材料化学论文一
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材料化学论文材料化学是一门研究材料结构、性能、制备及应用的学科,是化学和材料科学的交叉学科。
在材料化学领域,人们通过对材料的微观结构和化学成分进行研究,来探索材料的性能和应用。
本文将围绕材料化学的相关内容展开讨论,包括材料的分类、性能表征、制备方法以及应用领域等方面。
首先,材料化学可以根据材料的组成和结构进行分类。
常见的材料包括金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和复合材料等。
金属材料具有良好的导电性和机械性能,广泛应用于工程领域;陶瓷材料具有优异的耐磨、耐高温性能,常用于制备耐火材料和电子陶瓷;聚合物材料具有轻质、柔韧等特点,被广泛应用于塑料制品、纤维和橡胶制品等领域;而复合材料则是由两种或两种以上的不同材料组成,具有综合性能优异的特点。
其次,材料的性能表征是材料化学研究的重要内容之一。
材料的性能包括力学性能、热学性能、电学性能、光学性能等多个方面。
人们可以通过各种实验手段和仪器设备来对材料的性能进行表征,例如扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等。
这些表征手段可以帮助人们深入了解材料的微观结构和性能特点,为材料的设计和改进提供重要依据。
另外,材料的制备方法也是材料化学研究的重要内容之一。
材料的制备方法包括物理方法、化学方法、生物方法等多种途径。
物理方法主要包括热处理、溶液法、气相沉积等;化学方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法等;生物方法则是利用生物体系合成材料,具有绿色环保的特点。
不同的制备方法会对材料的结构和性能产生重要影响,因此选择合适的制备方法对于材料的性能和应用具有重要意义。
最后,材料化学在能源、环境、医药、电子等领域都有着重要的应用价值。
例如,在能源领域,材料化学可以帮助人们设计高效的储能材料和光伏材料;在环境领域,材料化学可以帮助人们制备高效的吸附材料和催化材料用于环境治理;在医药领域,材料化学可以帮助人们设计新型的药物载体和医用材料;在电子领域,材料化学可以帮助人们研发新型的半导体材料和导电材料。
材料化学毕业论文羟基功能化离子液体萃取氨基酸研究专业:材料化学摘要目前 ,对离子液体用于萃取的研究还处于初级阶段 ,这些都限制了离子液体进一步的发展和应用。
但是 ,离子液体的出现给传统的分离科学注入了新的内容、开辟了新的研究领域。
除此之外,离子液体具有独特的性质 ,使其在有机物萃取分离领域都有着广泛的应用。
未来的目标是设计和合成出更多的粘度低、高效、专一性好的离子液体 ,以便满足各种分离的需要;并且从离子液体结构性能方面进行深入的研究 ,得出整套的物性和结构方面的参数 ,如综合毒性数据、热力学数据及动力学数据等[2,3]。
离子液体作为环境友好型溶剂已得到广泛的应用,目前应用离子液体从水溶液萃取有机物最大的困难在于离子液体的流失,无论离子液体在水中的溶解度多小,萃取过程都会造成一部分离子液体进入到水相中。
由于离子液体的高昂价格及其对环境的未知毒性使萃取过程目前无法大规模工业应用。
但应用离子液体对某些有机物的高萃取性,用其富集环境中的有机物用于分析化学则可以肯定的说前景是乐观的[6-7]。
氨基酸的萃取分离是目前氨基酸生产环节的难题之一。
故,本项目拟制备羟基功能化的离子液体,增强氨基酸和离子液体之间的亲和力,提高离子液体对氨基酸的萃取富集能力。
关键词:离子液体萃取氨基酸烷基咪唑ABSTRACTAt present, ionic liquids is still in the initial stage in the extraction process; these are limiting the further development and application of ionic liquids.However, the emergence of ionic liquids to the traditional separation of science into a new and opened up a new areas of research. The unique properties of ionic liquids to have a wide range of applications in the organic extraction separation of areas. The future goal is to design and synthesize lesser viscosity, high efficiency, good specificity ofionic liquids ,in order to meet the needs of a variety of separation;and from the ionic liquid structure and properties of in-depth study, obtained the whole set of physical properties and structural parameters, such as comprehensive toxicity data, thermodynamic data and kinetic data.Ionic liquids as environmentally friendly solvents have been widely used, a difficulty of the application of ionic liquid in extraction of organics from aqueous solutions is their loss in water.No matter the solubility of ionic liquids in the water more small, extraction process can create part of ionic liquid into the water phase, due to the high price of ionic liquids and its effect on the environment of unknown toxicity makes the extraction process can not be large-scale industrial applications.But the application of ionic liquids for some organic high extraction, and use from the enriched environment of organic matter for the analysis of chemical,you can say the outlook is optimistic.The amino acid extraction separation is one of the problems of the amino acid production processes. Therefore, this project was to prepare hydroxyl function of ionic liquids ionic liquid, to enhance the affinity between the amino acids and the ionic liquid to improve the ionic liquid extraction enrichment capability of amino acids.Key words:Ionic liquids、Extraction、amino acid、alkyl imidazole目录摘要 (2)1引言 (4)1.1 概论 (4)1.2 离子液体的种类 (6)1.3 离子液体的特性 (6)1.4 离子液体在萃取方面的应用 (7)1.5 离子液体化学的科学问题 (8)1.6 研究的展望 (9)2 实验部分 (10)2.1 试验材料 (10)2.1.1 主要实验仪器和测试设备 (10)2.1.2 化学试剂与药品 (11)2.2 实验原理 (11)2.3 实验方法 (12)2.3.1 离子液体1-丁基-3-(1-己醇基)-咪唑盐合成 (12)2.3.2 萃取过程 (13)3 实验结果分析与讨论 (14)3.1 结构表征 (14)3.1.1产物的1H—NMR分析 (14)3.1.2 产物的FT—IR分析 (16)3.2结果与讨论: (17)3.2.1 pH的影响 (17)3.2.2 萃取时间的影响: (17)3.2.3 离子液体阴离子类型对萃取效率的影响 (18)3.2.4 水相体积与离子液体相体积比对萃取的影响 (19)3.3 与文献方法比较 (19)致谢 (21)参考文献 (22)1引言1.1 概论离子液体是指主要由有机阳离子和无机或有机阴离子构成、并在100℃下呈液态的熔盐体系[1]。
化学毕业论文范文一:材料化学工程方向研究生教学探析材料是人类赖以生存和发展的物质基础,与信息、能源并称为社会文明的三大支柱。
人类社会的发展历程,是以材料为主要标志的。
从人类以石头为工具的旧石器时代到对石器进行加工进入新石器时代,再到后来的青铜器时代、铁器时代、钢铁时代,人类的发展历程可以说就是材料的发展史。
现代社会,材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。
材料化学工程在这种大背景下应运而生,本学科以化学、化工、物理学为基础,系统学习材料科学与工程的基础理论和实验技能,并将其应用于材料的合成制备、结构表征、性能检测及其应用等方面的新兴学科,是一门交叉性与工程技术密不可分的应用科学。
但随着社会进步,旧的研究生教育模式的弊端逐渐显示出来。
本文基于材料化学工程的特点,分析了现今研究生教学中存在的问题,并提出了解决办法。
1存在的问题1.1内容广,概念多材料化学工程是以化学和化工基础,研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。
研修的主要课程包括物理化学、材料科学基础、材料力学、材料工艺、高分子材料、金属材料、无机非金属材料等。
在基础课程中概念多、公式多,如在物理化学中的热熔、积分溶解热、积分稀释热等,有些概念相似如果不仔细区分容易混淆。
在诸如高分子材料这类介绍性的课程中名称特别多,如聚丙烯、聚氯乙烯、环氧树脂等,这些材料在我们的生活中经常接触。
但通过学习很多学生还是不能识别基本的材料,掌握它们的基本制备工艺和用途。
1.2叙述性的内容多关于三大材料的学习主要是叙述性的内容多,比较抽象。
例如,金属加工中热处理的四把火:退火、正火、淬火、回火,退火又分好几个种类,每种钢材根据用途不同,而选择不同的工艺条件。
但是只通过课本的叙述,对于很多材料依旧没有直观的认识。
虽然很多同学有参加过金工实习课,但是时间不长,很难做到全面深入的了解,对一些材料的性质、加工方法感到陌生,从而逐渐丧失学习兴趣。
有关材料学的论文范文在材料学科上,要求学生掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,了解材料科学的发展前沿。
下文是店铺为大家搜集整理的有关材料学的论文范文的内容,欢迎大家阅读参考!有关材料学的论文范文篇1论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料,因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性,引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9],这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.另一方面,PANI作为典型的导电高分子之一,由于合成容易,环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料,由于纳米效应不但能提高材料固有性能,并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容,其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而,当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能,为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性,人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO,化学还原剂的加入虽然还原了部分GO 而提高了导电性能,但也在一定程度上钝化了PANI [13],另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.基于以上分析,首先使PANI和GO相互分散和组装,借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料,以期获得高性能的超级电容器电极材料.1实验部分1.1原材料苯胺(AR,国药集团),经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS, AR,湖南汇虹试剂);草酸(OX, AR,天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB, AR,天津市光复精细化工研究所).1.2PANIF的制备PANIF的制备按我们先前提出的方法[14],制备过程如下:把250 mL去离子水加入三口烧瓶后,依次加入1.82 g CTAB,0.63 g 草酸以及0.9 mL苯胺,在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后,往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液,同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性,随后30 ℃真空干燥24 h. 1.3GO的制备采用Hummers法制备GO,具体过程如下:向干燥的2 000 mL 三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目),加入5 g硝酸钠固体,搅拌下加入220 mL浓硫酸,10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾,在冰水浴下搅拌120 min,再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min,然后向瓶中滴加460 mL去离子水,同时将水浴温度升至95 ℃,保持95 ℃搅拌60 min,再向瓶中快速滴加720 mL去离子水,10 min后加入80 mL双氧水,过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中,加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸,趁热抽滤,随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min,得氧化石墨烯溶液.1.4PANIF/rGO复合材料制备按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的6.8 mg/mL 的GO溶液混合,使混合液总体积为30 mL,GO在混合液中的最终浓度为0.5 mg/ mL,磁力搅拌10 min后,将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应,在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出,用去离子水洗涤产物直至洗液无色后,于60 ℃真空干燥24 h,待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5,10以及15,相应命名为PAGO5,PAGO10和PAGO15,对应的PANIF质量为75 mg,150 mg和225 mg.1.5仪器与表征用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后,用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.电极制备和电化学性能测试:将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液,将其均匀地涂在不锈钢集流体上,在10 MPa压力下压片,之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中,使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极,铂片(Pt)作为对电极,在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试,电势窗为-0.2~0.8V.比电容计算依据充放电曲线,按式(1)[15]计算:Cs=iΔtΔVm.(1)式中:i代表电流,A;Δt代表放电时间,s;ΔV代表电势窗,V;m 代表活性物质质量,g.2结果与讨论2.1形貌表征图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后,从低倍的SEM(图1(c))可以看出,PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合,且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知:成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.2.2FTIR分析图2为PANIF,GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1,1 500 cm-1,1 305 cm-1,1 144 cm-1,829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰,它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图,在3 390 cm-1, 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H,C=O键振动,1 550~1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16],可以看出,GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图,与GO,PANIF谱图比较,可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现,这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO,另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.2.4电化学性能分析图4为样品的CV曲线,其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图,可以看出,4个样品均出现明显的氧化还原峰,这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变,表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线,由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加,在扫描速率为1 mV/s时,PAGO10电极的比电容为521.2 F/g.图5为PANI,PAGO5,PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图,由图可知:4种样品均有明显的氧化还原平台,这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线,借助式(1),计算了4种样品在不同电流密度下的比电容,结果如图5(b)所示,很明显,相同电流密度下PAGO10比电容最大,当电流密度为1 A/g时,其比电容为517 F/g,这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为0.5 A/g时,比电容分别为261和495 F/g)[18-19],而PANIF比电容最小,仅为378 F/g;且在10 A/g 电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右,这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时,紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚,增加了电极/电解质接触面积,从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径,对样品进行了交流阻抗测试,图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知:在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区,电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区,直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制,并且PAGO5所展现的直线斜率最大,说明其电容行为最接近理想电容,即频响特性最好,这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.氧化还原反应的发生,导致PANIF具有十分高的赝电容,但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩,导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此,对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示,PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后,电容保持率为77%,而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为54.3%,这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外,rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接,降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩,使得链段不容易脱落或者断裂,从而PAGO10具有出色的循环稳定性.3结论采用自组装的方法,经水热反应,制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现,rGO与PANIF紧密连接;而且,当PANIF与GO质量比为10∶1时,复合材料展现了最佳的电化学性能,当电流密度为1和10 A/g时,其比电容分别为517,356 F/g.从上可知:合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能,从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.有关材料学的论文范文篇2浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用1 概述随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及,我国水泥工业得到飞速发展,2012年,水泥总产量达21.8亿吨,占世界总产量55%左右。
化学与材料论文——石墨烯一( 前言石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体, 它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2 杂化碳的基本结构单元, 具有很多奇异的电子及机械性能。
因而吸引了化学、材料等其他领域科学家的高度关注。
本文介绍了近几年石墨烯的研究进展, 包括石墨烯的合成、去氧化、化学修饰及应用前景等方面的内容。
石墨烯由于其特殊的电学、热学、力学等性质以及在纳米电子器件、储能材料、光电材料等方面的潜在应用,引起了科学界新一轮的热潮。
二(石墨烯的生产加工方法及化学原理物理方法:1.微机械剥离法:通过机械力从新鲜石墨晶体的表面剥离石墨烯片层。
2.印章切取转移印制法: 在印章突起的表面上涂上一层转换层( 可用树脂类材料通过旋转涂布法均匀涂于表面, 其作用像胶水那样黏附石墨烯) , 在300psi 及室温下, 将这种印章按压在石墨上, 高压下印章边缘产生极大的剪应力, 使得石墨烯层从石墨上分离下来。
类似地, 将石墨烯层从印章上转移到器件上同样需要固定层0( 要求这种转换层0与石墨烯间的作用力远大于转换层0与石墨烯间的作用力) , 经类the real implementation of the "quasi, ruthless. Tough," requirement, carry forward the spirit of a nail, and the corrective measures The implementation of the nerve endings, do not let the rectification is not in place, not to retreat, the people are not satisfied. Pin four is to adhere to the reform and innovation. To reform the way of thinking and innovative courage to turn style, against four winds, the courage toface the contradictions, good at solving the chronic ills, dare to break the outdated customs and bad habits Hensha unhealthy tendencies, trees, fresh healthy. The five is to adhere to tackling the problem. That is the wind Su Ji and the education supervision combined, in order to establish a new system to promote the normalization of style building, long-term, to enhance the party spirit of honest and pragmatic people thought conscious action. The six is to insist on the completion of the third grasp the overall situation. Activity and end This year the goal of safety production work plan for next year, work together, to promote the activities and the work of production safety with both hands, two promotion, two not mistake. Two, rectification of the overall objectives and specific objectives: (a) the overall path around the "four focus", carried out the outstanding problems of the special rectification, the full implementation of the central and provincial Party committee clear the rectification task, effectively curb the "four winds", realize the overall improvement of Party and government. The point is: focus on the people, the people, convenience, and resolutely curb the bureaucratic style of work; looking to stimulate grassroots vitality, resolutely curb the Wenshan sea; focus on the cadres honest, clean government, politics, and resolutely curb exceed the standard Quasi occupied office space, Gongjusiyong, public funds, extravagance of the wind; focus on establish a correct view of achievements, the concept of power, and resolutely curb acts against the interests of the masses. Accelerate the system reform and construction, improve the people honest and pragmaticnormalization system, constantly consolidate and expand educational practice achievements, make people satisfied. The recent reform goal: Political Quality Bureau and all Party members and cadres, further improve the quality of the business; the "four winds", "two" problem has been effectively solved. The middle goal of the reform: "opposition party and government austerity waste似的操作使得石墨烯从印章上剥落下来。
材料物理化学论文(5篇)材料物理化学论文(5篇)材料物理化学论文范文第1篇一、材料物理专业的特色材料物理专业是“讨论各种材料特殊是各种先进结构材料、新型功能材料物理基础、微观结构以及与性能之间关系的基本规律,为各种高新技术材料进展供应科学依据的应用基础学科,是理工融合的学科”[1,2]。
材料物理是物理学与材料科学的一个交叉学科,主要通过各种物理技术和效应,实现材料的合成、制备、加工与应用。
主要讨论范围包括材料的合成、结构、性质与应用;新型材料的设计以及材料的计算机模拟等[3]。
材料物理将理科的学问传授与工科的工程力量培育相结合,使传统材料工艺学与以现代物理学为基础的材料科学相融合,具有“亦工亦理,理工相融”的特点。
二、材料物理化学在材料物理专业中的作用和地位材料物理化学是贵州高校材料物理专业本科生的学位必修课程,这门课程是从物理化学的角度讨论材料科学与工程的基础理论问题,从基础的具有共性的原理及方法来论述各种材料的组成与结构、制备与合成、性能与应用的相互关系。
该门课程的教学目的在于提高同学的专业学问水平,培育同学科学的思维方式和独立的创新力量,以及综合运用基础理论来解决实际问题的力量。
材料物理化学是材料物理专业特别重要的专业基础课,它以高等数学、高校化学、高校物理等理论基础课程为基础。
高等数学是学习物理化学的重要手段和工具,物理化学只有通过数学语言的表达才能成其为真正的科学。
熟悉到高校物理和物理化学中热力学内容的连接,了解高校物理中原子结构学问的介绍,协调好与高校化学中原子结构部分内容的关系,突出重点,避开重复,讲清难点,是材料物理化学教学中值得留意和仔细对待的问题[4]。
材料物理化学同时也是材料物理专业的后续专业课程(材料腐蚀与防护等)的基础课程。
材料腐蚀与防护课程中的金属与合金的高温氧化的热力学部分,就要运用材料物理化学中诸多热力学基本学问,如G-T平衡图和克拉佩龙方程等。
材料物理化学犹如一座桥梁,将材料物理专业的前期基础课与后续专业课联接起来,以完善专业学问的系统与连贯性。
材料化学论文范文材料化学论文范文材料化学是近年来随着材料科学的快速发展与社会需求的日益增加新开设的一个专业,下面小编给大家分享材料化学论文范文,大家快来跟小编一起欣赏吧。
材料化学论文范文篇一浅谈材料化学专业人才培养模式摘要:学生培养是一个系统工程,涉及培养目标、培养方案和教学实施等方面。
人才培养模式的优略直接关系到人才培养的水平,对于高校材料化学专业建立合适的人才培养模式是非常必要的,本文从培养目标的定位、课程体系的设置、实践教学体系的建立等方面进行了研究并付诸于实践。
通过改革人才培养模式、优化课程体系、加强实践性教学环节等,以提高学生的实践能力,培养材料化学专业高素质复合型人才。
关键词:材料化学专业;人才培养模式材料化学是近年来随着材料科学的快速发展与社会需求的日益增加新开设的一个专业,它是一门新兴的交叉学科,是工程、信息、新能源等高科技产业和技术发展的重要基础。
随着环境问题的突出和人口的增长,各种功能材料在农业上的应用日益广泛,新材料的不断开发应用,对加速农业发展,推动农业产业化结构起到了重要作用。
但目前我国农业领域从事新材料技术开发和应用的专门人才还相当匮乏,远不能满足农业高速发展的需要,与现代新农村建设的需求存在很大的差距。
因此,在我国高等农业院校设置材料化学专业对我国农业的产业化发展具有重要的意义。
一、确定合理的材料化学专业培养目标坚持“结合材料科学发展的大方向和工科院校在材料领域的人才需要对材料化学专业人才培养进行定位”的原则,材料化学专业人才培养的基本目标是:培养适应社会主义现代化建设需要的、德智美体等全面发展的,掌握化学及材料学科的基本知识和基本理论,具备材料设计、开发、检验等基本技能,能在材料、化工及相关的领域从事新型材料研制、质量检验、产品开发、教学及技术管理等工作的基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、具有创新意识的应用型、研究型人才。
在材料化学专业培养计划中,借鉴其他重点大学材料化学相关专业的成功经验,以材料化学技术为主线,以材料工程为背景,通过教育和行业、高校和企业的密切合作,探索适合材料化学专业产业创新人才计划的新的培养方案和课程体系。
化学与材料论文
化学与材料是现代科学技术发展中的重要组成部分,它们在各个领域都发挥着
重要的作用。
本文将从化学与材料的相关研究领域入手,探讨其在不同领域中的应用和发展趋势。
首先,化学在材料制备中起着至关重要的作用。
通过化学方法,可以合成出各
种具有特定性能的材料,比如高分子材料、无机材料、复合材料等。
这些材料在建筑、医药、电子、能源等领域都有着广泛的应用,推动着这些领域的不断发展和进步。
其次,化学在材料改性中也发挥着重要作用。
通过化学方法对材料进行表面改性、结构调控等,可以使材料具有特殊的性能,比如增强材料的力学性能、提高材料的耐热性、耐腐蚀性等。
这些改性后的材料在航空航天、汽车制造、新能源等领域都有着重要的应用前景。
另外,材料在化学储能领域也有着广泛的应用。
比如锂离子电池、燃料电池等,都是基于化学原理和材料科学的基础上发展起来的新型储能技术。
这些储能技术的发展,对于解决能源短缺、减少环境污染等问题具有着重要的意义。
在材料的可持续发展方面,化学也起着不可替代的作用。
通过绿色合成、循环
利用等化学方法,可以实现材料的可持续发展和利用,减少资源的浪费和环境的污染,推动材料科学的可持续发展。
综上所述,化学与材料的关系密不可分,二者相辅相成,共同推动着现代科学
技术的发展。
随着科学技术的不断进步,化学与材料的研究也将迎来更加广阔的发展空间,为人类社会的可持续发展和进步做出更大的贡献。
希望本文的探讨能够为相关领域的研究者提供一定的启发和帮助,共同推动化学与材料科学的发展。
材料科学与材料化学基础实验探讨论文•相关推荐材料科学与材料化学基础实验探讨论文摘要:实践教学的质量直接关系着高等教育的水平。
围绕我校《材料科学与工程》专业的材料化学基础实验,我们进行了一些有益的改革和探索,系统分析了改革的必要性、内容、特点及效果。
这些改革紧密结合材料专业的特点,激发了学生的学习热情和积极性,最终取得了一定的成效。
关键词:材料科学与工程专业;材料化学基础实验;改革;探索实验教学是高等学校培养本科生操作技能的重要途径,但是从目前来看,实验教学得不到有效的重视,但未来恰巧需要的是具有良好操作技能、解决实际问题的专业人才。
为此,不少学者围绕实验教学开展了许多有益的探索[1-5]。
近年来,我校围绕《材料科学与工程》专业的材料化学基础实验也开展了一系列的改革和探索。
一、教学改革的必要性湖南大学材料学科的发展历史最远可以追溯到20世纪初开办的矿科、窑科和机械科,而材料科学与工程学院则成立于20xx年底,具有“老学科、新学院”的特点。
学院现有材料科学与工程专业、材料成型与控制两个本科专业,其中材料科学与工程专业是国家级特色专业,而化学在材料专业中具有基础性的地位,这是因为材料的方方面面都与化学知识密不可分。
因此,不管是在过去几年的教学实践中,还是在学校最新的“20xx版教学计划”中,材料化学基础都是进入大学阶段的一年级新生的必修课程,主要涉及无机化学、有机化学、物理化学和分析化学等四大化学课程。
与之相对应,学校化学化工学院针对全校开设了“基础操作化学实验”,该课程为化学、化工、生物、医学、材料等专业开设,主要实验项目有:天平的使用方法及称量、容器的校准、标准溶液的配制、滴定分析操作练习、酸碱滴定法测定混合碱中各组分的含量、熔点的测定、重结晶方法及其练习、蒸馏及沸点的测定等八个实验项目。
上述项目重点在于教会学生掌握基础操作知识,实验项目之间联系不强,是一个个独立的个体实验项目,对材料专业的针对性不强,不利于材料类专业学生的创新及综合能力的培养,且与我们材料专业培养目标的要求有一定差距。
材料化学专业就业前景材料化学毕业论文材料化学毕业论文篇1浅析材料化学教学中遇到的问题及对策摘要:生产实习是材料化学专业提升学生实践能力的一个重要教学环节。
然而由于社会经济环境、教育教学体制以及其他因素的影响,生产实习中出现了很多问题,导致了实习教学质量低、实习效果差。
本文通过对生产实习中遇到的实际问题进行研究,找到了有针对性的解决对策。
关键词:材料化学;生产实习;问题;对策一、引言随着我国经济的迅猛发展和国际化水平的提高,国家越来越需要大量的高层次、高技能、复合型、创新型人才。
高等学校承担着为社会培养高质量人才的根本任务,新的形势对人才培养目标、培养模式等也提出了新的挑战。
材料化学是在1992年开始在我国各大院校设置的一门新专业,是材料科学与化学的交叉学科。
到目前为止,我国高等院校已经有140多所院校设置了材料化学专业,山东科技大学材料学院也在2022年新设这个专业。
实践环节中的生产实习是提高学生动手操作能力和实践能力、巩固专业知识、强化专业素质的主要途径,效果的好坏直接影响着人才的培养质量。
二、材料化学专业生产实习的目的与要求三、材料化学专业生产实习现状及问题分析从材料化学专业学生的生产实习中,我们发现的专业知识与实践结合能力较差,专业技能提高很少,生产实习大多数流于形式,达不到生产实习要求,实习质量不高。
究其原因,主要有以下几个方面。
1.实习时间短,实习“走马观花”。
目前,材料化学专业的生产实习多在二周以内,时间太短;更多的时间在学校。
现场实习多是听1~2次生产方技术人员报告,在生产车间参观等内容,学生多、噪音大。
学生跟班劳动少,缺乏亲身体验。
生产方怕学生安全出问题,担责任。
3.教师实习教学方法和教学手段陈旧。
目前的生产实习过程中,教师为主体,学生被动参与。
教学方法多为填鸭式、走马观花式、囫囵吞枣式的教学方法。
学生的分析解决问题能力、想象力、创新能力得不到发展,不适应高素质、创新型人才培养目标。
纳米功能材料与环境保护院(系):专业:学号:学生姓名:2013年11月22日目录摘要 (2)关键词 (2)一、纳米材料及其性质 (2)二、纳米技术在治理有害气体方面的应用 (3)1、空气中硫氧化物的净化 (3)2、汽车尾气净化催化剂 (3)3、室内空气净化 (3)三、纳米技术在污水处理方面的应用 (4)1、用于无机污染废水处理 (4)2、用于有机污染废水处理 (4)3、用作纳米净水剂 (4)四、在其它环保领域的应用 (5)1、噪声控制 (5)2、降解空气中的有害物质 (5)3、防止电磁辐射 (5)4、处理城市垃圾 (5)5、在照明工程方面的应用 (6)6、用作清洁涂料 (6)五、纳米材料引发的问题 (6)结语 (6)参考文献 (7)纳米功能材料与环境保护摘要:广义的纳米材料是指在三维空间中,至少有一维达到纳米尺度范围,或以其为基本单位所构成的材料。
纳米材料具有辐射、吸收、杀菌、吸附等特性,众多研究表明这些新特性将在环境保护领域产生深远的影响。
几乎每一项纳米技术的应用,都会对我们现有的生存环境产生影响,或直接或间接。
本文就纳米材料及其在环境保护领域的应用进行了阐述以及可能引发的一些环境问题。
关键词:纳米技术,纳米材料、环境保护、环境污染Abstract: nano material broadly refers to the three-dimensional space, there is at least one dimensional nanometer scale, or as the basic unit material. Nanometer material has the characteristics of radiation, absorption, sterilization, adsorption, many studies show that these new features will exert a far-reaching influence in the field of environmental protection. Application of nanotechnology in almost every item, will have an impact on our living environment, or directly or indirectly. This paper expounds some environmental problems and potential of nanometer materials and their application in the field of environmental protection. Keywords: nanotechnology, nano materials, environmental protection, environmental pollution一、纳米材料及其性质著名的诺贝尔奖获得者Feynman在60年代就预言:如果对物体微小规模上的排列加以某种控制的话,物体就能得到大量的异乎寻常的特性。
材料化学导论论文学习《材料化学导论》对我的影响 1学习材料化学导论对我的专业的影响学习材料化学导论,不但使我学到了很多材料化学方面的新知识,拓展了自己的知识面,而且给了我很多启发,使我养成了良好的学习习惯。
此外通过材料化学的学习,我有了科学的思维方式,也有了创新精神。
这将有利于我其它课程的学习,也为我今后走上材料化学方面的相关专业的科学研发道路打下了一定的基础。
在学习过程中,教师采用了设疑或质疑的方式, 引导我们独立思考, 并分析讨论得出正确的结论。
同时教师还不时的引导我们的思维方式, 提倡逆向思维和发散思维。
这不仅增加了课堂的师生互动性, 也培养了我们敢想、敢说的勇气, 提高了我分析问题、解决问题的能力。
这对于平时不爱说话的我来说,真是一种很好的锻炼方式;更重要的是:我的分析问题、解决问题的能力得到了很大的提高,这将有益于我学习专业课程等,也将有益于我的整个人生。
另外,在学习过程中,教师的“教育方式”, 可以说是做到了:不但授之以“鱼”, 更要授之以“渔”, 教我们学会学习, 选择适合自己的学习方法, 形成良好的学习习惯, 提高了我的综合素质, 这将有利于我的长远发展。
老师在上课过程中还引入了英文, 不但使我掌握一定的材料化学方面的专业英文词汇, 还使我对学习材料化学更感兴趣了,这对材料化学的学习也起到了促进作用。
更重要的是:这使我养成了一个好的学习习惯—在学习课程知识的同时,顺便记忆核心专业词汇。
这种良好的学习习惯,我也将用于其它课程的学习,这将增加我相关词汇的积累,这将有益于我的发展。
老师在教学过程中,还经常将理论和实际结合起来,经常提及生活中的一些可以用材料化学的知识解决的问题。
通过老师的讲解,我不但学习了理论知识,同时我对知识的应用能力也得到了提高;通过学习材料化学,我已经能较灵活的运用我所学过的知识解决生活中的实际问题了,这种能力将使我受益终身。
老师在上课时,还提到了很多装饰材料中含有有毒有害物质,如:陶瓷大理石类( 含天然、人造石料) : 由于产地不同, 可能与各种放射性矿物伴生, 产生射线并有氡衰变, 长期辐射可导致血液病及癌变;各种木制板材及涂料: 这些材料中含有大量的甲醛、甲苯、二甲苯等有害有毒物质, 长期吸入可导致呼吸道疾病、神经系统及造血系统疾病;各种纤维及毛纺制品: 因可吸附性强, 是细菌、螨类、灰尘的隐蔽处, 由于不能及时清洗, 一遇空气流动, 可引起皮肤疾患、哮喘等。
材料化学论文材料化学是研究和开发各种材料的化学性质、结构、合成方法和应用的学科。
近年来,材料化学的研究和发展取得了令人瞩目的成就,对于提高材料的性能和功能起到了重要的推动作用。
在本文中,我将介绍一篇材料化学的论文,该论文研究了一种新型材料的合成及其在光催化领域的应用。
该论文的题目为《一种新型可见光催化剂的合成及其光催化性能研究》。
该研究的目的是开发出一种高效的可见光催化剂,以解决传统催化剂在太阳能利用方面的局限性。
在本研究中,研究人员利用简单的合成方法成功合成了一种新型材料,该材料能够在可见光下有效地催化有机废水的降解。
首先,研究人员通过物理方法对合成材料进行了表征。
X射线衍射分析表明,该材料具有明显的晶体结构,其晶格常数为3.5 Å。
扫描电子显微镜观察结果显示,该材料的颗粒形状均匀,并且颗粒大小分布在20-100 nm之间。
紫外-可见吸收光谱测试结果表明,该材料在可见光区域具有较高的吸收能力。
接下来,研究人员测试了该材料在光催化降解有机废水方面的性能。
他们将该材料与有机废水样品一起暴露在可见光下,并通过监测有机废水的降解率来评估材料的光催化活性。
结果表明,该材料在可见光下表现出了良好的催化活性,有机废水的降解率达到了80%以上。
此外,研究人员还测试了该材料的稳定性,在多次循环使用后发现,其光催化活性基本保持不变,具有较好的稳定性。
最后,研究人员对该材料的光催化机理进行了探讨。
他们通过分析材料的电子结构和能带结构,发现其能带结构中存在能带间距适中的能级,这有利于材料吸收可见光并产生光生电子-空穴对。
此外,研究人员还通过荧光光谱测试发现,材料的光生电子和空穴的寿命较长,这有助于在光催化过程中有效地转移电子和空穴,提高光催化活性。
综上所述,该论文成功地合成了一种新型可见光催化剂,并对其光催化性能进行了研究。
该材料具有优良的吸收能力,可在可见光下高效地催化有机废水的降解。
此外,该材料还具有良好的稳定性和光催化活性。
材料化学论文3000字_材料化学毕业论文范文模板材料化学论文3000字(一):建筑室内装饰装修材料化学污染及其防治对策论文摘要:室内装修材料造成的化学污染一直是装修过程中最令人担忧的问题,一些装饰材料不仅会散发出非常难闻的气味,还会对身体造成伤害。
本文主要研究建筑室内装饰材料产生的化学污染,氨、苯、氡和甲醛是建筑室内装修产生的主要有害物质,隐藏在各种建筑材料中。
针对这些化学污染,提出了相应的防治对策。
关键词:建筑装修;室内装修;室内污染1引言近年来,中国经济发展迅速,人们对生活的要求越来越高,从开始吃和穿保暖的衣服到关注生活质量,人们对住房、食物和衣服的要求越来越高。
作为一个需要长期生活的地方,家需要舒适和美丽,所以现在室内装饰行业很流行,越来越多的材料被用于装饰。
除了美观,还应该注意室内装饰的安全性。
许多材料会产生化学污染,这是疾病的来源之一。
因此,有必要对装饰材料的化学污染采取预防措施。
2建筑装修工程施工过程的特点建筑装饰的施工过程是美化建筑、增加功能的过程,施工前,将根据不同业主的不同要求设计具体的方案图纸。
不同的材料不仅价格不同,而且视觉效果和功能也不同。
装修中使用最多的油漆和木板都经过不同程度的化学处理,所以会有不同含量的化学有害物质,对人体健康带来危害。
室内装修是在封闭的环境中进行的,施工过程中大量的灰尘无法从室内排出,这也将对人体产生一定的影响。
由于施工空间有限,往往会出现平行交叉施工,这将在整个施工过程中造成许多不安全因素。
对于施工队伍来说,为了保证自身和业主的健康和安全,必须具备优良的施工工艺,同时尽量减少装饰材料的化学污染。
3建筑室内装修材料中主要化学污染危害3.1氨气的危害与污染氨气进入人的皮肤或呼吸道会导致中毒,具有很强的刺激性。
如果空气中有更多的氨氣,人们会通过眼睛和鼻子感觉到。
轻度氨中毒可引起充血、皮炎、支气管炎等症状。
如果中毒严重,甚至可能导致休克、昏迷等症状。
人尿中有氨,它没有颜色,但有强烈的刺激性气味。
对材料化学的认识在学习材料化学导论这门课的过程中,我学到了很多材料化学方面的新知识,使我的知识面得到进一步的拓宽,没有进行这门课程之前,我对于材料化学这个专业其实并不是很了解,而在上完这门课程之后,我不仅对材料化学专业有了更深的了解,对以后我的发展方向也有了更清楚的认知和规划,可以说是收获良多。
除此之外通过对本课程的学习,我的思维方式更加科学,对专业前沿也更加了解,这对我学习其他课程也是很有用的,也为我在将来进行材料化学方面的实验研究打下了一定的基础。
在上课过程中,老师对材料化学专业历史沿革、材料化学专业内涵与特点、矿物高分子复合材料研究进展、专业发展趋势与社会需求、材化专业人才培养基本要求、主要专业知识与课程体系、专业师资力量及其研究方向、专业就业前景进行深入的讲解,同时还带我们参观了实验室,让我们对材料化学专业以后的研究过程有了更深刻的认识。
老师在上课的时候,将理论和实际互相结合,给我们讲述了很多生活中材料化学的实际应用,以及各种新型技术,同时也给我们时间让我们提出问题,并进行解答。
通过老师的讲解,我在学习了很多以前没有接触过的理论知识的同时,也让我对于材料化学的实际情况有更多的认识。
在材料化学专业导论课的第一节课中,老师给我们讲述了我们学校材料化学专业的发展历史,我们学校的材料学院始建于1993年,从1997年开始建立材料化学专业,而由于我们的学校具有地质色彩,所以我们的材料化学专业研究方向与矿物有关,我们材料化学专业从建立以来,也研究出了很多有意义有价值的成果。
通过对我们学校材料化学专业历史的了解与学习。
我更加清楚的了解到我们材料化学专业的专业特色,对于以后的学习也有更明确的目标和方向。
在材料化学专业导论课的第二节课中,我们学习了材料化学专业的内涵与特点,材料化学的主要研究内容为材料制备原理、材料的成键本质和结构、材料理化性质表征、材料性能以及材料的化学应用。
我们学校的材料化学专业具有地质学校的学科特色,所研究的问题主要涉及矿物岩石等无机材料的合成、性质、设计等等。
编号:129060241012内蒙古民族大学化学化工学院《材料化学》论文题目:浅谈材料化学专业:化学年级:12 级姓名:赢廷龙指导教师:完成日期:2015 年 5 月 5 日摘要:材料是一切科学技术的物质基础,材料科学是当前科学的前沿,材料化学是材料科学的一个重要分支学科,是一门新兴的交叉学科,属于现代材料科学、化学和化工领域的重要分支,是发展众多高科技领域的基础和先导。
在新材料的发现和合成,纳米材料制备和修饰工艺的发展以及表征方法的革新等领域,材料化学作出了的独到贡献。
这里只对材料化学做一个初步的认识和初学者对学习材料花化学个别问题的探讨,为今后在材料上取得更深的认识。
关键词:材料,材料化学制备应用1.1通识课程、专业任选及专业限选课通识教育课程是实现通识教育理念和目标的关键因素。
一般而言,通识教育课程是指除专业教育之外的基础教育课程。
如果说专业教育旨在培养学生在某一知识领域的专业技能和谋生手段,那么通识课程则要通过知识的基础性、整体性、综合性、广博性,使学生拓宽视野、避免偏狭,培养独立思考与判断能力、社会责任感和健全人格,也就是教化他们学会做人。
一般而言,我国大学的本科课程体系主要由“公共基础课+学科基础课+专业课”三部分构成。
其中,“公共基础课”部分均应视作“通识课程”,主要包括思想政治理论课(以下简称“两课”)、英语、军训与体育、通识教育选修课等,理工科大学还包括数理化等自然科学基础课。
简单的说,通识课程是除专业外的基础课程。
专业任选课程是根据学分制培养目标要求,为学生开设的专业选修课程,旨在促进学生在课程中的选择性,扩大学生的知识范围,提高学生的智能结构。
为加强选修课程的开设、管理工作,保证教学质量和教学秩序,特制定的。
专业限选是受专业限制的一类先修课,辅助专业知识学习和实践。
三者之间最大的区别涉及学科范围及性质不同。
都是为拓展视野,避免偏狭,通过《材料化学》专业限选课程的学习,我认识了很多身边及高端产品的生产材料来源开阔了视野。
材料化学论文——纳米晶材料纳米晶材料纳米晶材料,最早是由H.Gleiter提出的,这类固体是由(至少在一个方向上)尺寸为几个纳米的单元结构(主要是晶体)所构成。
不同取向的纳米尺度小晶粒晶界联结在一起,由于晶粒极微小,晶粒所占的比例就相应增大。
纳米材料是一种非平衡态的结构,其中存在大量的晶体缺陷。
纳米晶材料因其超细的晶体尺寸(与电子波长、平均自由程度等为同一数量级)和高体积分数的晶界(高密度缺陷)而呈现特殊的物理、化学和力学性能。
纳米晶微粒之间能产生量子输运的隧道效应、电荷转移和界面原子耦合等作用,故纳米材料的物理性能也异常于通常材料。
纳米晶导电金属的电阻高于多晶材料,因为晶界对电子有散射作用,当晶粒尺寸小于电子平均自由程时,晶界散射作用加强,电阻及电阻温度系数增加。
纳米材料的特性(1)米材料的表面效应纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后引起的性质上的变化。
当粒径在10nm以下,将迅速增加表面原子的比例;当粒径降到1nm时,表面原子数比例达到约90﹪以上,原子几乎全部集中到纳米粒子的表面。
由于纳米粒子表面原子数增多,表面原子配位数不足和高的表面能,使这些原子易于其它原子相结合而稳定下来,故具有很高的化学活性。
(2)纳米材料的体积效应由于纳米粒子体积极小,所包含的原子数很少,因此许多现象就不能用通常有无限个原子的块状物质的性质加以说明,这种特殊的现象通常称之为体积效应,其中有名的久保理论就是体积效应的典型例子。
久保理论是针对金属纳米粒子费米面附近的电子能级状态分布而提出的,久保把金属纳米粒子靠近费米面附近的电子状态看作是受尺寸限制的简并电子态,并进一步假设它们的能级为准离子态的不连续能级,并认为相邻电子能级间距和金属纳米粒子的直径的关系为:σ=4E F/3N∝V-1∞1/d3其中,N为一个金属纳米粒子的总导电电子数;V为纳米粒子的体积;EF为费米能级。
随着纳米粒子的直径减小,能及间隔增大,电子移动困难,电阻率增大,从而使能隙变宽,金属导体将变为绝缘体。
非金属材料概述摘要:新材料是发展高新技术的基石,新型无机非金属材料将在未来科技发展中发挥更大的作用,促进材料行业的整体飞跃。
本文阐述了非金属材料的研究开发现状,介绍了它们在科学领域中的应用及其它们的重要作用。
关键词:非金属材料、陶瓷材料、水泥。
非金属材料一般是指无机非金属陶瓷材料。
陶瓷是人类在征服自然过程中获得的第一种经化学变化而制成的产品,它的出现比金属材料早得多,陶瓷材料作为材料科学的一个分支,其名称与含义也几经变迁。
早期,陶瓷是陶器与瓷器的总称,陶瓷是指以各种粘土为主要原料,成型后在高温窑炉中烧成的制品;硅酸盐材料曾是这一材料科学的分支的另一名称,它包括陶瓷器、玻璃、水泥和耐火材料。
在近代,陶瓷材料是无机非金属材料的同义词,不仅包括传统的陶瓷,还包括了硅酸盐材料和氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等新型材料。
在无机非金属材料领域中,陶瓷、水泥等已经形成相当规模的产业,被广泛应用于工业、农业、国防和人们的日常生活中,成为国民经济的支柱产业之一。
一、陶瓷材料1.1陶瓷材料的性能所谓陶瓷材料是指以天然硅酸盐(粘土、石英、长石等)或人工合成化合物(氮化物、氧化物、碳化物等)为原料,经过粉制、配料、成型、高温烧结而成的无机非金属材料。
工业陶瓷可分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类。
普通陶瓷用于工艺品、餐具等日常生活用品。
特种陶瓷具有特殊的力学、物理或化学性能,主要用于高温、机械、电子、航天、航空、医疗工程等尖端科学技术领域。
陶瓷材料通常具有强度高、硬度高、化学和热稳定性好,且耐高温、耐腐蚀等特点。
由于陶瓷的键和特点,陶瓷材料还具有绝缘、绝热的性能。
但陶瓷的最大缺点是塑性很差,可以认为多数陶瓷材料在常温下没有塑性,因此,陶瓷材料应用面临的主要问题是‘‘增韧’’。
1.2陶瓷材料的化学组成大多数非金属材料如陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料等都是由石英、粘土、长石三部分组成的,只是各组分的含量及加工工艺不同,因而其用途和性能各异。
感光材料院系:化学化工学院班级:2012级材料化学2班姓名:周依林学号:201292044044杯芳烃摘要:介绍了杯芳烃的产生,性质,杯芳烃及其衍生物的合成及表征,研究进展,并展望了其未来广阔的应用前景。
关键词:杯芳烃衍生物合成结构表征俗名叫做杯芳烃(calixarene)的物质是苯酚环在酚羟基邻位由亚甲基连接而成的一类新型大环化合物。
杯芳烃虽结构简单,但由于它和冠醚、环糊精一样具有独特的空穴结构,因而其催化性能与酶的专一性作用有着惊人的相似性,故曾被称为是继环糊精、冠醚之后的第三代主客体大环化合物。
由于这类化合物是由芳环编织成的外形酷似希腊圣杯(或酒杯)形结构,故Gu t sche最早取名为杯芳烃〔1〕(如下图所示)。
1杯芳烃的产生早在1872年,德国化学家A do lph.von Baeyer发现苯酚与甲醛水溶液经加热可得到一种坚硬树脂状物质,但由于受当时实验条件的限制,产物结构未能鉴定,因之一直未引起人们的注意。
三十年后,比利时化学家L eo Backeland又重新对苯酚和甲醛水溶液反应进行详尽的研究,并合成了酚醛树脂,从此开始了有机合成塑料的新纪元。
1942年,澳大利亚化学家Zinke和Ziegler〔2〕在前人工作的基础上设想,如果将底物苯酚改为对位取代的苯酚,便可使原来交联状的树脂变为线性的树脂。
他研究了对叔丁基苯酚与甲醛水溶液在氢氧化钠存在下的反应,产物不是他预期的线型酚醛树脂,而是一个高熔点,不溶的晶体化合物,Zinke等推测可能是环状四聚体〔2〕。
70年代初,Krammerer等通过将苯酚的线状低聚物闭环合成出杯〔n〕芳烃(n=4、5、6、7为分子中芳环个数)。
但因该合成方法步骤长、收率低、这类物质的潜在用途也没被发现,故并没有引起人们的注意。
70年代末,美国华盛顿大学的C.Darid Gu t sche等通过严格控制反应条件成功地确立了杯〔n〕芳烃的高收率一步合成法,伴随着主客体化学的迅速发展,Gu t sche设想,由于这类化合物具有大小可调节的空腔,应该是一类更具广泛适应性的模拟酶。
至此该类化合物的合成及性能研究才引起化学家的极大关注。
2杯芳烃的性质2.1性质2.1.1杯芳烃的物理性质杯芳烃熔点一般很高,绝大多数>250℃<当其转变成醋或醚等衍生物时通常熔点降低。
如对一叔丁基杯[4]芳烃的熔点为344一346℃,其四甲醚为226-228℃。
在混合取代的情况下,取代基性质对熔点下降的影帅更为明显(表1)。
表1不对称取代杯[4]芳烃的熔点杯芳烃在普通有机溶剂中的溶解度比对应非环多聚体小,但多数在氯仿和吡啶中有足够的溶解度,不致于妨碍常规的实验测定。
在非极性基团取代的杯芳烃中,以对一烯丙基杯芳烃的溶解度最大,对一苯基杯芳烃溶解度最小。
形成酯和醚后一般会增大在非极性溶剂中的溶解度。
引入极性基团,如经乙基、氨基、磺酸基等,则加大在较大极性溶剂如DMSO、水等中的溶解度·杯芳烃分子的羟基间存在非常强的分子内氢键,红外光谱表明,通常在3150-3200cm-1低频区出现羟基伸展吸收峰。
非环多聚体具有与环多聚体近乎相同的红外特征,可能是由于这些非环多聚体构成非封闭环,即所谓“假杯芳烃”和“半杯芳烃“(图2)但在指纹区可观察到环状的和非环的特征吸收的差异。
2.1.2杯芳烃的化学性质作为第三代主体超分子化合物,杯芳烃具有独特的空穴结构,与冠醚和环糊精相比具有如下特点:①它是一类合成的低聚物,它的空穴结构大小的调节具有较大的自由度;②通过控制不同反应条件及引入适当的取代基,可固定所有需要的构象;③杯芳烃的衍生化反应,不仅在杯芳烃下缘的酚羟基、上缘的苯环对位,而且连接苯环单元的亚甲基都能进行各种选择性功能化,这不仅能改善杯芳烃自身水溶性差的不足,而且还可以改善其分子络合能力和模拟酶活力;④杯芳烃的热稳定性及化学稳定性好,可溶性虽较差,但通过衍生化后,某些衍生物具有很好的溶解性;⑤杯芳烃能与离子和中性分子形成主-客体包结物,这是集冠醚和环糊精两者之长;⑥杯芳烃的合成较为简单,可望获得较为廉价的产品,事实上现在已有多种杯芳烃商品化。
1、相转移催化剂由于许由于许多杯芳烃具有萃取和转移金属离子的能力,因此适当修饰的杯芳烃具有优良的相转移催化性能。
化合物,1,2,3,中洞穴的一端为亲油性的,另一端为亲水性的,能够满足相转移催化剂的基本要求。
Buriks首次发现在下端带乙氧链的杯芳烃1在非极性介质中具有相转移催化能力。
2模拟酶催化芳烃作为催化剂的另一用途是模仿生物酶的催化功能,在这方面已经取得了令人鼓舞的结果。
已知部分氢化的腺嘌呤二核苷酸尼古丁酰胺的水解是被磷酸甘油醛-3脱氢酶催化的,尽管其机理不是很清楚,但知道催化剂必须能提供质子而且同时有带负电荷的基团稳定生成的负电荷中间体图。
所以在上端带有磺酸基的杯芳烃适合做这类反应的催化剂。
3配位性质杯芳烃容易进行化学修饰,以及它本身具有紧密相邻的多个羟基和一个P体系洞穴,使杯芳烃及其衍生物几乎能与所有的金属形成配合物2.2杯芳烃的合成杯芳烃的合成主要有一步法和多步法,碎片缩合法2.2.1一步合成。
一步法是指酚类化合物与甲醛(或其它醛)水溶液在酸、碱催化下合成杯芳烃(图3),最初是由Zinke等发现,后来被Gutsche[4]等改进和完善。
合成具有四、六、八个对叔丁基苯酚单元的杯芳烃反应已相当成熟了。
图3酚与醛反应生成杯芳烃在酸催化下,通过线型二聚体与单羟甲基苯酚缩合得杯[3]芳烃也有报道。
2.2.2逐步合成法。
一步法合成杯芳烃必须是在对位取代是相同的,逐步法则不受这种限制。
Hayes和Hun ter首次用逐步法合成了杯芳烃,合成路线如下:(图4)关环步骤的产率一般是较好的,但因为步骤多,总产率低。
图4杯芳烃的逐步合成法2.2.3碎片缩合法在分步法中包括了原料分子内环化反应这步,这种产物也可以由两个或多个碎片来缩合制取。
例如“2+2”反应原理如下(图3)。
3杯芳烃的衍生化。
在得到杯芳烃的基本骨架后,通过各种反应在其边缘引入功能基团可以得到适合不同应用目的的衍生物。
苯酚杯芳烃的酚羟基自身就是一个官司能化基团,它可以与多种试剂反应制备各种杯芳烃的衍生物。
杯芳烃衍生物的合成最近,又发展出杯〔4〕芳烃功能化的两条新途径,借助Mannich反应,通过亚甲基苯醌中间体而形戎各种衍生物。
这种方法是对位功能化的一条途径。
利用酚羟基的苯甲酰化成酯是功能化的另一条路线<如具有“双孔穴“的杯〔4〕芳烃的合成就是利用3,5一二硝基苯甲酰氯与杯芳烃上两个羟基的成醋作用,硝基还原后成为可进一步功能化的氨基⎯。
4新型杯芳烃衍生物的合成及结构表征4.1实验4.1.1主要试剂与仪器对叔丁基苯酚,甲醛,氢氧化钠,二苯醚,乙酸乙醋,乙酸,石油醚,氯仿,苯酚,无水三氯化铝,甲苯,盐酸,浓硫酸,碳酸钡,正澳代烷烃,碳酸钠,乙醇,甲醇,二甲基亚矾等均为分析纯试剂;酸性亚甲基兰溶液为实验室自配。
Bruker-Tensor型傅立叶变换红外分光光度仪,德国布鲁克光谱仪器公司;VarianUnity-400型核磁共振波谱仪,美国Varian公司;滴体积表面张力测定仪,北京大学;Model-500型旋转滴界面张力仪,美国。
4.1.2杯[4]芳烃低聚磺酸钠的合成原理水溶性杯[4]芳烃低聚磺酸钠产品合成原理如下,最终产物用1-C R 表示C R 分别代表C 4H 9,C 6H 13,C 8H 17和C 10H 214.1.3杯[4]芳烃低聚磺酸钠的合成首先以对叔丁基苯酚、甲醛、氢氧化钠、二苯醚、乙酸乙醋、乙酸、石油醚、氯仿等为原料合成出对叔丁基杯[4]芳烃,然后以对叔丁基杯[4]芳烃为基本骨架,采用苯酚、无水三氯化铝、甲苯、盐酸等将其上缘的叔丁基去掉合成杯[4]芳烃中间体;以浓硫酸、碳酸钠或碳酸钡为原料磺化反应引人磺酸基,合成杯[4]芳烃磺酸钠中间体;最后以正溴代烷、碳酸钠、乙醇、甲醇、二甲基亚矾等试剂在其下缘酚羟基处引人烷基长链,设计合成出系列水溶性杯[4]芳烃低聚磺酸钠产品。
合成出的杯芳烃衍生物下缘有疏水烷基链,上缘有水溶性良好的磺酸基,中间有一定的空腔,调节了分子的亲水一亲油性能,使其具备表面活性,是一类新型的低聚表面活性剂。
4.2结果与讨论4.2.1中间体及最终产物红外光谱分析图1分别是对叔丁基杯[4]芳烃[4]、杯[4]芳烃、杯[4]芳烃磺酸钠、1-C 4的红外光谱图。
由对叔丁基杯[4]芳烃的红外谱图可见,3176cm -1处是经基的特征吸收峰,1483cm -1处是苯环的骨架振动吸收峰,2957cm-1处为叔丁基的特征吸收峰,测量结果与文献报道值一致;与对叔丁基杯【4】芳烃的红外光谱图比较,杯[4]芳烃红外光谱图中2957cm-1处的叔丁基特征峰基本消失,表明对叔丁基杯[4]芳烃中的叔丁基已基本除去;与杯[4]芳烃的红外谱图相比, 1187cm-1和1050cm-1处出现了磺酸基的特征吸收峰,说明成功合成了杯〔4〕芳烃磺酸钠;将的红外谱图与杯[4]芳烃磺酸盐的红外谱图做对比,在2850~3000cm-1区域很明显出现了1-C4C-H伸缩振动吸收峰,这是烷烃的谱带,可知引人了烷基链,成功合成了目的产物。
4.2.2中间体及最终产物核磁共振波谱分析4.2.3杯[4]芳烃低聚磺酸钠的表面性能采用滴体积法在25℃条件下测定已合成的一系列水溶性杯〔4」芳烃低聚磺酸钠产品的表面张力,通过下γ-l gc曲线的转折点可直接读出表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)和临界胶束浓度时的表面张力(γcmc).4.2.4杯〔4]芳烃低聚磺酸钠的界面性能通过界面张力扫描法测定了一系列杯[4]芳烃烷基醚磺酸钠表面活性剂1-C4、1-C6、1-C8、1-C10的界面张力,结果如图7-10由此可见,所合成的一系列产品由于结构不同而导致表面活性剂界面张力达最小值时对应烷烃碳数的不同。
4.3结论(l)以对叔丁基苯酚、甲醛、氢氧化钠、苯酚、无水三氯化铝、浓硫酸、碳酸钠、正澳代烷烃等为原料,可合成一系列水溶性杯〔4〕芳烃低聚磺酸钠表面活性剂。
(2)经红外光谱和核磁共振氢谱对合成的中间体及目标产物进行了结构表征,证实了中间体及目标产物符合设计的分子结构。
(3)用滴体积法测定一系列杯[4]芳烃烷基醚磺酸钠表面活性剂的临界胶束浓度和表面张力,结果表明,随着表面活性剂中烷烃碳数的增长,表面活性剂的表面张力也随之增加。
因此,杯[4]芳烃烷基醚磺酸钠表面活性剂分子中烷烃碳链越短,活性越好。
(4)界面张力扫描法测定结果表明,随着一系列杯[4]芳烃烷基醚磺酸钠表面活性剂分子中烷基链的增长,其界面活性也随之降低。
5杯芳烃的研究进展5.1新型杯芳烃的合成5.1.1一种深腔杯[8]芳烃的合成5.1.2三碟烯衍生氧杂杯芳烃的[2]轮烷的合成5.1.3三碟烯衍生的氮、氧混杂杯芳烃的合成5.1.4含噻二唑基杯芳烃衍生物的点击合成5.1.5上缘联苯桥联杯[4]芳烃的合成5.1.6间苯二酚型杯芳烃吡啶类功能分子的合成5.2杯芳烃及其金属配合物的合成5.2.1杯芳烃N氮杂卡宾金属络合物的合成5.2.2硫代杯[4]芳烃含硫西佛碱金属络合物的形成5.2.3氮杂杯[4]嘧啶及其亚铜盐配合物的合成5.3新型杯芳烃的合成和自组装5.3.1氧桥链杂原子杯芳烃的结构与自组装5.3.2两亲型四甲氧基间苯二酚杯芳烃的自组装5.3.3邻氧桥2羧基苯[2]吡嗪[2]杯芳烃的合成及自组装杯芳烃作为一类有独特结构的超分子主体化合物,已在分子自组装研究方面取得了重要进展,目前,杯芳烃类超分子化合物的设计主要是通过对芳香环的结构以及桥联碳原子的改变(如-S、-N、-O等杂原子)来实现,以期达到对杯芳烃分子空穴大小、形状等的改变来捕获不同的客体小分子。