °C/180 °C and 30 min.     

秸秆燃烧排放PM2.5特征及影响因素研究

生物质燃烧向大气中排放大量颗粒污染物, 在中国, 收获季节大量秸秆被直接露天燃烧处理, 对区域环境质量和人体健康造成严重影响. 对我国最主要的两种粮食作物玉米和小麦秸秆的露天燃烧进行模拟, 分析颗粒物排放水平, 特征及影响因素. 玉米和小麦秸秆燃烧PM_2.5排放因子分别为1082.8和835.7~897.3 mg/kg. 有机物是颗粒物最主要组分, 总量占PM_2.5质量的42%~66%. Cl^-和K⁺分别占PM_2.5总质量的4%~15%和2%~14%, K⁺/EC值为0.5~3.8. 各物种在颗粒物中所占比例与之前研究结果一致. 秸秆含水量和燃烧温度影响PM_2.5排放水平和组成特征. 随秸秆含水量增加, PM_2.5和OC的排放因子增加; 秸秆含水量增加, 燃烧温度逐渐降低, 由生物质燃料释放进入烟气中的K⁺和Cl^-比例逐渐减小导致二者在颗粒物中的比例降低. 我国每年由玉米和小麦秸秆露天燃烧排放的PM_2.5和OC分别为92.7 Gg和47.5 Gg, 在总量中占重要比例.     

生物质转化为液体燃料2,5-二甲基呋喃 的途径与机理

随着化石燃料的日益减少,寻找可再生的液体生物质燃料已经引起了越来越广泛的关注。由生物质制备得到的2,5-二甲基呋喃(DMF)具有高能量密度、高沸点、高辛烷值和不溶于水等优点,近年来被认为是一种非常有前景的液体燃料。本文归纳和总结了生物质转化为DMF的化学途径、方法和反应机理以及DMF的燃烧性能,并对今后的研究方向进行了展望。