本科生毕业论文（设计）册

学院 职业技术学院

专业 汽车服务工程 班级 2009级 1班

学生 张金然

指导教师 王忠良

河北师范大学本科毕业论文（设计）任务书

编 号：

论文（设计）题目： 汽油机排气净化与排放控制技术

学 院： 职业技术学院 专业： 汽车服务工程 班级： 2009级1班 学生姓名： 张金然 学号： 2009014418 指导教师： 王忠良 职称： 教授

1、论文（设计）研究目标及主要任务

通过对汽油机有害污染物的研究，了解各种污染物的危害，明确各种污染物的生成机理和影响因素，从而确定出汽油机排气净化的主要措施，明确各国为什么都要把控制汽油机有害污染物的排放作为重要的研究方向。

2、论文（设计）的主要内容

本文从汽油机有害排放物的种类及危害入手，分别阐述了HC、CO和NOX的生成机理和影响因素，重点列出了汽油机排气净化的主要措施以及新技术。研究结果表明：机内净化可以从根本上降低汽油机有害污染物的产生。而机外净化是在污染物产生之后使其进一步的减少或消失。另外，还对每种净化措施所针对的有害污染物进行分析。通过对各种排气净化措施的学习和了解，结合HC、CO和NOX三种有害污染物自身特点，从而探索出控制汽油机有害污染物排放的新技术。

3、论文（设计）的基础条件及研究路线

首先介绍了汽油机有害污染物的危害；其次分别介绍了HC、CO和NOX的生成机理和影响因素；再次列出了汽油机排气净化的主要控制措施，通过对比，研究出各种控制措施所针对的污染物；最后探索出控制有害污染物排放的新技术。 4、主要参考文献

[1] 秦文新，汽车排气净化，北京机械工业出版社，1988 [2] 崔心存，金国栋，内燃机排气净化，华中理工大学出版社，199l

[3] 童澄教编著，内燃机排放与净化， 上海交通大学出版社，1994

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[9] 张翠平，影响汽油机排气污染物的因素，〔J〕小型内燃机，1998.01

5

指 导 教师： 年 月 日

教研室主任： 年 月 日

注：一式三份，学院（系）、指导教师、学生各一份

河北师范大学本科生毕业论文（设计）开题报告书

河北师范大学本科生毕业论文（设计）文献综述

本科生毕业论文设计

题目 汽油机排气净化与排放控制技术

作者姓名

指导教师 王忠良

所在学院 职业技术学院

专业（系） 汽车服务工程

班级（届） 2009级 1班

完成日期

河北师范大学本科生毕业论文（设计）评议书

河北师范大学本科生毕业论文（设计）题目及指导教师一览表

学院： 专业 届

 

第二篇：开题报告

毕业设计（论文）

开题报告

题目 花菁五代染料的合成

学生姓名学号

专 业 化学生物学 班级指导教师

评阅教师

完成日期 2014 年3 月 23 日

花菁五代染料的合成

学生：黄宏升

学号：2010147208

指导老师：肖述章

（三峡大学生物与制药学院 湖北 宜昌）

1．课题来源

本课题来毕业设计，在生物荧光探针、感光照相及信息储存等领域有很高的研究价值。

2．课题研究目的及意义

本实验拟合成具有光谱范围广、摩尔消光系数高、稳定性好、溶解度大、荧光量子产率较高以及灵敏度高等良好的特性的吲哚花菁五代染料，并探讨花菁五代染料的合成工艺。

由于花青染料，尤其是吲哚菁染料, 其摩尔消光系数大、荧光性能良好、与基质结合后荧光效率增大、最大吸收波长可调谐范围大、易于合成并且有相对较高的稳定性, 随着生物技术及能源科学的飞速发展,作为重要的有机功能染料之一,人们对菁染料的种类及数量需求将越来越大。在光存储方面,开发一些存储密度更高、光性能更加稳定的菁染料类光存储材料已成为当务之急;在以荧光技术支持的生物大分子分析方面,设计更多的低背景、性能优良的菁染料将更积极地推动生物、医学领域的发展。因此，探讨花菁五代染料的合成工艺，研究菁染料的合成、结构及应用等具有很高的学术价值和实用价值，也对促进菁染料在红外激光、光盘存储、生物分析、核酸标记等方面的应用具有重要的意义。

3 花青染料的应用及研究进展

3.1 感光中的应用

在1837年伏杰尔首先发现菁染料可起到增感作用，由此菁染料成为主要的增感染料品种。近红外菁染料作为光谱增感剂,在照相化学领域起着重要的作用,

并且其对照相乳剂中卤化银的吸附与分子结构有密切的关系。王伟等发现,将方酸环引入甲川链后形成的方酸菁染料的光稳定性比相应直链菁染料要高,而且在杂环氮原子上引入苄基后染料的光稳定性也有所提高。同样是改善菁染料稳定性,陈欣等通过引入镍配合物阴离子的方法来实现 。合成中,他们不仅在甲川链上引入了不饱和五元环或六元环,而且引入单重态氧猝灭剂双(二苯基二硫乙烯) 镍配合物作为负离子共同增大菁染料的光稳定性。赵文芳等认为,具有不同取代基的菁染料在溴化银微晶上的吸附能力不同,因而菁染料结构中的杂环碱、多甲川链上的取代基及多甲川链本身长短的变化都可能带来相应乳剂光谱增感范围的变迁和应用性能上的重要改进 。

3.2 生物分析中的应用

近年来,菁染料已广泛应用于各种生物分析技术,包括DNA 测序、荧光免疫分析检测、生物大分子的定量测定及原位荧光杂交技术等。Waggoner 等研制的N2羧戊基252磺酸基23H2吲哚菁染料Cy3 和Cy5 具有良好的荧光性能和水溶性,用来进行各种检测,其已成为生物芯片上使用的新一代商品化荧光探针。Mccorquodale 等通过二极管诱导的激光毛细管电泳荧光检测技术(CE2IF) 表明,ICG菁染料可用于检测人血清蛋白和一系列其他蛋白质。 Patonay 用染料作为DNA 序列的荧光标记物分析DNA 序列时,每次可分析样品中大约500 个碱基对,能检测到0. 1～1. 0 fmol 的DNA 片段。菁染料还被Strohsahl 等用在基于“分子灯塔”作用的双色DNA 传感器的设计中 ，利用此传感器可以测定待测体系中的寡聚核苷酸。Nagao 等合成的一系列多甲川苯并吲哚菁染料，可以对氨基酸、低聚肤、蛋白质、类脂和糖作荧光标记；同时研究还表明该类染料可作为诊断剂的活性成份和激光治疗癌症的药物成份。具有长吸收波长(-800 nm)和强荧光性的吲哚菁绿染料已被广泛应用于医疗检测，如心血管、肝脏和眼科等等。

3.3 无机离子或分子的测定中的应用

具有较大摩尔吸光系数的近红外功能菁染料则利用较长波段，可以最大限度地排除这些背景的干扰功能菁染料与所测物质的作用方式可分为两类：一类是络合机制，这类功能染料往往含有大环醚结构的功能基团，它可与对应的金属离子络合，从而改变功能菁染料的光谱性质，此方法可在无伤害、低干扰的情况下测

量生物体内0.1~l0 μmol/ L浓度的钙离子；另一类是通过减色效应，也就是所测物与功能菁染料发生化学反应，通过其褪色程度得出结论。 张萍等利用痕量Fe ( III) 对磺酸基阴离子花菁染料在770 nm 处吸收的减色作用定量测定了溶液中Fe ( III) 的浓度,建立了近红外测定痕量铁的分光光度法。Tarazil 等在菁染料甲川链上用苯并152冠25 来修饰,得到一种新型桥环菁染料，可用于细胞内钙离子浓度变化的监测。

3.4 光学信息存储领域应用

菁染料作为有机光学记录介质的应用研究越来越受到重视，并得到实际应用。菁染料及其衍生物与其他可用作记录介质的有机染料相比在可见及红外区有很强的吸收,并且具有吸收波长可调协范围大、反射率高、摩尔消光系数大、信噪比较高及可方便地采用旋涂法制成膜等优点,使其作为有机光记录介质的应用研究越来越受到人们重视,并得到实际应用。近年来在光存储方面对菁染料的研究依然集中在含吲哚杂环的菁染料，因为吲哚类的光稳定性高,在一般的有机溶剂中溶解度大,而且有较高的反射率。华东理工大学开发的可录式激光光盘专用染料：苯并吲哚五甲川菁染料其性能已达到国内外同类水平水。Te 等研究者经实验发现一系列苯并吲哚菁染料是一种高密度的光记录材料，其最大吸收波长在500~650nm，且化学性质稳定，在有机溶剂中溶解性能好。

3.5 三阶非线性材料

与无机材料相比,有机材料具有许多显著特点,如非线性光学系数大,高激光损伤阈值,低介电常数,快光学响应时间,易组合,可剪裁等等,这些特征表明非线性光学中有机非线性光学材料在某些方面将有替代无机材料的可能。有机低分子中的花菁染料是非线性光学中的一类重要发色团,用这类发色团制成的极化聚合物其电光系数(r33)在1313nm已达到55pm/V,这是技术上具有很重要应用的无机晶体铌酸锂电光系数30.8pm/V的两倍。目前,人们对三阶非线性的研究较少,但一些花菁染料的C值大,在光开关、光计算等领域中具有潜在应用,特别是一些可聚合的发色团将可能有很好的应用前景。某些对称的花菁染料的宏观三阶非线性极化率可与聚合物相比。S-imonsen K B等合成了一系列二硫多甲川染料(包括部分七

代花菁染料)并对其三阶非线性性质进行了研究,发现C值在1@10-33esu,并且某些染料稳定性好,非线性光学系数大,在可见光区透明性好。

3.6 太阳能电池中的应用

有机太阳能电池研究是方酸菁染料最早涉入的领域之一。黄颂羽等对含有吲哚环的方酸菁染料的太阳能电池研究发现其具有较高的广主伏特效应,光电转换效益可达0. 8 %。张莉等利用吲哚二碳菁染料敏化SnO2 纳米结构多孔膜，结果表明，使用该染料敏化可以显著地提高SnO2 纳米结构电极的光电流,使SnO2 纳米结构电极的吸收波长移至可见光区和近红外区。

3．研究的主要内容及途径：

3.1以苯胺为原料,通过缩合反应，N-烷基化等合成了以苯并吲哚为母核的五代花菁染料，并对目标产物进行结构鉴定，以及相关性质的测定。

3.2实验原理： (MeO)2HCCH(OMe)2PhCl-NHH+Cl-PhNHN

Cl-

4．工作的主要阶段及进度

2013.11-2013.12 开题准备，查阅资料

2013.12-2014.01 完成外文翻译及开题报告

2014.01-2014.04 学生正式接受毕业论文正文任务，开始实验

2014.04-2014.05 实验前期总结，进一步研究

2014.05-2014.06 开始总结和写论文，将正文交院教学办，毕业论文答辩

5．最终目标及完成时间

以苯胺、吲哚盐为原料,通过缩合反应，N-烷基化等合成了以苯并吲哚为母核的五代花菁染料。并对目标产物进行结构鉴定，以及相关性质的测定。

完成时间：20xx年5月

6. 现有条件及必须采取的措施

6. 1仪器与试剂

微波反应器 (由L G WP700型 (天津乐金L G电子电器有限公司生产)改装),辐射功率可分为:低火(350 W)、中火 (500 W)、高火 (700 W) ;熔点用XT24显微熔点仪(北京京仪控股有限责任公司) 测定,温度未校正; Varian Mecurry 300核磁共振仪(美国,Varian公司)以TMS为内标; Thermo Nico2let Nexus 470 F T2IR傅立叶变换红外光谱仪 (美国, Thermo公司)以溴化钾压片.苯胺等试剂购自美国NA SA化学试剂公司，1,1,3,3-四甲基丙烷、吲哚羧酸盐、吲哚盐酸盐、乙酸酐、二氯甲烷等均为上海化学试剂厂的分析纯试剂.

6. 2实验步骤

中间体及目标产物的合成路线如上图所示.

（1）丙二醛二缩苯胺的合成

烧瓶中依次加入1,1,3,3-四甲氧基丙烷(10.5 mL, 0.06 mol)，盐酸(8.5 mL)，及蒸馏水(170 mL)，再将苯胺(7.4 mL, 0.08 mol)及盐酸(10 mL)溶于蒸馏水(140 mL)中，并将此溶液在搅拌下逐滴滴加到上反应瓶中。在50度的条件下持续搅拌五小时，得悬浊液。抽滤即可得到桔黄色固体产物(12 g, 85%)。

（2）以吲哚甲基盐为中间体合成

丙二醛二缩苯胺盐酸盐(0.46 g, 1.78 mmol)及吲哚甲基盐(0.536 g, 1.78 mmol)溶于乙酸酐(10 mL)中，并加热回流半小时。反应液冷却至室温后，旋蒸除去溶剂，柱层析提纯得到桔色粉末状固体产物(0.45 g, 87%)。

（3）以吲哚羧酸盐为中间体合成

将吲哚羧酸盐(0.18 g, 0.65 mmol)及缩胺(0.20 g, 0.65 mmol)，无水乙酸钠(0.11 g, 0.79 mmol)溶于无水乙醇(50 mL)中，在氮气气氛下加热回流4小时。旋蒸除去溶剂后，柱层析提纯得蓝色固体产物，即为五代花菁染料(0.22 g, 69%)。

7． 协助单位及要解决的主要问题

本课题的完成应解决由1H NMR，MS和元素分析，荧光分析、单晶衍射分

析等手段进行表征化合物的技术问题，同时需要得到有机化学组的各位老师的大力支持与帮助。

参考文献

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