一．名词解释（30分）1.3D打印是什么？3D打印技术又称为三维打印技术，是指通过3D打印机可以“打印”出真实的物体，采用分层加工、选加成形的方式逐层增加材料来生成3D实物。

3D打印技术还面临着一系列的问题，如制造速度、产品的材料性能、机器和材料成本、操作的可访问性和安全性、其他功能（如多种颜色等）和成型精度及质量等问题。

2.POCT 定义POCT，即时检验（point-of-care testing），指在病人旁边进行的临床检测（床边检测bedsidetesting），通常不一定是临床检验师来进行。

是在采样现场即刻进行分析，省去标本在实验室检验时的复杂处理程序，快速得到检验结果的一类新方法。

国外曾有不少与POCT相关的名词，如bedside testing(床边检测)、near-patient testing(病人身边检测)、physicians`office testing(医师诊所检验)、home use testing(家用检验)extra-laboratory testing(检验科外的检验)和decentralized testing(分散检验)等。

POCT 是体外实验技术的主要部分, 它具有体积小、携带方便、容易使用和结果快速等优点, 其最主要特点强调结果快速、大大缩短了实验结果周转时间。

3.生物传感器定义（二选一）生物传感器是以固定化的生物成分(酶、蛋白质、ＤＮＡ、抗体、抗原、生物膜等)或生物体本身(细胞、微生物、组织等)为敏感材料、与适当的化学换能器相结合产生的一种快速检测各种物理、化学和生物量的器件。

它通过各种物理、化学换能器捕捉目标物与敏感材料之间的反应, 然后,将反应的程度转变成电信号, 根据电信号推算出被测量的大小。

生物传感器是一类特殊的化学传感器,它是以生物活性单元(如酶、微生物、动植物组织切片、抗原和抗体、核酸等) 作为生物敏感基元,对被测目标具有高度选择性的检测器。

它通过各种物理、化学型信号转换器捕捉目标物与敏感基元之间的反应,然后将反应的程度用离散或连续的电信号表达出来,从而得出被测物的浓度。

与传统的分析方法相比,生物传感器这种新的检测手段具有如下优点:(1) 生物传感器是由选择性好的生物材料构成的分子识别元件,因此一般不需要样品的预处理,样品中的被测组分的分离和检测同时完成, 且测定时一般不需加入其它试剂。

(2) 由于它的体积小,可以实现连续在线监测。

(3) 响应快,样品用量少,且由于敏感材料是固定化的,可以反复多次使用。

(4) 传感器连同测定仪的成本远低于大型的分析仪器,便于推广普及。

二．问答题（70分）1. 锂离子电池负极按照储锂机理可分为几类？每类试举一例并写出其脱嵌锂的反应方程式。

锂离子电池( Lithium Ion Battery , 缩写为LIB) ,按其形像又称为摇椅电池(Rocking Chair Batteris ,缩写为RCB) 是当今最佳的电池能源,也是应用最广和最有发展前途的能源。

在电化学势的驱动下，锂离子可以与正、负极材料通过脱嵌、合金化或氧化还原反应的方式结合，并在正负极之间作可逆定向运动的化学电源都属于锂离子电池。

(1)电池（Battery）指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。

(2)锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。

锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。

锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。

被形象地称为“摇椅电池”。

正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。

负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。

(3)①正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，现在又出现了镍钴锰酸锂材料，电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂（俗称三元）或者三元+少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。

导电集流体使用厚度10--20微米的电解铝箔。

②隔膜——种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。

③负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。

④有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液。

⑤电池外壳——分为钢壳（现在方型很少使用）、铝壳、镀镍铁壳（圆柱电池使用）、铝塑膜（软包装）等，还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端。

目前,用于锂离子二次电池的负极材料主要有以下4种类型: ①石墨材料(进行高温石墨化处理); ②易石墨化碳(1000-2000℃处理的软碳,但未高温石墨化); ③难石墨化的硬碳(1000-1400℃处理的硬碳); ④低温碳材料(550-1000℃处理的碳材料)。

负极脱嵌锂：LixCn = nC+xLi++xe-2.OLED发光机理发光机理是什么？按化合物的分子结构，有机电致发光材料分为哪些类型，各自的优缺点是什么？（二选一）机理：在外界电压的驱动下，由电极注入的电子和空穴在有机物中复合而释放能量，并将能量传递给有机发光物质的分子，使其受激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态时辐射跃迁而产生发光现象。

类型：按化合物的分子结构一般可分为两类：有机小分子材料和高分子聚合物。

优缺点：有机小分子发光材料具有结构确定、化学修饰性强、选择范围广、易于分离提纯等独特的优势；与有机小分子比，聚合物材料具有制膜工艺简单、热稳定好等特点，但是高分子聚合物的纯度不易提高，在耐久性、亮度和颜色方面不及有机小分子发光材料。

机理：OLED是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下,通过载流子注入和复合导致发光的现象。

其原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极, 在一定电压驱动下, 电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层, 电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层, 并在发光层中相遇, 形成激子并使发光分子激发, 后者经过辐射而发出可见光。

辐射光可从ITO一侧观察到, 金属电极膜同时也起了反射层的作用。

根据这种发光原理而制成显示器被称为有机发光显示器, 也叫OLED显示器。

类型及优缺点：按化合物的分子结构一般可分为有机小分子与高分子两种, 小分子的优点在于化合物易纯化, 可获得较纯的色光, 缺点是热稳定性较差, 易产生结晶, 降低发光效率。

高分子的优点在于其热稳定性好, 不易结晶, 但缺点是不易控制发光的波长, 无法充分掌握色光的纯度。

3.转基因作物目前的发展趋势是什么及有何优缺点。

（1）发展趋势转基因作物研发趋势：①基因种类不断增加. ②转基因方法更加多样. ③转基因作物性状日益丰富.转基因作物市场化趋势：①转基因作物种植国家和面积逐年扩大. ②转基因作物创造价值不断攀升.（2）优点：①转基因植物可以在解决当今世界所面临的一系列重大问题上发挥重大作用。

例如：人口膨胀、食物短缺、能源匮乏、疾病猖獗、环境污染、生态平衡破坏、生物物种消亡等。

②转基因技术可以增加植物单位产出量, 增强作物抗虫性和抗病性, 提高农产品的耐贮性以及让植物摆脱季节的影响。

③转基因技术也是培植植物新品种的主要方法。

④种植转基因抗草甘膦作物会加强土壤中有机物质的积聚从而降低土壤中有机物质的流失。

缺点：转基因植物食品存在自身的安全性问题及其对于生态环境的安全性问题。

转基因食品的潜在问题包括: 转基因食物的过敏性; 转基因食品的毒性; 营养品质改变问题; 转基因生物的环境安全性以及转基因技术中存在的伦理道德问题。

4, 写出转基因植物产品的检测有哪些方法及各自的优缺点并列举一个电化学检测的例子。

其中电化学方法有何优点？检测方法及各自的优缺点：①PCR检测法特定核酸序列的聚合酶链式反应(PCR) 扩增是目前常用的检测转基因作物的方法，它以外源基因为检测对象，因此最直接、最有效。

基于核酸的检测方法包括定性 PCR和定量 PCR 两大类。

定性 PCR具有操作简单快速、灵敏度高等特点，但假阳性率也很高，使检测结果不可靠。

定量 PCR是转基因成分的定量检测，目前较为成熟的定量PCR 方法主要有竞争性 PCR、PCR-ELISA法、实时荧光定量 PCR 法。

实时荧光定量 PCR具有重复性好、灵敏度高、核酸交叉污染少、易于自动化等优点，也有效解决了传统定量只能终点检测的局限，但由于定量标准物研究相对滞后，也不能满足现有转基因检测的需要。

②ELISA检测法酶连免疫吸附技术实验的原理是利用抗原和抗体的特异性免疫,将其中的一种包被之后,再将酶标抗体结合到载体上,利用酶和底物的显色反映定量测定抗原量或抗体量。

在转基因食品的检测中,ELISA一般作为定性检测的方法, 但是在某些条件下也可以用于半定量测试优点：操作方便，实验可靠缺点：1、只是诊断的辅助手段，特异性和灵敏性有待提高。

2、操作过程有些繁琐，反应需要一定时间。

③基因芯片检测法基因芯片又称为DNA微探针阵列。

在转基因食品的检测中,基因芯片技术可以将一般通用的报告基因、抗性基因、启动子和终止子的特异片段制成检测芯片与待测样品杂交, 从而判定样品中的转基因成分,并已经在大豆、玉米和棉花等农产品的转基因检测中广泛应用。

另外，基因芯片技术还可以筛选突变或抗性等转基因所需要的目的基因。

优点：DNA芯片检测一次可以定性筛选大量不同种类的基因修饰物。

缺点：每种检测样品必须有与之相配的非转基因作物的芯片,而且芯片检测的操作复杂,成本比较高。

④DNA电化学生物传感器优点：结合电化学，电化学分析技术，传感器技术和生物技术，具有准确、灵敏、快速、易于操作、不受颜色影响、仪器价格低廉等优点。

缺点：灵敏度还不够高，不能满足极低含量目标基因实际样品检测的需要；传感界面与DNA固定、杂交的相互作用研究不深入，传感膜难以重复再生，也不能用所制备的传感膜转换检测转基因植物不同外源基因。

电化学方法的优点：DNA电化学生物传感器特别适宜于具有特定序列DNA的研究，它具有的顺序选择性能快速检测DNA序列、且成本低，易于集成化和自动化。

举例：用作高效液相色谱的检测方法，应用于多肽，蛋白质和核酸等生物大分子分析，药物分析，超微量，超痕量生物活性物质分析以及活体分析，与PCR结合测定HIV病毒。

5. 绿色化学概念、特点（二选一）定义：绿色化学是指:在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料, 消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。

而今天的绿色化学是指能够保护环境的化学技术。

它可通过使用自然能源,避免给环境造成负担、避免排放有害物质。

利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发，并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量。