有机化合物的定义范文

导语：如何才能写好一篇有机化合物的定义，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：金属有机化学 进展 探究

中图分类号：TQ11 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0013-01

1 简述金属有机化学

1.1 金属有机化合物的组成

金属有机化合物即为碳元素和金属元素经过某一反应而形成的化合物，人类发展比较早的金属有机化合物主要有格式试剂、而叔丁醇钾等化合物，这些化合物的结构是由金属原子和氧原子组成的，所以不能认为格式试剂、而叔丁醇钾等化合物是金属有机化合物。从广义上讲，金属有机化合物中的金属指的是一些具有金属性质的非金属元素（如硫、碲、硒、硼、硅、砷等），实际上，这一定义已远不符合经典金属有机化合物的范畴。但是因为元素有机化学和金属有机化学之间存在紧密的关联，所以，即便是分不清元素有机化学和金属有机化学的概念，也不可能造成什么麻烦。

1.2 金属有机化学研究分类

我们将对金属有机化合物的探讨的科学称之为金属有机化学。在学术界中，这一化学往往被分为两种。

1.2.1 探究金属有机化合物的合成及金属有机化合物的性质

采用一系列方法合成金属有机化合物并研究它的一些物理化学性质，其实质上就是合成金属有机化合物，并且研究这些化合物的相关物理性质和金属有机化合物在高分子材料科学领域中的应用。

1.2.2 探究金属有机合成化学

采用一系列方法研究金属有机化合物如何在合成中得到更好的应用，虽然金属有机化合物也在合成的范围之内，此外，还通过其他一些方法获得一些配体，但是其主要目的是研究金属有机化合物在有机合成学上所起的作用，这类研究本质上就是研究金属有机合成化学。

我们可以从上述论述中得知，金属有机化学是一种由多种学科构成的组合学科，其构成学科主要有晶体学、无机化学、材料学等和有机化学等一系列学科，金属有机化学对于不对称有机合成学而言有着重要的基础性作用，被认为是现代的有机化学界研究的重中之重。

2 我国金属有机化学进展

2.1 主族元素金属有机化学

2.1.1 有机硅化学

现如今，有机硅化合物广受人们的青睐，究其主要原因有其种类多种多样，使用范围广。从20世纪50年代开始，林一和王葆仁等人合成对有机硅聚化合物和有机硅单体领域做了大量的工作，其主链是硅氧烷。后来，北京大学也对领域做了大量的研究工作。目前，有机硅工业体系已经在我国形成了，下列五个品种早已完成了其工业化进程，即为硅橡胶、硅凝胶、硅树脂、硅偶联剂和硅油等五大品种，此外，它们还对我国经济和国防建设起到了身份重要的作用。

2.1.2 有机硼化学

21世纪60年代末，我国科学院下面的上海有机化学研究中心和其他研究中心开展了紧密的合作，它们主要研究了硼氢化合物，这之中有B2H6、B3H9、B6H11和 B10H14等的合成方法，其实验水平已经接近空前的程度。时间进入60年代，人们开始关注有机硼在有机合成中的应用，这指的是硼氢化反应，硼氮六环、氮硼烷的合成，此外，还有硼烷的结构规则以及硼酸酯化学等。

2.2 过渡金属有机络合物化学

2.2.1 过渡金属络合物的合成、反应及结构

众所周知，积极研究过渡金属有机络合物的合成方法及相关物理化学性质具有重要的意义，它在进行金属一碳键研究的过程中具有基础性作用，此外还有利于金属有机化学的进一步发展。

2.2.2 络合催化和小分子活化

在此之前，由烯烃聚合而成的催化剂只能在d族过渡金属中得到一些应用，沈之荃及欧阳等人花费了大量的精力，并做了一些研究工作，得到了一种新的稀土催化剂。

3 我国金属有机化学进展方向

3.1 根据现有的金属有机化合物反应规律来研究新的合成反应

目前，像炔烃-αβ-不饱和羰基化合物之类的串联偶联反应等金属有机化学反应得到了较为细致的研究；此外还有双取代、三取代烯烃，共轭双烯等的立体选择性合成技术比较成熟；亚胺的烷基化反应和四异丙氧基钛促进的还原烯化反应也在现代工业中得到广泛使用。值得庆祝的是，我国独自研究了一种新型反应，即为炔烃-αβ-不饱和羰基化合物的串联偶联反应，这一反应给我们展现了一种较为先进的质解方法，可用于猝灭C-Pd键。

在我国技术有机化学研究中，亚胺的烷基化反应是一种快速发展的反应，而目前，这一反应已经出现了几个子系列。在亚胺的烷基化反应中存在亚胺经三甲基氯硅烷活化后和烯丙基锡的反应，当有锌粉或镁屑存在的情况下和烯丙基溴的Barbier型进行反应，以及和氟离子引起的亚胺和三甲基烯丙基硅烷的反应。

3.2 进一步研究金属有机化合物的反应规律

金属有机化合物的双等瓣置换和伴随加合的等瓣置换新模式和氧桥联二茚基稀土化合物的立体控制选择性合成是我国在研究金属有机化学程中得到的。这两个反应规律是一种研究程度较高的金属有机化合物的反应规律，它以研究单等瓣置换反应为基础，发现桥连双环戊二烯基双金属络负离子可以一起和两分子簇合物发生等瓣置换反应，最终获得一系列具有较新结构的桥连双环戊二烯基双原子簇化合物。因此，它对于现有反应规律做深入研究有很好地指导作用，此外，还对金属有机化学的研究工作具有至关重要的作用。

3.3 加快研究新的金属有机化合物反应机理

在刚发现的金属有机化合物基元反应之中二价钯在催化反应中卤离子的作用下和氟离子形成的三甲基烯丙基硅烷和亚胺的反应机理是技术比较成熟的，要知道，卤离子在质解反应中具有十分重要的作用；氟离子在该反应中只起催化作用，氟离子没有可能完全产生其催化作用。所以，对于新的金属有机化合物反应机理所做的的进一步探究同样具有非常重要研究价值。

4 结语

最近几年，金属有机化学这一前沿学科有了飞速发展，其中它的发展打破了传统的无机化学和有机化学的界限，同时又和合成化学、理论化学、结构化学、催化、高分子科学、生物无机化学等交织在一起，从而成为近代学科前沿领域之一。金属有机化学的探究对我国的科技发展有着非常重要意义，其中在农业、医药、轻工业等广阔领域有着非常宽广的前景。所以深入探究金属有机化合物的性能和结构的关系，不仅能够为结构化学、有机化学做出贡献，还对了解有机锡化合物的催化性能、生理活性和热稳定性等都有非常重要意义，并对寻找新材料、新药物有非常重要的应用价值。

参考文献

[1] 唐晋.我国金属有机化学的研究已进入世界前沿[J].化学进展，2006（11）.

[2] 李东.金属有机化学研究方向及进展[J].化学科技导报，2005（6）.

[3] 张兴全.有机化学发展前景分析[J].化工时代，2005（8）.

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树立学生的学习信心

近几年，由于高考的改革，中学采取模块式教学，学生根据高考需要，可以选择不同课程学习，导致许多学生根本没有学过有机化学。而高校授课学时的压缩又导致学生无机化学的理论基础非常薄弱，所以很多学生担心有机化学很难学好。可以告诉学生有机化学与无机化学联系并不紧密，对有机化学的学习影响不是太大，主要用到部分物质结构知识，我们会在课堂中复习，消除学生的恐惧心理。还应结合专业特点，介绍有机化学与专业的关系，有机化学知识在相关行业领域的应用及重要性，使学生了解有机化学学习的重要性，并让学生感受到有机化学是可以学以致用的，从而提高学生的学习信心及积极性。如：针对生物制药类专业的同学，可着重讲述有机化学在药物合成中的作用。现今，95%的药品都来自化学合成，没有有机化学的发展就没有新药物开发，就没有现代医学。过去曾长期危害人类健康的结核病、霍乱、伤寒、疟疾、传染性肝炎等疾病，由于特效药的出现已得到有效的治疗[2]。针对环境科学的同学可重点介绍与环境治理相关的有机化学知识，如：室内装修甲醛、甲苯的危害，墨西哥湾漏油事件，各种固气体废弃物的处理等。针对高分子专业的同学则要重点介绍有机高分子材料如：聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、双酚A等的制备与应用。这样能成功地吸引学生的注意力，激发学生对有机化学的学习兴趣，为课程的教学奠定良好的基础。

精致课件，提高有机化学的趣味性

多媒体教学具有传统教学方式无法比拟的优势，利用多媒体可以达到事半功倍的效果。它不但能增加课堂教学传播的信息量，提高教学效率，而且能使教师教学更形象生动，提高教学质量。选用图文并茂、数据翔实、多彩多色的PPT教学来取代传统黑板板书，可以让抽象内容形象化、直观化，学生学习起来就会觉得生动有趣而不再枯燥乏。根据课程需要精致一套切实可用的课件非常必要，课件制作太呆板会使学生产生视觉疲劳而厌倦，而过于花哨的课件又会过于分散学生的注意力，影响学生思考[2]。一般来讲，朴素的底色配以清晰的文字、版面简洁、题目醒目的多媒体课件很受欢迎。利用Flas制作技术及PPT动画设计功能，可以将每一个分子的结构、反应及反应机理，反应中反应物的立体变化等演变历程清楚地呈现在学生的面前，从而使有机反应更生动、明了、直观、逼真。利用三维立体图，辅助动态效果以及声音，能够将复杂的立体结构及反应过程生动形象地表示出来。这些将抽象内容形象化的多媒体教学，可以使学生更直观地了解抽象的反应过程，降低接受理解的难度，从而对知识掌握得更深刻更全面。

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空气污染物。VOC是挥发性有机化合物普通意义上的VOC就是指挥发性有机物；但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。VOC室外主要来自燃料燃烧和交通运输；室内主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等得烟雾，建筑和装饰材料、家具、家用电器、清洁剂和人体本身的排放等。美国联邦环保署（EPA）的定义：挥发性有机化合物是除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，任何参加大气光化学反应的碳化合物。

VOC的定义分为二类：

1、一类是普通意义上的VOC定义，只说明什么是挥发性有机物，或者是在什么条件下是挥发性有机物。

2、另一类是环保意义上的定义，也就是说，是活泼的那一类挥发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。非常明显，从环保意义上说，挥发和参加大气光化学反应这两点是十分重要的。不挥发或不参加大气光化学反应就不构成危害。这也就是欧洲将溶剂按光化臭氧产生潜力来分类的原因。

（来源：文章屋网 ）

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关键词：同分异构体 构造 构型 构象 结构式

有机化合物在人们的生活中起着非常重要的作用。在中学化学教育中，同分异构体是一个很重要的概念，学生在理解同分异构现象和同分异构体这两个概念时常常遇到困难，本文给准备奥赛的中学生详细讲述同分异构体等系列问题，便于学生理解这些概念，同时为有兴趣的其他学生提供参考。

一、同分异构现象

分子式相同而结构相异，因而其性质也各异的不同化合物，称为同分异构体，这种现象叫同分异构现象。同分异构体是分子式相同结构不同的一类化合物。这些同分异构体尽管分子式一样，但是由于结构不一样，他们的化学性质也是不同，所以，从分子式看不出异构体的性质不同。

相同分子式而结构相异的化合物主要从化合物的构造、构型与构象来分类。也就是说有构造异构体、构型异构体和构象异构体。其中构造异构体分为碳链异构体、位置异构体和官能团异构体；构型异构体分为顺反异构体与旋光异构体，构象异构体主要是由于键的旋转而形成的结构集团在空间的取向不同的异构体。构型异构体与构象异构体统称立体异构体。如下图所示：

从上述图解可以知道，同分异构体可以用“构造形象”四个字总结，也就是构造、构型与构象。

二、举例阐述同分异构体

例1：写出分子式为C5H11Cl的化合物的构造异构体。

解法一：从上述定义我们知道，构造异构体包括碳链异构体、位置异构体和官能团异构体。那么先写出碳链异构体，而且题目规定是醛类，也就是把官能团限制在醛羰基，没有官能团异构体了。

（1）碳链异构体：

（2）接着写位置异构体，也就是官能团的位置改变的异构体。（用虚线匡起的是与前面重复的结构）

①五个碳原子的主链

②四个碳原子的主链

③三个碳原子的主链

从上述解答可以看出，总共有8个构造异构体。请大家找出上述相同结构的化合物。

解法二：把C5H11Cl当做C5H12的一氯取代产物，可以先写出所有C5H12的构造异构体：

然后把上述三个异构体中的一个氢原子分别被氯原子取代。

①

②

③

结果也是8个构造异构体。

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葡萄茎、种子和果皮中的单宁是红酒陈酿能力的主要原因。单宁是一种收敛剂，存在于植物中，负责红酒中的砂砾质地。它们没有味道或香味，但可以被体验为干燥。

单宁这个词源于使用这种化合物来“鞣制”皮革。这就是为什么在没有食物的情况下喝高单宁葡萄酒时，你的舌头有点像皮革。

维基百科将单宁定义为“一种涩苦的植物多酚化合物，结合并沉淀蛋白质和各种其他有机化合物，包括氨基酸和生物碱”。

这当然是一种口感，但关键是它是苦涩的，并且与蛋白质结合。这两种特性是导致干红葡萄酒闻名的原因。

（来源：文章屋网 ）

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关键词：挥发性；采集；分析；措施；建议

Abstract: at present, exceed the standard of volatile organic compounds in indoor air, seriously endangering the health of the residents, this paper expounds the four main sources of volatile organic compounds in indoor air, respectively, home furnishing textile products, wood products, furniture, electrical and electronic products, decorative materials; sample collection and analysis focuses on indoor volatile organic matter; expounds the measures and suggestions of volatile organic compounds in indoor air damage control, has a positive effect on the quality of people's life security.

Keywords: volatile; acquisition; analysis; measures; suggestions

中图分类号：X5文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

随着社会工业的发展和科技的进步，人们的物质生活和精神生活都有了极大的改善，然而以前的蓝天白云被大量的雾霾所替代，到处都是雾蒙蒙的一片，生态环境的污染逐渐引起了人们的重视，尤其是室内空气中挥发性有机化合物污染更让人担心。按照世界卫生组织的定义，挥发性有机化合物( Volatile Organic Compounds，VOCs) 是指沸点在50 ～ 260℃ 之间，室温下饱和蒸汽压超过133． 322Pa 的易挥发性化合物，其主要成分为烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类、低沸点的多环芳烃类等, 是室内外空气中普遍存在且组成复杂的一类有机污染物。由于VOCs的成分复杂，已经被检测出有350种以上，其中20多种为致癌物或致突变物，其所表现出的毒性、刺激性、致癌作用和具有的特殊气味能导致人体呈现种种不适反应,有些长期接触的可能导致癌症( 肺癌、白血病) 或导致流产、胎儿畸形和生长发育迟缓等，对免疫力低的老人、儿童、孕妇的危害非常大[1]。为此，许多国家制定了相关的法规和标准来控制室内空气中挥发性有机化合物的污染。本文从室内空气中挥发性有机物的污染源头、样品采集和分析技术以及控制的措施和建议三个方面来阐述。

一、室内空气中挥发性有机物的四个主要源头。

室内空气中挥发性有机物主要来源于室内用品中化学物质的释放，有的释放的没有反应完全的单体，有的释放的是化合物在使用过程中老化、水解以及分解的易挥发的有害物。其一是家居纺织用品：纺织用品一直是生活中最贴近我们的必须品，在生产过程中会家人大量的染料和化学溶剂，其中的有害物会以最快的速度和最短的时间进入我们体内，为此，国际上有Oeko-Tex Standard 100 标准和Oeko-Tex Standard 200标准来控制纺织用品中有害物的危害，我国参照国际标准制定了GB/T 22282—2008《纺织纤维中有毒有害物质的限量》， GB/T 24281—2009 《纺织品 有机挥发物的测定 气相色谱-质谱法》，测试的挥发性物质有苯、甲苯、乙基苯、苯基乙炔、1.3.5-三甲基苯等共计32种。其二是木制品家具：大多数的木制品家具材料是人造板，由于人造板是在高温高压下采用特殊的工艺进行制造，其中加入胶黏剂进行粘合，然后进行上漆，而在胶黏剂和油漆中含有大量的挥发性有机物，在使用过程中会缓慢释放出甲醛、苯、甲苯、乙苯、己醛、壬醛等一系列挥发性有机物，对居住者的身体健康有着长期的伤害。其三是家电用品：家电用品在生产和制造过程都大量的使用塑料、橡胶、各种色料的油漆、高分子材料以及化工溶剂。这些原材料在使用过程中，因其使用环境的温湿度影响和自身能量的升高，其中没有反应的单体和受热状态下某些材料会不断地分解释放出挥发性有机物，这是造成室内空气VOC污染的主要原因，如果能控制家电用品及其原材料中VOC 的释放，那将是从源头解决家电用品污染环境的有效手段。其四、室内装饰用材料：油漆、涂料、胶黏剂是室内装饰中最常见的材料，这些材料中含有大量的挥发性有机物，而室内空间较小，通风不畅，当VOC的释放量在空气中达到饱和时，从而造成室内环境挥发性有机物污染的长期性，因此，国家制定了室内装饰材料有关内墙涂料（GB18582-2008）[2]、胶黏剂（GB18583-2008）[3]等标准来降低其中挥发性有机物的危害。室内空气中挥发性有机物的超标是有多方面的原因，需要我们从综合考虑室内用品的各个方面，为此我们一定要抓住污染源头，从源头上来真正解决室内空气污染问题。

二、室内挥发性有机物的样品采集和分析技术

1、样品采集

由于空气中挥发性有机物的含量低、易挥发，需要进行富集才能被准确的检测出来，所以采集方法的准确显得尤为重要，从而保证得出准确的检测结果。目前空气中的VOC采用方式主要有直接采样法、动力采样法和被动式采样法三种。

(1) 直接采样法

直接采样法是最简易的一种方法，常用注射器、塑料袋、不锈钢采样罐等固定容器直接采取空气样品。吴迓名等[4]比较了塑料采样袋与玻璃针筒进行采样的效果，并讨论了塑料袋和玻璃针筒采样中导致样品浓度衰减的主要因素；彭燕等[5]用不锈钢滤毒罐采集部分宾馆室内VOCs，其优点是可避免采用吸附剂时的穿透、分解和解析；直接采用法所采集的样品量少，可能会低于仪器的检出限，此法比较适合用于采集浓度较大的空气样品。

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海水平均盐度为35‰。

也就是说每千克大洋水中的含盐量为35克。一般来说，大洋水中盐度的变化很小，近海水域的盐度变化较大。盐度的变化主要与海水的蒸发、降雨、洋流、海水混合等因素有关。

盐度的基本定义为每一千克的水内的溶解物质的克数。1902年ICES提出的定义为：“每一千克的水内，将溴和碘化物计算为氯化物，将碳酸盐计算为氧化物，将所有有机化合物计算为完全氧化的状态，溶解物质的克数。”由于盐度和氯度（海洋内的氯的含量，约为55.3%）相关，加上氯度很易测得，因此有了一条经验公式：S‰=0.03+1.805Cl‰。

（来源：文章屋网 ）

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化工制造覆盖范围之广，部分是由于其所包含的行业和制造行为之多。美国环保局将化工制造定义为“通过化学过程转换有机和无机原料以制造产品，并可进一步分为通用化学品和专用化学品的制造。”通用化学品是在工业厂房中不间断生产的单一的基本化学品。专用化学品是在某些行业有所需求时按需批量生产的化学品。新的化学品不断问世，老的化学品不断退市，使化工市场发生经常性变化，对其进行监测和评估也变得困难。该行业占全球收入的7%、国际贸易的9%，庞大的规模也使其难于监测。

化学品的释放形式同其他污染物相同，包括加热与加工过程中的排放、粉尘或其他颗粒的意外释放、固体废物和废水的意外泄漏和不当处置。一旦进入外界环境，接触介质就会包括空气、水、土壤和食物。化学垃圾场和废弃场所的接触途径有：吸入受污染粉尘和土壤，摄取受污染的水和食物以及吸入受污染气体或蒸汽。这三种途径所占比重相当。在所有经合组织国家，化工制造业是耗水量最大的行业。大量的生产用水使污染物有许多机会通过废水释放出来。

研究所调查的化工制造场所中发现最多的污染物是农药和挥发性有机化合物。其他污染物包括砷、镉、氰化物、汞、铬和铅。需要注意的是，挥发性有机化合物（VOC）的危害被相当大的低估。VOC是由碳和氢组成的低分子量化学品，通常包括氧、氮、氯等元素。低分子量的特性使其很容易转化为蒸气，在某些产品和制造过程中排出。

建立健全的化学品战略管理标准对减少接触风险至关重要。包括联合国在内的国际社会正致力于建立化学品管理的全球化标准，寻求化学品使用和污染间的平衡。对于已受污染的场所，可通过清理措施降低污染程度。（徐密科 美国环境政策学者）

回复_VOC有上千种，其中有许多是日常生活中的常见化合物，如乙醇、丙烷、溶剂油以及汽油、煤油和石油中的化学物质。很多VOC是相对无害的（除了易燃性），但也有数千种VOC是有毒性的，有的可引起眼、鼻、喉咙不适和头痛，有些则是致癌物。有毒VOC包括苯、甲醛、甲苯、氯乙烯和氯仿。VOC存在于众多产品中，大部分都是人们日常使用的，包括大多数燃料、涂料、染色剂和食品容器涂料、清洁用品、农药、塑料、胶、粘合剂和制冷剂。

围观

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选择具有代表性的实验项目，在实验项目的学习过程中，能更多的锻炼学生的动手操作能力，能更好的与理论教学结合起来，加深巩固学生在课堂中所学到的理论知识．实验项目的类型可以从演示性、验证性、综合性、设计研究及其它几个方面着手设计，由浅入深，由基本操作的学习到合成再到研究性学习，让学生能够循序渐进的掌握有机化学实验的操作及其科学研究的基本素养，培养学生解决实际问题的能力．有机化学实验常用教材有吴江主编的《大学基础化学实验》、兰州大学版的《有机化学实验》、黄涛主编的《有机化学实验》．以兰州大学版的《有机化学实验》为例，常见的演示性实验为有机化学实验的一般知识，包括实验室的安全，事故的预防、处理与急救;实验预习、记录和实验报告;常用装置图;仪器的清洗、干燥和塞子的配置;化学试剂的取用和转移;手册的查阅和有机化学文献简介．对于这一部分知识可以借助于多媒体教学，图文并茂地阐述，并配以操作演示，让学生在愉悦的学习环境中潜移默化的接受实验室的一般知识及其安全注意事项．常见的验证性实验为有机化合物物理常数的测定;固体有机化合物的分离与提纯;液体有机化合物的分离与提纯;萃取;色谱分离技术;鉴别结构的波谱方法．这一部分实验锻炼了学生的基本操作能力，为以后的合成研究性实验打下夯实的基础．综合性和设计研究性实验为有机化学实验中的重点教学内容，主要指有机化合物的合成实验及其天然物的提取实验，这一部分实验综合了课堂上学到的理论知识以及前面所掌握的基本操作，在一定的自我创新基础上合成出产品化合物．在这一部分的教学实验过程中，应注意充分调动学生的独立思考能力和创新能力，注意培养学生科学素养和科研能力．教师可以提前2－3周把实验题目及要求下发给学生，学生可以自行查阅资料，写出详细的实验预习报告，然后交予老师检查、修改，再在老师的指导下独立完成实验内容．但是实验结束后应让学生自我反思评价，最后教师应做总结，将常见的问题讲解分析．

2培养学生对有机化学实验的兴趣

努力激发学生的学习兴趣，使学生享受学习的乐趣，是化学教学的任务之一，也是减轻学生学习负担和提高课堂教学质量的有效途径．要想提高学生的兴趣，除了以自己的兴趣去感染学生以为，还应该阐述“有机化学”在学科专业中的重要地位．“有机化学”与“无机化学”、“分析化学”、“物理化学”并称为“四大基础化学”，它对后续专业课的学习起着至关重要的作用．化学专业学生毕业后就业或者升学，动手操作能力是必备的一个基础条件，是学生想要有所发展的基石，使学生重视有机化学实验，进而激发出学生的学习兴趣．另外，在每堂课的实验讲解应多穿插一些化学史和前沿动态，并且引导学生多多查阅相关资料，这样不但可以拓展学生的科学知识，提高学习兴趣，增强求知欲，更有利于培养学生的自学能力．

3注重实验教学中的安全教育

有机化学实验相对于其它实验危险性比较大，教学中会常使用到低沸点、易燃易爆、有腐蚀性、有毒、致癌的药品，会用到一些密闭性的装置和仪器，这些都是教学中的安全隐患．学生是未来的希望，国家的栋梁，但他们经验匮乏，知识系统性不强．所以教师在每个实验开始之前应该强调这个实验的安全注意事项，并将这些实验的安全注意事项成文成稿的印发给学生．教师可以介绍引起这些危险的原因和机理，让学生做实验时能够心中有数，明白究竟，最后能够举一反三．教师应该将教学中使用到的低沸点、易燃易爆、有腐蚀性、有毒、致癌的药品罗列总结并粘贴在实验室的墙上，要求学生在预习实验时查阅实验所需药品的物理参数，让学生自己通过资料的查阅了解药品中存在的危害．对于仪器的使用，应将仪器使用的注意事项及其安全注意事项成文成稿粘贴在仪器旁边，以备学生查阅．

4贯彻低碳环保、绿色和节约理念

有机化学实验是学生认识低碳环保绿色化学的基本途径，所以在有机化学实验的教学过程中应充分贯彻低碳环保和节约理念，教学中渗透低碳绿色化学内容，加强学生的环保绿色意识，具有极其深刻的意义．在实验教学中，教师应注意补充和介绍一些具有时代性并与低碳环保理念有关的内容，如绿色化学的定义和内涵;低碳生活与地球温室效应的关系．教师可以改进某些实验内容，以期达到节约和环保的目的．比如说在做某些合成实验时，若药品的危害性比较大，可以按比例减少药品的用量;在做熔沸点的测定时，可以选择低熔点的物质萘，这样就可以将加热介质浓硫酸换成水，减少了浓硫酸的危险和污染;在做萃取实验的时候可以将课本中的萃取剂乙醚换成乙酸乙酯，因为乙醚沸点低、用量大、渗透性很强、有毒而且危险，而乙酸乙酯毒性低、污染小、萃取能力强、分层速度快、现象明显、操作简单．在实验过程中应注意资源循环使用，比如说让低年级的学生用上一年级制备的乙酰苯胺做重结晶及过滤实验;学生自己做的乙酸乙酯进而可以做萃取实验;实验中产生的三废，不允许直接排入外界，应分门别类地做好废物回收再利用，尽量做到除产品外的零排放．在实验教学中，注重学生节约用水和节约用电的教育，因为水和电是每个实验的必需品，节约了水电，也就间接的体现了绿色化学的思想，也就减少了水电生产过程中的污染，而水电也是生活的必需品，学生也能将这一思想用到生活中，更能体现绿色思想的应用．在实验过程中，应该减少学生重取药品、重做实验的情况．虽然有机化学实验中学生所用的药品、用量和反应条件完全一样，但是出来的实验现象和实验结果可能会完全不一样，所以有的学生觉得自己做的不正确，担心不能合成出产品，所以重做．但是这完全是没有必要的，教师应该耐心地向学生解释，出现差异性是必然的结果，开始现象不对，不一定结果比其他同学差．教师可以引导学生思考实验现象出现差异性的原因，培养学生分析解决问题的能力．

5尽量多的介绍专业词汇

目前，随着全球一体化步伐的加快，以专业英语作为工具获取知识的能力必将成为择业和就业的强有力武器．在实验教学过程中常涉及到具体的操作演示以及仪器的实物介绍等，所以较多地介绍专业词汇是比较容易让学生接受的．教师可以通过中英文穿插的方式讲解实验，对于实验中经常出现的玻璃仪器，如锥形瓶(beakerflask)、蒸馏头(distillationhead)、三颈瓶(three－neckflask)、冷凝管(condenser)、球形回流管(Ballreturnpipe)等，要求学生尽快记住它们的中英文名称，但需注意循序渐进，由中文名称到英文名称，由简单到复杂的学习．在学期结束时，可以安排开放实验的讨论，让学生用英文交流讨论实验方法及改进、讨论实验现象及原因、分析数据得出结论、讨论实验成功或者失败的原因．将这一部分讨论也列入期末考试的一部分，这样将更有效的提高学生的英文口语及写作能力，而且积累了很多专业词汇，为进一步的学习打下牢固的基础．

6对学生提出严格的要求

学生的自控能力有限，自我的学习方法还未形成，避免学生人浮于事，为了实验而进行实验，在实验教学中应对学生提出严格的要求．首先课前让学生写实验预习报告，把它作为评价实验平时成绩的一个重要指标．预习报告需要写出实验原理及其可能出现的实验现象、查阅相关物质的物理参数、提出问题，让学生带着问题做实验，这样不仅可以使学生知道怎么做，还可让学生懂得为什么要这么做．其次，教师在实验过程中应认真负责，及时发现并纠正不正确的操作，讲解错误操作可能带来的危害，反复强调常见错误，如若屡次不改应给予惩罚．再次，要求学生独立完成实验报告，以巩固理论知识并培养学生的分析总结能力，但应严防抄袭．最后，若学生实验失败，应详细写出失败原因，并给出合理的解释．

7建立有效的评价、考核方法

大多数的实验考核主要是由平时成绩和期末指定实验操作考核两部分构成，这些考核的实验项目是完全相同的，操作也是可以互相模仿的，所以这种考核方法是体现不出学生的水平，而且很大程度上挫伤了学生学习的积极性．为了改变这种局面，建立有效的评价、考核方法，对学生进行较为全面的考核是非常重要的．可以对学生进行分组，每组人数不必太多，十个学生左右即可，实行教考分离原则，注重实验内容和基本技能操作两个方面的考核，考试采用口试和基本操作技能考试相结合的方式．基本操作技能和口试成绩的比例可以视具体情况而定，他们相辅相成，基本操作技能主要是指学生对指导教师所指定实验项目的操作规范、熟练程度等;口试考试在操作过程中进行，即教师随机提问，包括有机实验安全知识、实验原理、实验仪器设备、基本操作和实验装置方面的理论性和技术性问题、以及实验安全注意事项等．这样不仅全面考核了学生的实验操作技能及其基本知识，而且还可以检查教学目的的实施情况，反馈教学成果．

8实验教师要不断自我提升

作为教书育人的教师，在育人的过程中要思考，通过自己的教授能够给学生留下哪些终身受益的东西，而现在的网络发达，信息的传播速度快，所以教师在教学过程中要不断充实自己，应将每个实验的基本教学知识把握清楚，应将实验中可预见的一切问题未雨绸缪，还应拓展知识将最新的科研成果贯穿到实验教学中去，激发学生的学习兴趣，保证学生的实验安全．实验教师应该参与科研工作，这不仅能更新自己原有的知识，而且能够了解化学的发展以及相关领域的最新进展，并把这些信息融入到实验教学中，以弥补在教材中缺乏对实验背景知识及相关领域进展介绍的不足．兰州大学版的有机化学实验书对实验药品、用量和实验步骤都叙述相当详细，学生常常依葫芦画瓢，只能获得一些表观印象．但实际上有机化学实验能非常有效的锻炼学生的实验操作能力，而且还能培养学生的科学素养．教师可以在实验课堂上的前半个小时的讲解中穿插科技前沿知识，这样不仅能够更新教学内容，使科研与教学有机的结合起来;而且还可以拓宽学生的知识面，增强学习兴趣．除此之外，教师在实验过程中应该引导学生独立思考，让学生观察记录实验现象，提出问题，分析原因，得出结论，培养学生的科学思维能力．如在做乙酰苯胺的制备实验中，可以介绍其在医药方面的应用，稍带讲解最新的退烧药尼美舒利替代品(呱西替柳干混悬剂);在做乙酰水杨酸的制备实验中可以讲解乙酰水杨酸的发现史及其应用价值，提出开放式问题，为什么解热镇痛药要用乙酰水杨酸代替水杨酸;在做从茶叶中提取咖啡因的实验时，让学生自己查阅资料详细叙述脂肪提取器的原理及其使用方法，并分析脂肪提取器的优点．但所有这些仅仅是为实验教学提供服务，不可喧宾夺主大幅度展开讨论，否则会影响实验教学的进度．

9小结

篇10

【摘要】 将单壁碳纳米管负载于白色101担体上，制备了新型采样吸附剂S101。利用扫描电镜可观察到在101担体表面包覆的碳纳米管，粒度分布测试表明其粒径在180～250 μm之间; 通过BET(Brunauer emmett teller)吸附测得新型采样吸附剂的比表面积为16.8 m2/g，与Tenax TA大致相当; 热重实验表明， 其可耐400 ℃高温。采集不同湿度和储存不同的时间的样品， 测试回收率，采用冲洗色谱法分别测定常见挥发性有机化合物对S101的穿透体积，以及测试不同采样管的采样重现精度和分布体积对值，表明新型采样吸附剂具有湿度影响小、储存稳定的特点，对典型挥发性有机化合物都有较大的穿透体积，采样合格率达到100%。此吸附剂不仅保留了单壁碳纳米管原有优良的吸附性能，而且有效改善了单壁碳纳米管吸附管采样透气性，显著提高了采样精密度，可以广泛应用于实际气体样品采集。

【关键词】 单壁碳纳米管， 担体负载， 挥发性有机化合物， 吸附剂

1 引 言

自1991年Lijima发现了碳纳米管[1]以来，碳纳米管在分析化学领域已得到广泛应用，并逐渐用于大气采样吸附剂。Richard等[2]使用程序温度解吸技术测量其对二英等低挥发有机物的吸附性能，符合Langmuir吸附曲线; Li等[3，4]将多壁碳纳米管、活性炭、石墨化炭黑(carbopack B)分别填装成气相色谱填充柱，比较它们分离烷烃、芳香烃、卤代烃、醇、酮、醚及酯类的性能，结果表明多壁碳纳米管具有更强的保留能力，并且测定了多壁碳纳米管作为挥发性有机化合物(VOCs)吸附剂的穿透体积和回收率; Cai等[5，6]采用多壁碳纳米管富集环境水样中的双酚A、4壬基酚、4辛基酚、酞酸酸二乙酯、酞酸二正丙酯、酞酸二异丁酯和酞酸二环己酯等有机污染物，结果表明多壁碳纳米管的富集效率均优于或等同于C18键合硅胶、XAD2 吸附树脂、PSDVB(聚乙烯二乙烯基苯)共聚物和C60富勒烯等固相萃取吸附剂; Liu等[7～9]将单壁碳纳米管和多壁碳纳米管分别与去活化石英棉交替填装入采样管，对碳纳米管作为吸附剂的性能进行了评价，如吸附热解析回收率，单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的空白和再生，对VOCs的穿透体积等，证明碳纳米管对VOCs有很强的吸附能力，适合于采集沸点相对较低的非极性化合物，对极性化合物也有吸附能力。

碳纳米管作为大气中VOCs采样吸附剂具有巨大的潜力，但碳纳米管的粒径在120～150 μm之间，极易团聚，造成采样时透气性不好，不利于重复采样，采样精密度差，因而缺乏实际应用价值。本实验将单壁碳纳米管负载于180～250 μm的色谱担体上，制成一种新型采样吸附剂，有效改善碳纳米管吸附管采样透气性，显著提高了采样精密度，对大部分挥发性污染物的采样合格率达到100%，使其能广泛应用于实际采样分析。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

GC2014气相色谱仪(日本岛津公司);扫描电镜(SEM);SPB3全自动空气源，SPN300氮气发生器，SPH300氢气发生器(北京中惠普技术分析研究所);30 m Rtx5毛细管柱;手动固相微萃取进样器(SPME);100 μm PDMS萃取纤维(红色平头)，65 μm PDMS/DVB萃取纤维(粉色平头，荷兰Supelco公司);CD2A型大气采样器(北京检测仪器有限公司);YU0828型热解析器(江苏省建湖仪器仪表厂)。

单壁碳纳米管(singlewalled carbon nanotubes，SWCNTs)采用电弧放电法以Y和Ni为催化剂在氦气氛围下制备(南开大学);硅烷化101白色担体(180～250 μm);1000 mg/L VOCs混和标准溶液(国家环境保护总局标准样品研究所)含苯、甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯及正十一烷。实验中所用试剂均为分析纯(北京化工厂)。

2.2 实验方法

2.2.1 单壁碳纳米管负载方法 单壁碳纳米管前处理：取适量单壁碳纳米管，用20% HNO3超声12 h以除去杂质，再用0.22 μm偏氟膜过滤，110 ℃烘干研磨后待用。

将适量单壁碳纳米管，超声分散于N，N二甲基甲酰胺中1 h，加入色谱担体，继续超声30 min，取出放入烘箱烘去溶剂，每烘10 min取出继续超声3 min，超声时适当加以搅拌，直至烘干为止。用马弗炉300 ℃烘干1 h去除剩余溶剂，得到担体负载单壁碳纳米管吸附剂，样品记为S101。

2.2.2 吸附性测试方法 S101采样管与VOCs标准气袋连接，以0.1 L/min流速采集样品;采用YU0828型热解析器在300 ℃、解析流速20 mL/min的条件下解析5 min，同时用100 mL注射器收集;固相微萃取30 min;然后进样，用GCFID分析。GCFID工作条件：进样口220 ℃，柱温：起始温度为50 ℃保持10 min，以10 ℃/min升温至200 ℃;柱流量0.9 mL/min，FID温度250 ℃ 分 析 化 学第37卷第9期赵 鹏等：担体负载单壁碳纳米管采样吸附剂的制备及其性能研究

3 结果与讨论

3.1 担体负载单壁碳纳米管表征

粒径分布直接影响样品采集的精密度，是评价吸附剂性能的重要指标。经典的吸附剂，如Tenax、Carbopack、Carboxen系列，粒径均在200～400 μm之间，纯碳纳米管粒径在120～150 μm之间，而且极易团聚，在有动力采样时采样管易堵塞，采样精密度差，担体负载后的吸附剂能够明显克服此缺点。

以水为介质，包覆改性后的吸附剂S101的粒径分布结果见图1。S101的平均粒径为216 μm，粒径呈正态分布，适合作为吸附剂的粒径需要。

由热重分析结果(图2)可见，担体负载单壁碳纳米管吸附剂在400 ℃左右开始失重，主要是碳纳米管开始被氧化。白色101担体和S101进行扫描电镜(SEM)分析结果(图3)可见，在101担体表面包覆上了碳纳米管。通过BET(Brunauer emmett teller)吸附，测得S101的比表面积为16.8 m2/g， 与Tenax TA相当。经过担体负载后粒径变大，但是比表面积却有所降低。

3.2 常温吸附热解析回收率

S101采样管分别采集配制的1.0 μg/L VOCs标准气体1.0 L，回收率的计算结果见表1。由表1可以看出， S101对大部分小分子非极性和极性化合物有很好的回收率，对部分极性化合物回收率较低，如胺类化合物、对正丙胺和二乙胺的回收率约为20%，主要因为碳纳米管的表面均匀，极性基团少，不适合采集极性较大的化合物，可以利用多重吸附组合提高对极性化合物的吸附。表1 S101对挥发性有机物的回收率

3.3 穿透体积

评价固体吸附剂的性能的重要参数包括解吸回收率和穿透体积(Breakthrough volume，BTV)。BTV是指用装有吸附剂的吸附管采集目标化合物时的最大采样体积。从有机物蒸气进入吸附管到刚刚有蒸气到达出口时，吸附管中保存此有机物的体积即为穿透体积(L/g)。BTV越大，可应用的采样体积越大，吸附剂吸附浓缩系数越大。测定吸附剂的BTV主要有两种方法：迎头色谱法和冲洗色谱法。迎头色谱法类似于真实的采样过程，有较高的准确度，但需要比较复杂的配气装置。冲洗色谱法类似于色谱分析过程，以装有吸附剂的吸附管为色谱柱，测得待测化合物在不同柱温(T)下的比保留体积(Vg)，根据公式(1)，利用外推法求得20 ℃时的比保留体积Vg20，再利用公式(2)求得BTV[10]。lgVg=A/T+B(1)

BTV=V20g(1-4/n)(2)其中，Vg为比保留体积，A和B为系数，T为柱温，Vg20为20 ℃时的比保留体积，n为理论塔板数。本实验中采用冲洗色谱法分别测定S101对常见VOCs的穿透体积。在带有硅橡胶帽且充满氮气的100 mL玻璃针筒中分别注入0.5 μL各种待测化合物液体，待其充分挥发后，作为实验样品。对9种标准VOCs(苯、甲苯、乙酸丁酯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、正十一烷)进行了测定。

分别称取适量S101，装入内径3.2 mm、长 1 m的空玻璃填充柱中，将其接入气相色谱仪，以氮气为载气(50 mL/min)，进样口温度为250 ℃，FID温度250 ℃，柱箱温度60～220 ℃(因不同的实验气体而异)。每一种物质设定4～5个温度点，相邻温度点间的间隔为20 ℃，在每一温度点平行测定3次，取平均值，相对标准偏差< 5%。用100 μL注射器吸取50 μL实验气体，注入气相色谱，记录色谱图并计算理论塔板数和保留时间。利用式(1)和(2)计算BTV(见表2)。吸附剂对大部分VOCs均有较大的穿透体积，但正十一烷由于碳链较长，不易被碳纳米管吸附，导致BTV较小。表2 S101穿透体积

3.4 空白和再生

作为VOCs采样吸附剂，要求对VOCs有较好的选择性，同时要对不同VOC化合物具有非特异吸附性，即吸附剂不含活性官能团，以提高对VOCs吸附热解析回收率。单壁碳纳米管本身有化学惰性，无特异性吸附，而101担体也主要是无机物，本底值很低。

吸附剂在使用前，通氮气进行活化处理，活化过程如图4所示。空白实验结果表明，在350 ℃时100 mL/min下活化2 h，即可获得较低的本底值。吸附剂在前期出现几个小杂峰，可能是由于制备吸附剂时的残留溶剂出峰，通过通氮气活化可以降低本底值。

Fig.5 Chromatogram of regeneration多次使用后，吸附剂再生实验结果如图5所示。在350 ℃时20 mL/min下活化30 min，即可恢复到初始状态。从图5可以看出，有少量小杂峰出现，可能是吸附管有少量残留，但是经过氮气一定时间的加热吹扫后无残留。

3.5 湿度的影响

在实际采样中，水的存在能够影响吸附剂对VOCs的保留，使其安全采样体积降低。实验模拟了不同湿度条件下的吸附剂对VOCs的吸附。作为稀释气的氮气充入采样袋之前分别通过去离子水和沸水，测得湿度分别为30%、50%和90%。实验结果(图6)表明，在不同湿度下，回收率并未有明显降低，主要是由于所选用的硅烷化101担体和碳纳米管都是厌水性的，对水分子基本不吸附，因此可以用来采集高湿度环境中的VOCs。

3.6 贮存稳定性

用采样管分别采集配制的1.0 μg/L VOCs标准气体1.0 L，放入冰箱低温干燥密闭保存7 d。与采样后不经贮存立即分析的结果对比结果(图7)表明，采样管放置7 d后，样品中化合物仍然有良好的回收率，吸附剂有良好的贮存稳定性。

3.7 采样精密度

不同采样管的重现精度(Duplicate precision，DP)应≤20%，分布体积对值(Distributed volume pair，DVP)≤25%。DP是指用两根采样管以相同流量同时采集相同浓度相同体积的空气，二者结果之差与平均值的百分比; DVP是指用两根采样管以不同流量同时采集相同浓度相同体积的空气，二者结果之差与平均值的百分比。将符合DP值≤20%的采样管个数在所有采样管中所占百分比定义为DP合格率。将符合DVP值≤25%的采样管数在总采样管中所占百分比定义为采样管的DVP合格率[11]。为了评价采样管的采样精度，分别将S101和SWCNTs填充4组采样管，对比担体负载后的单壁碳纳米管吸附剂与纯单壁碳纳米管吸附剂两者的DP合格率和DVP合格率。每种吸附剂分别用3支采样管连续采集了7组共21个空气样品结果见图8。从图8可以看出，担体负载后的S101与纯碳纳米管的采样精密度相比，显示出了明显的优越性。主要是由于负载后的吸附剂粒径在180～250 μm之间，颗粒之间残留的空隙有利于气流通过整个吸附阱，使采样管中的吸附剂都能够捕捉到目标化合物，因此提高了精密度。

4 结 论

通过沉积法将单壁碳纳米管负载于白色101色谱担体上制得新型单壁碳纳米管吸附剂S101。经过表征测得其粒径在180～250 μm之间，表面积为16.8 m2/g，能够耐400 ℃高温，而且湿度影响小、储存稳定。不仅保留了单壁碳纳米管原有优良的吸附性能，而且显著提高了采样精密度，对大部分VOCs的DP和DVP合格率达到100%，作为VOCs及异味吸附剂更有实际应用价值。

参考文献

1 Lijima S. Nature， 1991， 354： 56

2 Richard Q L， Ralph T Y. J. Am. Chem. Soc.， 2001， 123(9)： 2058～2059

3 Li Q L，Yuan D X，Lin Q M.J. Chromatogr. A， 2004， 1026： 283～288

4 Li QuanLong(李权龙)，Yuan DongXing(袁东星). Acta Chimica Sinica(化学学报)， 2002， 60(10)： 1876～1882

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8 Liu JieMin(刘杰民)， Li Lin (李 琳). Chinese J. Anal. Chem.(分析化学)， 2007， 35(6)： 830～834

9 Liu JieMin(刘杰民)，Li Lin (李 琳). J. Syn. Cryst.(人工晶体学报)， 2007， 36(3)： 621～626