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量子化學(xué)是將量子力學(xué)的原理應(yīng)用到化學(xué)中而產(chǎn)生的一門學(xué)科,經(jīng)過化學(xué)家們的努力,量子化學(xué)理論和計算方法在近幾十年來取得了很大的發(fā)展,在定性和定量地闡明許多分子、原子和電子尺度級問題上已經(jīng)受到足夠的重視。目前,量子化學(xué)已被廣泛應(yīng)用于化學(xué)的各個分支以及生物、醫(yī)藥、材料、環(huán)境、能源、軍事等領(lǐng)域,取得了豐富的理論成果,并對實際工作起到了很好的指導(dǎo)作用。本文僅對量子化學(xué)原理及方法在材料、能源和生物大分子體系研究領(lǐng)域做一簡要介紹。
一、 在材料科學(xué)中的應(yīng)用
(一)在建筑材料方面的應(yīng)用
水泥是重要的建筑材料之一。1993年,計算量子化學(xué)開始廣泛地應(yīng)用于許多水泥熟料礦物和水化產(chǎn)物體系的研究中,解決了很多實際問題。
鈣礬石相是許多水泥品種的主要水化產(chǎn)物相之一,它對水泥石的強度起著關(guān)鍵作用。程新等[1 ,2]在假設(shè)材料的力學(xué)強度決定于化學(xué)鍵強度的前提下,研究了幾種鈣礬石相力學(xué)強度的大小差異。計算發(fā)現(xiàn),含Ca 鈣礬石、含Ba 鈣礬石和含Sr 鈣礬石的Al -O鍵級基本一致,而含Sr 鈣礬石、含Ba 鈣礬石中的Sr,Ba 原子鍵級與Sr-O,Ba -O共價鍵級都分別大于含Ca 鈣礬石中的Ca 原子鍵級和Ca -O共價鍵級,由此認為,含Sr 、Ba 硫鋁酸鹽的膠凝強度高于硫鋁酸鈣的膠凝強度[3]。
將量子化學(xué)理論與方法引入水泥化學(xué)領(lǐng)域,是一門前景廣闊的研究課題,它將有助于人們直接將分子的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能聯(lián)系起來,也為水泥材料的設(shè)計提供了一條新的途徑[3]。
(二) 在金屬及合金材料方面的應(yīng)用
過渡金屬(Fe 、Co、Ni)中氫雜質(zhì)的超精細場和電子結(jié)構(gòu),通過量子化學(xué)計算表明,含有雜質(zhì)石原子的磁矩要降低,這與實驗結(jié)果非常一致。閔新民等[4]通過量子化學(xué)方法研究了鑭系三氟化物。結(jié)果表明,在LnF3中Ln原子軌道參與成鍵的次序是:d>f>p>s,其結(jié)合能計算值與實驗值定性趨勢一致。此方法還廣泛用于金屬氧化物固體的電子結(jié)構(gòu)及光譜的計算[5]。再比如說,NbO2是一個在810℃具有相變的物質(zhì)(由金紅石型變成四方體心),其高溫相的NbO2的電子結(jié)構(gòu)和光譜也是通過量子化學(xué)方法進行的計算和討論,并通過計算指出它和低溫NbO2及其等電子化合物VO2在性質(zhì)方面存在的差異[6]。
量子化學(xué)方法因其精確度高,計算機時少而廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)中,并取得了許多有意義的結(jié)果。隨著量子化學(xué)方法的不斷完善,同時由于電子計算機的飛速發(fā)展和普及,量子化學(xué)在材料科學(xué)中的應(yīng)用范圍將不斷得到拓展,將為材料科學(xué)的發(fā)展提供一條非常有意義的途徑[5]。
二、在能源研究中的應(yīng)用
(一)在煤裂解的反應(yīng)機理和動力學(xué)性質(zhì)方面的應(yīng)用
煤是重要的能源之一。近年來隨著量子化學(xué)理論的發(fā)展和量子化學(xué)計算方法以及計算技術(shù)的進步,量子化學(xué)方法對于深入探索煤的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性之間的關(guān)系成為可能。
量子化學(xué)計算在研究煤的模型分子裂解反應(yīng)機理和預(yù)測反應(yīng)方向方面有許多成功的例子, 如低級芳香烴作為碳/ 碳復(fù)合材料碳前驅(qū)體熱解機理方面的研究已經(jīng)取得了比較明確的研究結(jié)果。由化學(xué)知識對所研究的低級芳香烴設(shè)想可能的自由基裂解路徑,由Guassian 98 程序中的半經(jīng)驗方法UAM1 、在UHF/ 3-21G*水平的從頭計算方法和考慮了電子相關(guān)效應(yīng)的密度泛函UB3L YP/ 3-21G*方法對設(shè)計路徑的熱力學(xué)和動力學(xué)進行了計算。由理論計算方法所得到的主反應(yīng)路徑、熱力學(xué)變量和表觀活化能等結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)對比有較好的一致性,對煤熱解的量子化學(xué)基礎(chǔ)的研究有重要意義[7]。 轉(zhuǎn)貼于
(二)在鋰離子電池研究中的應(yīng)用
鋰離子二次電池因為具有電容量大、工作電壓高、循環(huán)壽命長、安全可靠、無記憶效應(yīng)、重量輕等優(yōu)點,被人們稱之為“最有前途的化學(xué)電源”,被廣泛應(yīng)用于便攜式電器等小型設(shè)備,并已開始向電動汽車、軍用潛水艇、飛機、航空等領(lǐng)域發(fā)展。
鋰離子電池又稱搖椅型電池,電池的工作過程實際上是Li + 離子在正負兩電極之間來回嵌入和脫嵌的過程。因此,深入鋰的嵌入-脫嵌機理對進一步改善鋰離子電池的性能至關(guān)重要。Ago 等[8] 用半經(jīng)驗分子軌道法以C32 H14作為模型碳結(jié)構(gòu)研究了鋰原子在碳層間的插入反應(yīng)。認為鋰最有可能摻雜在碳環(huán)中心的上方位置。Ago 等[9 ] 用abinitio 分子軌道法對摻鋰的芳香族碳化合物的研究表明,隨著鋰含量的增加,鋰的離子性減少,預(yù)示在較高的摻鋰狀態(tài)下有可能存在一種Li - C 和具有共價性的Li - Li 的混合物。Satoru 等[10] 用分子軌道計算法,對低結(jié)晶度的炭素材料的摻鋰反應(yīng)進行了研究,研究表明,鋰優(yōu)先插入到石墨層間反應(yīng),然后摻雜在石墨層中不同部位里[11]。
隨著人們對材料晶體結(jié)構(gòu)的進一步認識和計算機水平的更高發(fā)展,相信量子化學(xué)原理在鋰離子電池中的應(yīng)用領(lǐng)域會更廣泛、更深入、更具指導(dǎo)性。
三、 在生物大分子體系研究中的應(yīng)用
生物大分子體系的量子化學(xué)計算一直是一個具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域,尤其是生物大分子體系的理論研究具有重要意義。由于量子化學(xué)可以在分子、電子水平上對體系進行精細的理論研究,是其它理論研究方法所難以替代的。因此要深入理解有關(guān)酶的催化作用、基因的復(fù)制與突變、藥物與受體之間的識別與結(jié)合過程及作用方式等,都很有必要運用量子化學(xué)的方法對這些生物大分子體系進行研究。毫無疑問,這種研究可以幫助人們有目的地調(diào)控酶的催化作用,甚至可以有目的地修飾酶的結(jié)構(gòu)、設(shè)計并合成人工酶;可以揭示遺傳與變異的奧秘, 進而調(diào)控基因的復(fù)制與突變,使之造福于人類;可以根據(jù)藥物與受體的結(jié)合過程和作用特點設(shè)計高效低毒的新藥等等,可見運用量子化學(xué)的手段來研究生命現(xiàn)象是十分有意義的。
綜上所述,我們可以看出在材料、能源以及生物大分子體系研究中,量子化學(xué)發(fā)揮了重要的作用。在近十幾年來,由于電子計算機的飛速發(fā)展和普及,量子化學(xué)計算變得更加迅速和方便。可以預(yù)言,在不久的將來,量子化學(xué)將在更廣泛的領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。
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[8]Ago H ,Nagata K, Yoshizaw A K, et al. Bull.Chem. Soc. Jpn.,1997,70:1717
愛生如子傳道授業(yè)
肖鶴鳴教授大半時間從事研究生教育,教學(xué)質(zhì)量之高是出了名的,他共指導(dǎo)出博士23位,如今他們或活躍于國際學(xué)術(shù)前沿,或服務(wù)于科教、國防和經(jīng)濟部門,均取得優(yōu)異的成績。當年在校期間,他們都發(fā)表SCI論文三篇以上。陳兆旭發(fā)表16篇SCI論文和22萬字學(xué)術(shù)專著,以四唑化學(xué)的系統(tǒng)理論研究獲2001年全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎,許曉娟和邱玲分別以有機籠狀和氮雜環(huán)高能物質(zhì)分子、晶體和復(fù)合材料的理論設(shè)計,獲2009年和2010年全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名獎。
肖鶴鳴教授說:“作為老師,要愛學(xué)生如子女,切實關(guān)心愛護并盡力解決他們的實際困難,使他們能夠積極主動、全身心地投入學(xué)習(xí)和工作,這不只是盡人倫之道,其實也是促成事業(yè)發(fā)展的需要。”
三尺講臺,人生凈土。肖鶴鳴,猶如展翅翱翔的飛鶴,用悅耳動聽的叮嚀,在學(xué)子們的心中留下那永不可抹去的動人箴言。
任重道遠 成就卓越
注重對量子化學(xué)發(fā)展史和研究結(jié)構(gòu)
化學(xué)的科學(xué)方法的介紹任何一門學(xué)科都有其發(fā)生和發(fā)展的過程,學(xué)習(xí)知識時若不從歷史中尋找借鑒,就易把知識當成是“終極真理”而死記硬背,不求甚解。因此,在傳授知識的同時,應(yīng)該介紹量子化學(xué)發(fā)展史,學(xué)習(xí)科學(xué)家勇于探索的精神,由師生共同創(chuàng)造一種嶄新的價值理念。例如普朗克(M.Planck)的“離經(jīng)叛道”的假設(shè);德布羅意(deBroglie)波的提出是類比法的成功典范,戴維遜(C.Davisson)-革末(L.H.Germer)的因禍得福;狄拉克(Dirac)、薛定諤(E.Schrdinger)的異曲同工———薛定諤用數(shù)學(xué)形式開辟出量子力學(xué)的新體系;另外,還有一個德國物理學(xué)家海森堡提出一個矩陣力學(xué)體系,薛定諤用的是微積分形式,海森堡用的是代數(shù)形式;湯姆遜(Thomson)父子的珠聯(lián)壁合———父親發(fā)現(xiàn)了電子,兒子又證實了電子是波,父子二人在物理學(xué)方面進行接力研究,在科學(xué)史上傳為美談。還有徐光憲的巧妙規(guī)則,唐敖慶的獨辟蹊徑等[2]。科學(xué)的先驅(qū)是勇敢的探索者,他們常常在黑暗中摸索前進,他們的精神值得我們敬佩。學(xué)生聽到和看到這些史實,無不浮想聯(lián)翩,對優(yōu)化思維結(jié)構(gòu),激發(fā)科學(xué)壯志都有潛移默化的作用。在傳授理論知識的同時,指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會抽象思維和用數(shù)學(xué)工具處理問題,并運用類比、模擬的科學(xué)方法[3],寓科學(xué)方法于教學(xué)內(nèi)容中。類比方法是提出和建立科學(xué)假說的重要方法。例如德布羅意假設(shè)是在光的波粒二象性思想啟發(fā)下,提出電子等實物微粒也具有波動性,他當時推導(dǎo)固然復(fù)雜些,從科學(xué)方法論的角度講,由光的波粒二象性到實物微粒的波粒二象性是一種類比推理。類比是利用兩個或兩類對象之間在某些方面的相似或相同,推出它們在其他方面也可能相似或相同的思維方法,是一種由特殊到特殊、由此及彼的過程。類比可以提供重要線索,啟迪思想,是發(fā)展科學(xué)知識的一種有效的試探方法。還有薛定諤受物質(zhì)波假說的啟發(fā),引出了電子運動的波函數(shù)方程,他走的也是依賴類比的“近路”。許多化學(xué)問題的解決有賴于類比方法的使用,而類比方法的使用有可能形成簡捷的思維路徑。使學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)知識的同時,得到方法論的啟迪。在教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生追蹤量子化學(xué)發(fā)展的足跡,不失時機地揭示其中的科學(xué)方法,更清楚地了解各種知識理論的相對合理性及有待完善的地方。這樣使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不僅可以獲得化學(xué)知識,而且能學(xué)習(xí)科學(xué)家嚴謹求實的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神和大膽創(chuàng)新的進取精神。
通過改進課程教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
主管單位:中國科學(xué)院
主辦單位:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
出版周期:月刊
出版地址:福建省福州市
語
種:雙語
開
本:大16開
國際刊號:0254-5861
國內(nèi)刊號:35-1112/TQ
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發(fā)行范圍:國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間:1982
期刊收錄:
CA 化學(xué)文摘(美)(2009)
SCI 科學(xué)引文索引(美)(2009)
CBST 科學(xué)技術(shù)文獻速報(日)(2009)
核心期刊:
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
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期刊榮譽:
中科雙效期刊
[關(guān)鍵詞] 生物化學(xué);論文質(zhì)量;醫(yī)學(xué)院校研究生
[中圖分類號] G642[文獻標識碼] C [文章編號]1673-7210(2011)08(a)-119-02
Study on the degree thesis quality of biochemistry and molecular biology students in medical couege
FU Xinhua, YANG Xiaoyun, WANG Shouxun*
Department of Biochemistry and Molecular Biology, Weifang Medical College, Shandong Province, Weifang 261053, China
[Abstract] Training graduate students of biochemistry and molecular biology have an important station in biochemistry development. We reflected the practice of biochemistry and molecular biology training in medical graduate students to improve the quality of thesis.
[Key words] Biochemistry; Thesis quality; Medical graduate student
當前我國社會競爭日趨激烈,從而加大了對高學(xué)歷、高素質(zhì)人才的需求,高校招生規(guī)模的年平均增長率是26.9%。在此形勢下,如何調(diào)整研究生的培養(yǎng)目標和教育模式,已成為各大高校研究生教育需要解決的當務(wù)之急,因此探討研究生培養(yǎng)目標和教育模式具有重要意義。
醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究生的培養(yǎng)和教育是造就高層次人才的渠道之一,如何加強對醫(yī)學(xué)研究生培養(yǎng)全過程的質(zhì)量監(jiān)控,保證培養(yǎng)質(zhì)量,是目前高校值得研究的重要課題。其中,建立醫(yī)學(xué)院校生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究生教學(xué)督導(dǎo)制度及對研究生學(xué)位論文進行質(zhì)量監(jiān)控,是保障培養(yǎng)質(zhì)量的有效途徑[1-2]。
1 我校生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究生培養(yǎng)存在的問題
當前我校生物化學(xué)與分子生物學(xué)專業(yè)研究生實際培養(yǎng)工作中,存在一些問題,主要表現(xiàn)在:
1.1 對研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)的監(jiān)控不到位
長期以來,研究生培養(yǎng)多注重對結(jié)果的評價,以研究成果、畢業(yè)論文和就業(yè)狀況等來衡量研究生培養(yǎng)的優(yōu)劣,而對研究生培養(yǎng)過程的監(jiān)管不足。
1.2 導(dǎo)師對研究生培養(yǎng)過程的指導(dǎo)投入不足
隨著研究生招生規(guī)模的擴大,每位導(dǎo)師指導(dǎo)的學(xué)生數(shù)量增多,導(dǎo)師整體負荷增大,師生間的直接互動減少,加之導(dǎo)師工作忙,事務(wù)多,時間和精力投入都難以到位,以致出現(xiàn)一些研究生培養(yǎng)“放羊”現(xiàn)象,如課題未經(jīng)論證、開題報告時間滯后、畢業(yè)論文答辯匆忙等,從而制約了研究生的培養(yǎng)質(zhì)量。
1.3 研究生學(xué)位論文質(zhì)量有下滑趨勢
招生規(guī)模擴大以后,導(dǎo)師壓力增大,難以保證每個學(xué)生高質(zhì)量的完成學(xué)位論文,造成同年畢業(yè)的研究生論文質(zhì)量良莠不齊。
2 提高醫(yī)學(xué)院校生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究生學(xué)位論文質(zhì)量的幾點思考
研究生階段的教育重在培養(yǎng)學(xué)生的科研能力,而學(xué)位論文能全面衡量研究生的綜合水平。其中,論文選題和開題的嚴格把關(guān)是學(xué)位論文質(zhì)量管理的一個重要方面,對保證和提高學(xué)位論文質(zhì)量至關(guān)重要[3-4]。本文分析了醫(yī)學(xué)院校生物化學(xué)與分子生物學(xué)碩士學(xué)位論文各環(huán)節(jié)存在的問題,提出了加強其質(zhì)量監(jiān)控的具體措施。
2.1 美國研究生教育模式
美國研究生教育在世界研究生教育中占重要地位,19世紀以來,美國以培養(yǎng)大學(xué)教師和高水平研究人才為研究生教育目標。研究生教育便擔負起培養(yǎng)各學(xué)科高級研究人才的任務(wù)。從20世紀70年代至今,美國研究生的教育質(zhì)量不斷提高,美國研究生教育始終保持較高的整體質(zhì)量、宏觀質(zhì)量和體系質(zhì)量[3]。
目前美國研究生教育的評估力量主要來源于社會和高校自身,且以社會評估為主。內(nèi)部評估遵循“寬進嚴出”的原則,從招生、課程學(xué)習(xí)、科學(xué)研究、中期考核、考試、論文寫作、答辯等方面進行質(zhì)量控制[4]。美國通常采用高校(系、科)評分的方法評價高校質(zhì)量,通過評價高等院校的實際辦學(xué)水平及在大學(xué)群與社會中的相對地位來促進其質(zhì)量提升。培養(yǎng)過程有規(guī)范性要求,并嚴格按計劃和程序?qū)嵭刑蕴璠5]。
2.2 提高我國醫(yī)學(xué)院校生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究生論文質(zhì)量的建議
根據(jù)我國的研究生培養(yǎng)目標,研究生應(yīng)當具備從事科學(xué)研究和獨立承擔專門技術(shù)工作的能力。研究生教育規(guī)模迅速擴大,質(zhì)量問題日益凸顯,引起教育界及社會各界的關(guān)注[6]。質(zhì)量管理系統(tǒng)的功能是對高校研究生培養(yǎng)質(zhì)量保障系統(tǒng)的具體組織與執(zhí)行,它直接決定了研究生培養(yǎng)質(zhì)量保障系統(tǒng)功能的發(fā)揮。
2.2.1 研究生培養(yǎng)中期考核培養(yǎng)過程的督導(dǎo)包括導(dǎo)師遴選、培養(yǎng)條件、培養(yǎng)方案、課程設(shè)置等的監(jiān)督、檢查,重點是中期考核。實施中期考核是研究生培養(yǎng)過程的重要環(huán)節(jié),中期考核未達標者,可給予一定形式的警示,令其限期達標。
2.2.2 對生物化學(xué)與分子生物學(xué)培養(yǎng)方案與研究生培養(yǎng)計劃的審查與督導(dǎo)審查與督查是督導(dǎo)工作的重點。一方面對其培養(yǎng)方案進行審查,另一方面查閱所選學(xué)位點的研究生培養(yǎng)計劃,重點審查其培養(yǎng)目標是否合適,課程設(shè)置與安排是否合理等。
2.2.3 加強教學(xué)與管理研究生部加強學(xué)籍管理、宏觀管理、質(zhì)量檢查與評估等工作,全面監(jiān)督課程設(shè)置、教學(xué)實施、成績考核、論文評審、學(xué)位答辯等工作。
2.2.4 學(xué)位論文質(zhì)量監(jiān)控是重中之重學(xué)位論文監(jiān)控包括開題報告、論文把關(guān)、質(zhì)量評定、論文質(zhì)量等級及學(xué)位授予。督導(dǎo)的重點是檢查畢業(yè)論文質(zhì)量,進一步完善論文“盲審”制度能更好地確保畢業(yè)論文質(zhì)量。①開題報告質(zhì)量監(jiān)控:開題報告是提高論文質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。開題報告重點檢查文獻是否滿足論文課題的要求、有無書面報告書等。中期的學(xué)術(shù)報告或階段總結(jié)重點檢查論文進展情況、后期計劃、存在問題及指導(dǎo)小組人員的評議意見,以促進論文質(zhì)量的提高。②學(xué)位論文質(zhì)量監(jiān)控:研究生學(xué)位論文水平是評估研究生質(zhì)量的重要指標之一,必須加強對研究生學(xué)位論文的質(zhì)量監(jiān)控與督導(dǎo)。學(xué)位論文的質(zhì)量監(jiān)控重點是檢查論文質(zhì)量,協(xié)助研究生部對論文進行質(zhì)量抽查,將該部分論文送予外校專家進行雙盲審查,查閱專家評審意見,并參加論文答辯會,提出意見,供導(dǎo)師、管理部門參考和質(zhì)量抽查,從而保證論文質(zhì)量。
2.2.5 開展對生物化學(xué)與分子生物學(xué)導(dǎo)師的督導(dǎo)工作著重從研究生的課堂、教學(xué)、文獻綜述、開題報告、論文中期檢查、學(xué)術(shù)活動、學(xué)術(shù)交流、學(xué)位論文質(zhì)量與論文答辯等方面對導(dǎo)師工作進行督導(dǎo)檢查。
本文通過對生物化學(xué)與分子生物學(xué)專業(yè)研究生培養(yǎng)過程存在問題的分析,圍繞加強研究生培養(yǎng)過程管理、全面提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量,從控制的重點、手段和主體等方面提出了進一步實施研究生培養(yǎng)質(zhì)量監(jiān)督控制的相關(guān)措施,以期對研究生培養(yǎng)工作有所裨益。
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[5]湯磊.醫(yī)學(xué)碩士生課程教學(xué)質(zhì)量評價模型實證研究[J].醫(yī)學(xué)教育探索,2004,3(1):47.
二、研究領(lǐng)域
長期從事于金融衍生產(chǎn)品設(shè)計、定價及軟件化,量化交易策略及高效金融數(shù)值算法研究。任中國期貨業(yè)協(xié)會第一屆、第二屆“全國高校金融期貨與衍生品知識競賽”命題及組卷專家。“人大經(jīng)濟論壇學(xué)者訪談”嘉賓。上海期貨與衍生品研究院專家?guī)斐蓡T。The European Journal of Finance及《管理科學(xué)學(xué)報》審稿人。現(xiàn)主持國家自然科學(xué)基金面上項目《復(fù)雜衍生產(chǎn)品的蒙特卡洛定價方法研究》。
三、研究成果
劉強教授在國際上提出美式期權(quán)正則最小二乘蒙特卡洛定價法(canonical least-squares Monte Carlo method)、美式期權(quán)正則隱含二叉樹定價法、已知紅利股票期權(quán)節(jié)點重合二叉樹定價法(對Hull經(jīng)典教材《期權(quán)、期貨及其他衍生品》內(nèi)容的一個修正)、非線性損益靜態(tài)復(fù)制的三種最優(yōu)近似方法及可轉(zhuǎn)換債券或有贖回權(quán)的條件概率近似定價法等。
在國際頂級金融衍生產(chǎn)品學(xué)術(shù)期刊Journal of Futures Markets上獨立三篇,其國際金融論文已經(jīng)被引用30次(谷歌學(xué)者)。社會科學(xué)研究網(wǎng)絡(luò)(SSRN)上存放其13篇工作論文,其中多篇論文曾名列“下載前十”目錄。在二十七萬多SSRN作者中其當前總下載排名為7287位。攻讀博士及博士后研究期間,發(fā)表七篇化學(xué)頂級學(xué)術(shù)期刊論文,已經(jīng)被引用619次(谷歌學(xué)者)。
四、主要論著
[1] Pricing American options by canonical least-
squares Monte Carlo[M].Journal of Futures Markets,2010.
[2] Optimal approximations of nonlinear payoffs in static replication[J].Journal of Futures Markets,2010(30).
[3] Liu Qiang and Shuxin Guo:Canonical distribution, implied binomial tree,and the pricing of American options[J].Journal of Futures Markets,2013(33).
[4] Liu Qiang and Shuxin Guo:Variance-constrained canonical least-squares Monte Carlo:An accurate method for pricing American options[J].North American Journal of Economics and Finance,2014(28).
[5] Yuan,Xinyi,Wei Fan and Qiang Liu:China’s securities markets:Challenges,innovations,and the latest developments,in Asia-Pacific Financial Markets:Integra-
tion,Innovation and Challenges(Kim,S.-J. and M. McKenzie eds)[M].International Finance Review (Elsevier book series),2008.
中圖分類號:O641-4 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)05(b)-0204-01
結(jié)構(gòu)化學(xué)是用量子力學(xué)原理和現(xiàn)代物理方法,從微觀的角度來研究原子、分子和晶體微觀結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的學(xué)科。結(jié)構(gòu)化學(xué)是現(xiàn)代化學(xué)的一個重要分支,其基本理論和基本內(nèi)容是無機化學(xué)、有機化學(xué)等基礎(chǔ)化學(xué)的重要理論基礎(chǔ)。所以,通過結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的學(xué)習(xí),不僅要讓學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)化學(xué)的具體知識,而且還要讓學(xué)生深刻理解“結(jié)構(gòu)決定物性”這一基本原理。
近幾年來,作者所在學(xué)校為貫徹“少而精、精而新”的原則,課程體系不斷調(diào)整,各類課程教學(xué)學(xué)時數(shù)不斷減少,在這種新形勢下如何提高結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量成為教學(xué)管理工作者和教師首要解決的問題。作者結(jié)合多年從事結(jié)構(gòu)化學(xué)課程教學(xué)積累的經(jīng)驗,重新優(yōu)化了結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的課程體系和教學(xué)內(nèi)容、在此基礎(chǔ)上對教學(xué)方法進行了改革,旨在要使學(xué)生不僅學(xué)會從微觀層次看問題,拓展思路,抓住問題本質(zhì),而且還要提升學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力,以利于素質(zhì)教育和人才培養(yǎng),更好地順應(yīng)社會需要。
1 優(yōu)化課程內(nèi)容體系
依據(jù)系統(tǒng)論對結(jié)構(gòu)化學(xué)課程內(nèi)容體系進行了進一步的優(yōu)化、重組和精練。首先,刪除原教材中陳舊落后的知識內(nèi)容,增加新知識的內(nèi)容。將原有的內(nèi)容體系向環(huán)境、生命、材料、能源等科學(xué)領(lǐng)域適當?shù)財U展,實現(xiàn)與現(xiàn)代化學(xué)理論前沿的密切接軌。其次,建立新的知識系統(tǒng),優(yōu)化知識結(jié)構(gòu),將知識點按物質(zhì)系統(tǒng)層次重新組織,將知識點組成知識鏈、構(gòu)成知識網(wǎng)。通過整合、精簡、豐富、優(yōu)化課程內(nèi)容體系,實現(xiàn)對教學(xué)內(nèi)容更深刻的理解,建立更完善的理論體系。
通過內(nèi)容體系的優(yōu)化,使教師和學(xué)生更加明確電子構(gòu)型和幾何構(gòu)型是結(jié)構(gòu)化學(xué)的兩條主線;更加有利于結(jié)構(gòu)化學(xué)量子理論和原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵理論和分子結(jié)構(gòu)、點陣理論和晶體結(jié)構(gòu)三種理論和三類結(jié)構(gòu)的講授;更加有利于學(xué)生打好量子化學(xué)基礎(chǔ)、對稱性原理基礎(chǔ)和結(jié)晶化學(xué)基礎(chǔ)三方面的基礎(chǔ)。
2 改革教學(xué)方式、方法
2.1 重視多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)
掌握結(jié)構(gòu)化學(xué)知識和原理不能脫離實驗,借助于計算機技術(shù),學(xué)生將能“走進”原子、分子和固體內(nèi)部,探索微觀世界的奧妙。計算機技術(shù)對結(jié)構(gòu)化學(xué)的重要作用之一,就是把真實的微觀世界中的抽象性在虛擬世界里具體化,顯著改進教學(xué)效果,這也是結(jié)構(gòu)化學(xué)多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的魅力。
在多媒體教學(xué)基礎(chǔ)上,我們進一步實施網(wǎng)絡(luò)教學(xué),編寫出適合于現(xiàn)代遠程教育的網(wǎng)絡(luò)課件,使結(jié)構(gòu)化學(xué)多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)走向更為完美的境界。在教學(xué)模式上,進一步發(fā)揮學(xué)生為認知主體的作用,有利于學(xué)生自主安排學(xué)習(xí)時間和進度,能使學(xué)生得到最好的指導(dǎo),及時獲得最新知識。與此同時,我們進行了結(jié)構(gòu)化學(xué)的教學(xué)平臺建設(shè),在教學(xué)平臺中開設(shè)精典試題庫、在線輔導(dǎo)答疑、仿真模擬實踐等項目,為實現(xiàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)和自主、探索性學(xué)習(xí)創(chuàng)造條件。
2.2 設(shè)置課程論文撰寫環(huán)節(jié)
設(shè)置課程論文不僅可以讓學(xué)生在搜尋研究對象、研究范圍時,對以前的專業(yè)知識進行回顧和分析,還可以引發(fā)學(xué)生對化學(xué)知識、原理和現(xiàn)象進行思考。比如,我們設(shè)置的課程論文:三個著名實驗—— 黑體輻射、光電效應(yīng)與波爾原子光譜的思考。通過該課程論文的撰寫可以讓學(xué)生知道,既要掌握好傳統(tǒng)知識,又要不為它所束縛,要從反常現(xiàn)象中產(chǎn)生新思維,開創(chuàng)新領(lǐng)域。通過“晶體結(jié)構(gòu)”這部分傳統(tǒng)內(nèi)容的講解我們設(shè)置的課程論文:準晶和非晶態(tài)材料的發(fā)展與應(yīng)用。該課程論文可以使學(xué)生接觸相關(guān)領(lǐng)域的最新知識,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和研究興趣。
課程論文撰寫環(huán)節(jié)的設(shè)置還可為學(xué)生畢業(yè)論文研究階段所需要的邏輯思維和論文寫作打下基礎(chǔ)。當然,在指導(dǎo)學(xué)生進行課程論文研究時,不僅要講授一般論文的寫作格式,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維,提高學(xué)生的書面表達能力,形成一般論文的寫作規(guī)范;還要注意講述一般科學(xué)研究的方法和步驟,科學(xué)工作者所應(yīng)具備的科學(xué)道德,全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
2.3 成立科研興趣小組
為了鼓勵學(xué)生在結(jié)構(gòu)護化學(xué)的學(xué)習(xí)過程中有一個思考與深化,接受與發(fā)展的時間流程。我們將有興趣的同學(xué)組織在一起,成立科研興趣小組,通過科學(xué)研究過程提高課堂教學(xué)的效果與質(zhì)量。這種做法可以突破課堂教學(xué)時間和空間的束縛,讓學(xué)生提出問題并設(shè)立課題進行研究,或讓學(xué)生直接參與老師的科研課題(通常是將課題拆解成幾個子課題)研究。具體做法:一是讓學(xué)生就某一部分內(nèi)容,通過查閱文獻,嘗試提出問題,老師確定具有可行性后,以學(xué)生科研項目的形式進行專門研究,教師適時給予專門性指導(dǎo)。二是將老師承擔的科研課題進行拆解,拆分成幾個相對獨立的子課題,針對學(xué)生的各自特長分派給學(xué)生,在整個研究過程中,課題組的老師全程參與指導(dǎo)。這樣的模式不僅有利于學(xué)生將課堂中學(xué)到的知識進行延伸并拓展,而且有利于激發(fā)學(xué)生的探索熱情和求知的欲望,培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)合作的素養(yǎng),提升學(xué)生的思維能力和創(chuàng)造能力。
2.4 教師科研成果引入課堂
大量的研究結(jié)果表明,教師的科研和教師的教學(xué)效果之間呈現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。作為一位高校教師,在開展教學(xué)活動中,完全依照傳統(tǒng)教學(xué)模式進行教學(xué),無法將最新的知識和新技術(shù)傳授給學(xué)生,不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,也不利于學(xué)生實踐能力的提升。因此,教師要通過加強科研實踐,緊跟學(xué)科研究的最新動態(tài),將科研成果引入教學(xué)課堂,才能在教學(xué)中很自然地、潛移默化地用科研所必需的實踐精神和創(chuàng)造精神去感染學(xué)生,才能使學(xué)生受到鼓舞、得到啟迪,才能使自己的課堂內(nèi)容具有豐富性、代表性、創(chuàng)造性和啟發(fā)性。
3 結(jié)論
通過對課程內(nèi)容體系的優(yōu)化,使教師和學(xué)生更加明確了電子構(gòu)型和幾何構(gòu)型是結(jié)構(gòu)化學(xué)的兩條主線;通過對教學(xué)方式方法的改革,拓展了學(xué)生的思路、提升了學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力、提出問題和解決問題的能力,是培養(yǎng)出來的學(xué)生更加順應(yīng)社會的需要。
參考文獻
[1] 徐志廣.結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中設(shè)置課程論文初探[J].數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志,2007,20(3):424-425.
“兩彈一星功勛獎?wù)隆钡墨@得者有很多,錢學(xué)森、錢三強、郭永懷等名字為許多人所熟知,但也有很多人隱身在了集體的身后,彭桓武便是其中一位。
彭桓武師從名家,在清華大學(xué)讀研究生期間,他師從中國理論物理奠基人之一周培源教授,并以優(yōu)異的課業(yè)成績獲得周教授的賞識。之后他曾在英國愛丁堡大學(xué)理論物理系學(xué)習(xí)期間,師從世界量子力學(xué)奠基人之一、著名物理學(xué)家馬克思?玻恩(Max Born),成為玻恩的第一個中國學(xué)生,并得到了玻恩教授的認可。玻恩教授曾在寫給愛因斯坦的信中,多次提到他的得意門生彭桓武。
1941年,玻恩教授將彭桓武推薦到了諾貝爾物理學(xué)獎獲得者薛定諤擔任所長的愛爾蘭都柏林高等研究院理論物理研究所從事博士后研究。20世紀40年代初,彭桓武在愛爾蘭都柏林物理研究所從事研究期間,與量子化學(xué)的創(chuàng)始人之一W?海特勒和愛爾蘭數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家哈密頓合作,發(fā)表了一系列有關(guān)介子場的研究成果,并最終形成了以三人姓氏頭字母命名的HHP理論,首次對宇宙線的能量分布和空間分布進行了解釋。借助HHP理論,彭桓武在國際物理學(xué)界獲得了越來越多學(xué)者的認可,并在33歲時成為愛爾蘭皇家科學(xué)院院士。
但彭桓武最終還是義無返顧地放棄了在歐洲光明的發(fā)展前景,回到中國從事科學(xué)研究工作,并在中國原子彈和氫彈研發(fā)的過程中發(fā)揮了極為重要的作用。但在兩彈研制成功后,他便悄然隱身于“集體”的身后,直到1999年才獲得“兩彈一星功勛獎?wù)隆薄?/p>
最具影響力的華人科學(xué)家――楊振寧
即使不太關(guān)注科學(xué)界動態(tài)的人,也不會對楊振寧這個名字感到太陌生。美國物理學(xué)家、諾貝爾獎得主,賽格瑞(E. Segre)曾評價楊振寧為20世紀繼愛因斯坦和費米之后,第三位具有全面的知識和才能的“物理學(xué)全才”。
原籍中國安徽的楊振寧,在1944年從西南聯(lián)合大學(xué)研究生畢業(yè)之后赴美留學(xué),并在芝加哥大學(xué)獲得博士學(xué)位。之后,楊振寧留在美國發(fā)展,曾在芝加哥大學(xué)、普林斯頓大學(xué)和紐約州立大學(xué)石溪分校等科研院所從事教學(xué)和研究工作。
1957年,楊振寧因與另一華裔科學(xué)家李政道合作提出的“弱相互作用中宇稱不守恒理論”,而共同獲得了諾貝爾物理學(xué)獎,兩人成為最早獲得諾貝爾獎的華人。楊振寧還率先與米爾斯(R.L.Mills)提出了“楊-米爾斯方程”,并與巴克斯特(R.Baxter)創(chuàng)立了“楊振寧-巴克斯特方程”。
1971年,出國已27年之久的楊振寧回國訪問,之后在推動中美的科學(xué)文化交流方面做出了一定的貢獻。
多才多藝的物理學(xué)大師――王竹溪
作為中國熱力學(xué)統(tǒng)計物理研究的開拓者,王竹溪在促進中國物理學(xué)研究發(fā)展的過程中所發(fā)揮的作用是不容置疑的,他在表面吸附、超點陣統(tǒng)計理論和植物細胞的吸水等方面都做過許多工作,對推動我國物理學(xué)研究、傳播和交流都做出了卓越的貢獻。
王竹溪初進清華研究院,便跟隨周培源教授研究湍流理論。周培源對王竹溪十分器重,借量子力學(xué)的奠基人英國理論物理學(xué)家狄拉克到中國訪問之際,他通過狄拉克將王竹溪推薦給了劍橋大學(xué)的R.H.福勒教授。于是,1935年王竹溪便前往劍橋大學(xué)跟隨福勒做統(tǒng)計物理研究,并于1938年以《吸附理論及超晶格理論的一個推廣》為畢業(yè)論文獲得博士學(xué)位,隨后便回國擔任清華大學(xué)教授一職。
從英國學(xué)成歸國后,王竹溪先后在清華和北大執(zhí)教40多年,而執(zhí)教的課程也是從低年級物理到高年級物理,直至研究生的專門課程悉數(shù)囊括。他教過的學(xué)生更是達數(shù)千人之多,其中不乏多名杰出的物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎獲得者,同樣是“清華四杰”之一的楊振寧就是其中之一。楊振寧曾坦言,“王先生把我引進了物理的這一領(lǐng)域。”
王竹溪在物理學(xué)研究和教學(xué)方面所作出的貢獻是有目共睹的,但很少人知道這個大物理學(xué)家其實在文字上還很有造詣。他不僅發(fā)明了漢字的新部首檢字法,而且憑借一己之力獨自編纂了《新部首大字典》。
“應(yīng)用數(shù)學(xué)之父”――林家翹
1937年畢業(yè)于清華大學(xué)物理系的林家翹,曾于1939年與郭永懷、錢偉長等人同期考取庚子賠款留英公費生,但因時局動蕩,最終未能成行。直到1940年,林家翹才獲得了赴加拿大多倫多大學(xué)深造的機會,并在獲得碩士學(xué)位后,前往美國加州理工學(xué)院攻讀博士。
中圖分類號:TE624.82文獻標識碼:A
Development of High Temperature Antioxidant
ZHANG Hui, DUAN Qing-hua, LI Xin-hua
(Research Institute of Petroleum Processing, SINOPEC, Beijing100083, China)
Abstract:Based on the structure-activity relationship of antioxidant molecules, a sulfur-containing phenol antioxidant was designed in the existing knowledge on the antioxidant system. The synergistic effect of both phenol and diphenylamine antioxidants was studied and the proportion of them was determined. The result of passing ASTM Sequence Ⅲ showed that the high temperature antioxidant can meet the demand of high grade internal combustion engine oil.
Key words: antioxidant; phenol; alkyl diphenylamine
0引言
環(huán)保、節(jié)能是推動內(nèi)燃機油升級換代的主要驅(qū)動力,隨著排放法規(guī)的不斷嚴格,對發(fā)動機排放的要求也越來越苛刻,從而大大加快了內(nèi)燃機油升級換代的步伐。ILSAC(國際油規(guī)格委員會)于2009年底通過了最新的汽油機油規(guī)格GF-5,對內(nèi)燃機油中的磷含量,硫含量做出了新的限制,其中,磷含量要求介于006%~008%,硫含量不大于06%;同時對油品的黏度增長、沉積物重量的要求也越來越高。例如,TEOST MHT-4中沉積物重量從GF-2規(guī)格的45 mg變?yōu)镚F-4規(guī)格的35 mg,直至GF-5規(guī)格的30 mg;高溫?zé)嵫趸瘡蘑驟臺架試驗逐步升級為ⅢF、ⅢG,臺架評定中油溫也越來越高,而黏度增長變化率從375%下降為275%、150%[1-3]。
更高的使用溫度,更大的NOx含量,對油品的抗氧化性能要求更為苛刻,這對輔助型抗氧劑提出了新的要求;為滿足高檔內(nèi)燃機油的發(fā)展,研制一種新型高溫抗氧劑是十分必要的。
1高溫抗氧劑的設(shè)計
針對內(nèi)燃機油的發(fā)展趨勢,必然要根據(jù)其使用特點,來對抗氧劑展開針對性的研究。內(nèi)燃機油對抗氧劑的要求,正是我們開發(fā)新型抗氧劑的著力點。
1.1高溫抗氧劑類型的確定
隨著環(huán)保要求的提高,大力發(fā)展低硫酸鹽灰分、低磷、低硫(Low-sulphated Ash, Phosphorus and Sulphur,低SAPS)油已成為高檔油研究領(lǐng)域中的一個重要趨勢[4]。作為輔助型抗氧劑,一般宜選用無灰型抗氧劑。常用的無灰型抗氧劑包括烷基化二苯胺(ADPA)和屏蔽酚類抗氧劑(HP),二者均為自由基中止劑,能夠有效地捕捉自由基。二者具有較好的協(xié)同效應(yīng),能夠有效地提高油品的抗氧化性能[5],見圖1。
在配方中的使用發(fā)現(xiàn):胺類抗氧劑能有效控制油品黏度增長,酚類抗氧劑能減少沉積物的生成,二者復(fù)配具有較好的協(xié)同效應(yīng)。此種復(fù)配方式在GF-3級別汽油機油,甚至在柴油機油中得到廣泛使用,并且也可作為抗氧性能補強劑調(diào)合于油品之中[6],見圖2。
1.2含硫組分的引入
現(xiàn)代內(nèi)燃機油要求基礎(chǔ)油具有特別好的氧化安定性和很高的黏度指數(shù),以滿足日益苛刻的使用性能要求。傳統(tǒng)的溶劑精制基礎(chǔ)油已難以滿足這一要求,Ⅱ類、Ⅲ類加氫油甚至聚α-烯烴合成油(PAOs)成為必然要求[7]。深加工工藝導(dǎo)致油品中天然抗氧組分的缺失,而且研究也發(fā)現(xiàn)加氫基礎(chǔ)油對含硫類抗氧劑具有良好的感受性[8-9]。同時油品中對磷含量的限制,導(dǎo)致二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)劑量減少,需補加具有過氧化物分解功能的添加劑。因此,考慮在酚類抗氧劑中引入硫元素,來提高油品的抗氧化性能。大量研究已經(jīng)表明,含有一個硫醚基抗氧化官能團的屏蔽酚化合物,既能通過酚羥基均裂脫氫與ROO?反應(yīng)來終止烴類分子的鏈式氧化反應(yīng),又可以通過硫醚基將ROOH分解為ROH,從而產(chǎn)生自協(xié)同抗氧效應(yīng),使含硫屏蔽酚具備比無硫屏蔽酚更優(yōu)秀的抗氧化活性[5],見圖3。
1.3高溫概念的引入
內(nèi)燃機尺寸小型化、高速度、重負荷和大功率的發(fā)展趨勢使得油品的使用溫度越來越高,同時從臺架試驗的要求也可以看出,程序ⅢG、ⅥD等臺架的試驗溫度相比以前的程序Ⅲ、Ⅵ等臺架試驗,溫度逐步走高,這就要求輔助抗氧劑具有良好的熱穩(wěn)定性。而塑料用抗氧劑具有較高的熱分解溫度和顏色穩(wěn)定性,可以作為進行結(jié)構(gòu)篩選的參考對象。而常用的屏蔽酚型塑料抗氧劑通常為雙酚甚至多酚結(jié)構(gòu),具有較大的分子量。因此,可考慮含硫的雙酚類抗氧劑。
1.4分子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造
目前,計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展和量子化學(xué)理論的完善,使得分子模擬技術(shù)日臻成熟,為我們從分子和原子水平上深入研究屏蔽酚的分子結(jié)構(gòu)差異提供有效途徑。因此,可以通過計算機實驗的方法,獲得屏蔽酚的分子結(jié)構(gòu)與抗氧化性能內(nèi)在關(guān)系的系統(tǒng)認識,這對于指導(dǎo)設(shè)計開發(fā)新型屏蔽酚抗氧劑,優(yōu)化高檔內(nèi)燃機油配方體系和加快產(chǎn)品的研發(fā)進程,均具有重要的理論價值和實際意義[10]。
定量結(jié)構(gòu)活性關(guān)系(Quantitative Structure-Activity Relationship,QSAR)或者定量結(jié)構(gòu)性能關(guān)系(Quantitative Structure-Property Relationship,QSPR)方法能夠用數(shù)學(xué)方程來描述化合物的活性(或性能)與反映分子結(jié)構(gòu)特征的參數(shù)之間的定量關(guān)系,從而將化合物的微觀結(jié)構(gòu)與其宏觀性質(zhì)成功地聯(lián)系在一起[11]。
參考現(xiàn)有含硫屏蔽酚的構(gòu)效關(guān)系理念[12-13],采用DFT方法優(yōu)化得到含硫屏蔽酚分子的最低能量構(gòu)象,詳細分析其幾何結(jié)構(gòu)、Mulliken電荷布局和前線分子軌道性質(zhì),計算含硫屏蔽酚分子的BDE(O-H)。通過對含硫屏蔽酚的結(jié)構(gòu)性能關(guān)系進行系統(tǒng)的量子化學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)BDE(O-H)越小,其酚羥基捕獲ROO?的反應(yīng)活性越高,高溫抗氧化性能越強;含硫屏蔽酚中的硫醚基可以將ROOH分解為相應(yīng)的醇類化合物,而自身則被氧化生成亞砜或砜,在此反應(yīng)過程中,硫醚基作為電子供給體,其提供電子的能力與含硫屏蔽酚分子分解ROOH的反應(yīng)活性密切相關(guān)。S原子所帶Mulliken負電荷數(shù)的多少,反映了其周圍電子密度的相對高低,可以表征硫醚基提供電子能力的強弱。S原子的Mulliken負電荷數(shù)越多,說明硫醚基提供電子的能力相對越強。對于含硫屏蔽酚而言,較小的BDE(O-H)和較多的S原子Mulliken負電荷,有利于酚羥基和硫醚基同時發(fā)揮較強的反應(yīng)活性,在捕獲ROO?的同時,也可以分解ROOH,從而顯著改善高溫抗氧化性能[10]。
因此,從改善抗氧化性能的角度出發(fā),應(yīng)該設(shè)計開發(fā)具有如下特點的含硫屏蔽酚:S原子Mulliken負電荷較多、O-H鍵解離能較低,這為新型屏蔽酚抗氧劑的開發(fā)提供了明確的方向。
2目標產(chǎn)物的合成
2.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
參考分子模擬計算結(jié)果的設(shè)計理念,結(jié)合實際使用情況,設(shè)計出如下分子結(jié)構(gòu)的含硫雙酚型抗氧劑,見圖4。
2.2反應(yīng)原理
高溫酚型抗氧劑的合成以屏蔽酚型抗氧劑和含硫化合物為原料,在催化劑作用下,合成含硫酚型抗氧劑SHP。
2.3產(chǎn)品制備
通過正交設(shè)計試驗,對合成產(chǎn)品的原料配比、催化劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等進行了考察,優(yōu)化了反應(yīng)條件,合成產(chǎn)品中有效組分含量超過90%[14-16]。但所得產(chǎn)物為黏稠液態(tài)產(chǎn)物,不僅含有目標產(chǎn)物,也包括未反應(yīng)原料、少量的副產(chǎn)物和反應(yīng)所用的催化劑。因此,為得到純度相對較高的產(chǎn)品,需要對產(chǎn)品進行精制處理。
選用Waters DELTA600液相色譜,C18硅膠色譜柱,流動相為甲醇,流速為1 mL/min,吸收波長為254 nm[17]。其具體譜圖見圖5。
從圖6可以看出,精制后產(chǎn)品中目標產(chǎn)物的含量達到了99%以上。表明精制工藝具有良好的效果。
3性能評定及臺架數(shù)據(jù)
3.1合成產(chǎn)品熱穩(wěn)定
采用熱失重(TGA)分析法,在氮氣氣氛下加熱合成樣品。TGA分析法是使樣品處于程序控制的溫度下,觀察樣品的質(zhì)量隨溫度的函數(shù)。從產(chǎn)品的TGA圖上,可以看出隨溫度的上升,失重逐漸增大,一直到570 ℃左右,達到了完全失重,具體結(jié)果見圖7。
3.2復(fù)合產(chǎn)品抗氧劑性能
將含硫酚型抗氧劑與胺類抗氧劑進行復(fù)合,并進行了氧化誘導(dǎo)期(RBOT法)的評定。試驗所用基礎(chǔ)油為上海6#加氫油,加劑量為03%,具體結(jié)果見圖8。
從圖8可以看出,含硫屏蔽酚效果要優(yōu)于屏蔽酚;復(fù)合抗氧劑的氧化誘導(dǎo)期均要明顯優(yōu)于單劑,這表明酚胺復(fù)合具有良好的協(xié)同效應(yīng)。
3.3復(fù)合抗氧劑在SL和CH-4配方中抗氧性能評價
程序ⅢF臺架試驗用于評定汽油機油的高溫氧化及抗磨性能,其指標包括機油變稠、漆膜沉積物、機油消耗和發(fā)動機磨損。其采用通行的GM 3800系列ⅡV-6發(fā)動機,其試驗時間為90 h,具體結(jié)果見表1。
3.4復(fù)合抗氧劑在SM配方中的性能評定
將復(fù)合抗氧劑RAO和其他參比劑以同等劑量加入到SM配方中,進行抗氧性能實驗室評價,其中TFOUT采用ASTM D4742方法進行,試驗溫度160 ℃,氧化誘導(dǎo)期實驗溫度為210 ℃,具體結(jié)果見表4。
3.5復(fù)合抗氧劑在SM配方中抗氧性能評價
選用RAO復(fù)合高溫氧劑,調(diào)合成SM級別汽油機油,進行臺架試驗[18],具體結(jié)果見表5。
上述結(jié)果表明,含硫酚酯型抗氧劑與胺類抗氧劑復(fù)合所得抗氧劑在油品的高溫抗氧化能力方面具有良好表現(xiàn)。
4復(fù)合抗氧劑的理化指標
所得最終產(chǎn)品為酚胺復(fù)合產(chǎn)品,兩種類型抗氧劑復(fù)合具有良好的協(xié)同作用,在提高油品的抗氧化能力方面具有顯著效果,為保證產(chǎn)品的質(zhì)量,對復(fù)合產(chǎn)品的理化指標進行了分析,具體結(jié)果見表6。
5結(jié)論
(1)根據(jù)內(nèi)燃機油發(fā)展趨勢,結(jié)合分子模擬手段,確定了合成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),優(yōu)化產(chǎn)品合成工藝,合成目標產(chǎn)品。
(2)復(fù)合抗氧劑產(chǎn)品性能指標穩(wěn)定,采用RBOT、TFOUT、PDSC等方法對產(chǎn)品和復(fù)合抗氧劑相關(guān)性能進行評價,結(jié)果表明高溫抗氧劑具有較好的抗氧性能。
(4)在SL汽油機油、CH-4柴油機油中通過相關(guān)臺架試驗;在SM汽油機油中,通過程序ⅢG臺架試驗,滿足了高檔內(nèi)燃機油的發(fā)展需求。
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一影響大學(xué)生對化學(xué)課興趣不高的原因
1意識不到化學(xué)的重要性
化學(xué)在不斷地發(fā)展,物質(zhì)在不斷地豐富,化學(xué)對社會生活發(fā)展的作用越來越大,同時背負的偏見和誤解也越來越沉重。食品中毒、環(huán)境污染等,被認為與化學(xué)緊密關(guān)聯(lián),“毒害”、“污染”就逐漸成為了化學(xué)的代名詞。
同時,高校擴招和就業(yè)壓力增加令當代大學(xué)生變得十分“功利”。英語等級證、計算機證、各種專業(yè)資格證,學(xué)生會和社團的經(jīng)歷,才是求職、考研或出國的“敲門磚”。他們關(guān)心的不再是科學(xué)素養(yǎng),而是這門課程對找工作有無用處。錯不在學(xué)生,責(zé)任在社會,經(jīng)濟騰飛了,物質(zhì)豐富了,精神素養(yǎng)跟不上,某些人社會價值觀發(fā)生扭曲和變形,金錢成為衡量一切的標準。
2專業(yè)針對性不夠,教學(xué)與生產(chǎn)實踐脫鉤
大化教材包括三大結(jié)構(gòu)(原子、分子、晶體),四大平衡(酸堿、沉淀、氧-還和配位)、和化學(xué)與環(huán)境等篇章。在30-40學(xué)時要講清楚這些內(nèi)容絕非易事。對于材料、化工、采礦、地質(zhì)、生物、環(huán)境、機械等非化類工科專業(yè),不同專業(yè)都有其特點。因此針對不同專業(yè),教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置也應(yīng)有所側(cè)重和取舍。教師應(yīng)充分了解學(xué)生的專業(yè)課設(shè)置以及化學(xué)知識在他們未來工作中的應(yīng)用情況。
與高中相比,大學(xué)化學(xué)難度增加,論述更深入,理論性更強,如不與生產(chǎn)實際掛鉤,一味照本宣科會顯得枯燥死板。譬如,原子結(jié)構(gòu)中薛定諤方程對電子運動狀態(tài)的描述,運用高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)和量子化學(xué)的知識,學(xué)生感覺很抽象。如應(yīng)用多媒體Flash能增強學(xué)生對微觀領(lǐng)域的理解能力。學(xué)時數(shù)的大幅削減也限制了課堂的延伸和拓展。如能結(jié)合化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域最新進展、生活化學(xué)、生命現(xiàn)象或?qū)W生所學(xué)專業(yè)與化學(xué)結(jié)合的實例,能讓課堂鮮活有趣。
3授課形式單一,教學(xué)方法有待改進
高校擴招至今,大化課堂采用大班教學(xué),人數(shù)150到200不等,課堂通常以教師講授為主,多媒體課件雖紅紅綠綠,熱熱鬧鬧,但若教師一貫“單口相聲”,課件一翻到底,課堂就會疲勞,出現(xiàn)學(xué)生瞌睡和玩手機現(xiàn)象,效率低,何談興趣。教師應(yīng)盡量采取多元化的授課方式,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有效調(diào)動積極性;要求學(xué)生預(yù)習(xí),適應(yīng)信息大容量、快節(jié)奏課堂;創(chuàng)設(shè)情境和提示新舊知識之間聯(lián)系,幫助學(xué)生建構(gòu)當前所學(xué)知識的意義;利用教學(xué)相長原則,加強學(xué)習(xí)效果反饋;充分挖掘課堂互動元素,創(chuàng)造“滿堂生輝”的效果。
二培養(yǎng)大學(xué)生對化學(xué)課程的興趣
1教師一定要有奉獻精神,熱愛教學(xué)
身為教師,先拷問自己,在教學(xué)上究竟付出了多少精力和心血?這是一個令人深思的問題。當大多數(shù)人都為科研項目和論文拼搏,還有誰愿意默默無聞的、不求名利鉆研教學(xué)方法,提高教學(xué)質(zhì)量。當今職稱評審制度都與項目和論文掛鉤。試問,連教師都心不在焉,學(xué)生怎么會有學(xué)習(xí)興趣呢。
真正優(yōu)秀的教師拒絕名韁利鎖的誘惑,渴望真誠的奉獻,以文化品味、智慧高度和人格深度來點燃學(xué)生們的熱情。真正優(yōu)秀的教師必定具有廣闊眼界和卓越的學(xué)識。講起課來縱橫捭闔,左右逢源,旁征博引,妙趣橫生,使學(xué)生如同進入一個遼闊、純凈甚至可以嗅到芬芳的知識王國,令學(xué)生流連忘返[3]。教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng),而在于激勵、喚醒、鼓舞,教師要努力調(diào)動一切積極因素使教學(xué)興趣盎然。
2積極宣傳化學(xué)的正面作用
為什么人們看到蘇丹紅、三聚氰胺、溫室效應(yīng)、臭氧空洞等事件或現(xiàn)象的時候,都會認為是化學(xué)出了問題呢?那是因為人在認識上出現(xiàn)了短視現(xiàn)象,由于目光只盯在事情的表面上,從而犯了以偏概全的錯誤。事實上,破壞自然、污染環(huán)境不是科技本身的錯。其實,所有這些事件或現(xiàn)象的發(fā)生,確實與化學(xué)有著緊密地聯(lián)系,運用化學(xué)知識能幫助我們分析和解決其中的問題。這正說明了化學(xué)與社會生活有著緊密的聯(lián)系。環(huán)境遭污染、人類健康受損,正是由于欠缺化學(xué)知識和其他知識而引起的。
圍繞化學(xué)與社會、生活、環(huán)境等方面挖掘人文素材,開展化學(xué)人文教育,希望能扭轉(zhuǎn)當下人們對化學(xué)認識和理解,激發(fā)人們對化學(xué)的熱情,提升全社會的化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)。讓學(xué)生通過接受歷史上優(yōu)秀化學(xué)家故事的熏陶,激勵和啟發(fā)學(xué)生按照客觀事物的規(guī)律做事,尊重客觀事實,腳踏實地,堅持真理,堅持原則,處處都追求表現(xiàn)自然的本質(zhì)和本性。
3改進教學(xué)方法,增強課堂趣味性
一是重視每一節(jié)課的導(dǎo)入。教育家于漪說:“要培養(yǎng)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,首先應(yīng)抓住導(dǎo)入課堂環(huán)節(jié)。一開課就把學(xué)生牢牢地吸引住,課的開始好比提琴家上弦,歌唱家定調(diào),第一音定準了,就為演奏和歌唱奠定了基礎(chǔ),上課也如此,第一錘就應(yīng)敲在學(xué)生的心靈上,象磁鐵一樣把學(xué)生牢牢地吸引住”。恰如其分的導(dǎo)入,仿佛給學(xué)生架起一座通往新知識的橋梁,把學(xué)生分散的注意力一下子集中起來,引起學(xué)生的好奇心,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望和學(xué)習(xí)興趣,使之處于積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)。要設(shè)計好一節(jié)課的導(dǎo)入,教師就必須深入理解和發(fā)掘教材,并從學(xué)生的實際出發(fā),靈活多樣地設(shè)計導(dǎo)入。導(dǎo)入方法很多,需要在實踐中不斷學(xué)習(xí)和總結(jié),譬如,以舊引新導(dǎo)入法、創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入法、懸念設(shè)疑導(dǎo)入法和對比效果導(dǎo)入法[4]等。
二是精心設(shè)計課堂,讓其妙趣橫生。斯賓塞提出“快樂教育”的思想,認為學(xué)習(xí)如果能給學(xué)生帶來精神上的滿足和快樂,即使無人督促,也能自學(xué)不輟。盧梭說:“無論做任何游戲,只要我們能夠使他們相信那不過是一場游戲,他們就會毫無怨言,甚至還會笑嘻嘻地忍受其中的痛苦,然而不這樣做,他們也許就會痛得淚流滿面的[4]。
在教學(xué)過程中,應(yīng)引“游戲”入課堂,設(shè)立“問題化學(xué)”、“化學(xué)探究”、“師生共同討論”、等活動,為學(xué)生形成積極主動的、多樣的學(xué)習(xí)方式進一步創(chuàng)造有利的條件。鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,養(yǎng)成獨立思考、積極探索的習(xí)慣,激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的興趣,注重啟發(fā)學(xué)生的化學(xué)思維。可就“化學(xué)是否環(huán)境污染的罪魁禍首”舉行一場辯論賽;魔術(shù)揭秘“為什么湖水從頂部向底部結(jié)冰”;可就“化學(xué)與太陽能”、“化妝品與化學(xué)”、“釀酒與化學(xué)”多個專題讓感興趣的學(xué)生查找資料、分組報告和撰寫論文;也可借鑒“開心辭典”等的益智節(jié)目,把教學(xué)內(nèi)容編成競賽題,學(xué)生搶答記分或當場評論表揚。通過競賽,使學(xué)生克服困難、取得成績,并給予獎勵,從而激起濃厚興趣。
三是加強教學(xué)與實踐的聯(lián)系。由毒奶粉事件提出“如何鑒定牛奶是否含有三聚氰胺”?由溫室氣體威脅北極熊的生存聯(lián)想“二氧化碳為什么會越來越多?它有什么用?怎么消除多余的二氧化碳”?由pH平衡聯(lián)系“胃中的抗酸劑”。與生活相關(guān)的化學(xué)令人興趣盎然:我們呼吸的空氣、保護臭氧層、未來的燃料:太陽能、食品的營養(yǎng)、婦女起居室中化學(xué)(化妝品、染發(fā)劑)等。
另外,區(qū)別對待不同的專業(yè)學(xué)生。針對化工和材料專業(yè),可重點講解陶瓷、光電、納米材料、低溫、高溫超導(dǎo)體等;而針對生物專業(yè),可著重闡述核磁共振成像、生命化學(xué)和基因工程,從蛀牙產(chǎn)生的原因、含氟牙膏的作用等。
總之,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的方法很多,需要整個社會大環(huán)境尊師重教,崇尚知識;需要廣大教師投入感情和精力,加強自身專業(yè)和人文素養(yǎng),致力于教學(xué)改革和研究,精心設(shè)計課堂,使學(xué)生在游戲中增長知識;也需要同學(xué)們志存高遠,重視基礎(chǔ),注重科學(xué)素養(yǎng)的提高。
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人才梯隊建設(shè)有序
在省教育廳和延安大學(xué)的共同支持和關(guān)懷下,經(jīng)過10多年的發(fā)展,實驗室從當初只有不到10人的研究隊伍逐漸發(fā)展成為一支年齡結(jié)構(gòu)合理,學(xué)歷層次較高,具有一定規(guī)模的創(chuàng)新性、研究性團隊。實驗室現(xiàn)有固定、客座研究員26人,其中教授10人,副教授10人,講師6人;博士5人,碩士11人;博士生導(dǎo)師4人(客座),碩士生導(dǎo)師8人。主要負責(zé)人、學(xué)術(shù)帶頭人有:
王繼武,男,1951年生,陜西府谷人,教授,碩士生導(dǎo)師,延安大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院院長,延安大學(xué)能源研究院院長, 陜西省化學(xué)反應(yīng)工程重點實驗室主任,陜西省科學(xué)技術(shù)協(xié)會委員, 延安市化學(xué)會理事長,主要從事化學(xué)工程教學(xué)及能源化工方面的研究,曾主持或參與國家自然科學(xué)基金、陜西省自然科學(xué)基金、陜西省重點實驗室重點科研基金、延安市石油化學(xué)工業(yè)發(fā)展規(guī)劃基金等項目20余項,在中國科學(xué)、化學(xué)學(xué)報、Chin.J.Chem、J.Mol. Struct等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇,出版著作2部;獲曾憲梓教育基金會高等師范院校優(yōu)秀教師三等獎1項、 陜西省人民政府優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎1項、 陜西省科學(xué)技術(shù)進步二等獎和三等獎各1項、陜西省高校科學(xué)進步一等獎1項、延安大學(xué)教學(xué)成果一等獎1項。
齊廣才,男,1955年生,陜西府谷人,教授,碩士生導(dǎo)師,延安大學(xué)教務(wù)處處長,延安市化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督站站長,陜西省化學(xué)反應(yīng)工程重點實驗室學(xué)術(shù)委員會委員,主要從事分析化學(xué)教學(xué)和新型催化材料的設(shè)計合成與譜學(xué)方面的科學(xué)研究。他曾主持或參與國家自然科學(xué)基金、陜西省自然科學(xué)基金、陜西省教育廳科研基金、陜西省重點實驗室重點科研基金等項目10余項,在高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報、應(yīng)用化學(xué)、Chin.J.Chem等學(xué)術(shù)期刊50余篇,出版著作2部;主持的“分析化學(xué)”課程被評為陜西省高等學(xué)校精品課程;獲陜西省政府高等學(xué)校優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎1項,陜西高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)三等獎2項,延安大學(xué)教學(xué)成果一、三等獎各1項。
李東升,男,1969年生,遼寧北票人,教授、博士、碩士生導(dǎo)師,延安大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院副院長,陜西省化學(xué)反應(yīng)工程重點實驗室學(xué)術(shù)委員會委員,主要從事物理化學(xué)教學(xué)及功能配合物、納米結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計與量子化學(xué)計算方面的科學(xué)研究。他曾主持或參與國家自然科學(xué)基金、教育部重點科研基金、陜西省自然科學(xué)基金等項目10余項,在Angew.Chem、Int.Ed、Eur.J. Inorg. Chem、Chin.J. Chem 等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文70余篇,出版著作2部;獲陜西省科技進步二等獎1項,陜西省人民政府優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎1項,延安市科技進步一等獎1項和延安市青年科技獎1項,并于2002年獲“延安十佳杰出青年”稱號。
研究領(lǐng)域突出應(yīng)用
化學(xué)反應(yīng)工程與能源化工領(lǐng)域:主攻煤、石油和天然氣等三大資源的綜合開發(fā)利用,針對西北地區(qū)自然資源的特點,進行化工工藝技術(shù)與氣液反應(yīng)理論、水煤氣轉(zhuǎn)化和煤的精煉等方面研究。
功能材料的開發(fā)研究:主要以無機功能配合物、無機非金屬材料、納米材料、高分子材料、發(fā)光材料、電極材料、生物醫(yī)學(xué)材料等為對象的相關(guān)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。
化學(xué)化工與生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的分析檢測和相關(guān)研究:主要包括以各類化學(xué)化工過程的跟蹤分析檢測、化學(xué)發(fā)光和生物傳感器等為主的相關(guān)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。
天然資源化學(xué)和精細有機無機化學(xué)品研究與應(yīng)用:主要立足于陜北地區(qū)天然植物資源,一方面系統(tǒng)研究山桃仁及小薊等天然資源的化學(xué)成分與藥理活性,并研究其有效成分的提取分離工藝,研發(fā)新型高效藥品;另一方面利用延安子丹蘊藏豐富的白土和黃龍地區(qū)豐富的核桃皮資源,研制各類相關(guān)精細無機化學(xué)品。
硬件軟件雙管齊下
實驗室可供使用的大型儀器設(shè)備主要有:島津XRD-7000型X-射線粉末衍射儀、ST-2A型熱分析儀、島津紅外光譜儀、熒光光譜儀、等離子體發(fā)射光譜儀、島津-Uv2550 型紫外/可見分光光度計、PE-2500型元素分析儀、日本島津薄層色譜掃描儀、美國BAS電化學(xué)工作站、多功能吸附儀、固定床連續(xù)流動微型反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、微型反應(yīng)催化評估體系等。實驗室已訂購的儀器有Smart CCD X-射線衍射儀、原子力顯微鏡、熒光壽命綜合測試系統(tǒng)、比表面積測定儀等。
實驗室現(xiàn)為化學(xué)工藝碩士點和陜北化工科技創(chuàng)新人才的重要培養(yǎng)基地,現(xiàn)有研究人員中有教授10人,博士生導(dǎo)師4人、碩士生導(dǎo)師8人。1人被評為國家突出貢獻專家,1人獲曾憲梓教育基金會高等師范院校優(yōu)秀教師獎,1人獲陜西省高校優(yōu)秀教師稱號,1人獲“延安十佳杰出青年”稱號。實驗室在人才培養(yǎng)方面成績顯著,近年來已培養(yǎng)出大批優(yōu)秀的碩士生和本科生,目前,在陜北地區(qū)能源化工行業(yè)的中層領(lǐng)導(dǎo)和科技骨干中,重點實驗室和化工學(xué)院培養(yǎng)的人才占80%,其中包括延化總公司總工程師1人,榆林天然氣化工總公司副董事長1人。在陜北的經(jīng)濟發(fā)展中,實驗室起到了保駕護航的作用。