基质影响电喷雾离子化效率的研究

着眼于液相色谱与质谱条件的匹配问题,以酸性化合物——大黄酸,碱性化合物——青藤碱为模型化合物,系统地考察了正离子和负离子模式下,6种常见的LC-MS缓冲体系对电喷雾离子化效率的基质影响。结果表明：被分析物,采用不同的溶剂体系,离子化效率有显著差异,在实际样品分析中,应根据感兴趣的化合物选择合适的缓冲溶剂体系。     

常压电喷雾离子化的机理及应用

作为最有前景的分析仪器之一,质谱技术已在药物、食品、环境、人类健康、国家安全及相关领域展现出广阔的应用前景。不同种类的分析物具有多种特征,这为直接离子化及质谱分析增加了难度。常压敞开式离子源是近年来新兴的一种离子源,这类离子源具有无需复杂的样品前处理、操作方便、快速、非破坏性、灵敏度及特异性好、能实现实时原位、高通量分析等特点。本文综述了基于电喷雾离子化(ESI)原理的各种离子源的电离机理、特征及应用,展望了常压敞开式离子源的发展趋势。     

镍铁水滑石/还原氧化石墨烯的制备及电催化水氧化性能

首先制备了不同镍/铁比的镍铁水滑石, 并通过液相剥离法得到水滑石纳米薄片溶胶, 随后将其与还原氧化石墨烯复合, 并对其进行了电催化水氧化的性能测试. 结果表明, 镍铁水滑石的剥离可以大幅度提高其电催化性能, 起峰电位为1.47 V, 电流密度为10 mA/cm² 时, 电位仅为1.53 V; 与还原氧化石墨烯复合后, 其催化活性得到了进一步提高, 在10 mA/cm²时电位降为 1.515 V.     

电沉积制备钯铂电极上乙醇的电催化氧化

研究了乙醇在碱性介质（１．０ｍｏｌ·Ｌ－１ＮａＯＨ）中电沉积制备的Ｐｄ／ＧＣ、Ｐｔ／ＧＣ和Ｐｄ．Ｐｔ／ＧＣ电极上的电催化氧化．实验结果表明：由此法制备的钯铂系列合金电极对乙醇的电催化氧化表现出明显的协同效应─—乙醇在含把原子分数ｙｐｂ＝０．３３６的Ｐｄ－Ｐｔ／ＧＣ合金电极上的阳极交换电流密度是其在纯铂电极上的３０多倍．     

电沉积制备钯铂电极上乙醇的电催化氧化

研究了乙醇在碱性介质（１．０ｍｏｌ．Ｌ＾－１ＮａＯＨ）中电沉积制备的Ｐｂ／ＧＣ、Ｐｔ／ＧＣ和Ｐｄ－ｐｔ／ＧＣ电极上的电催化氧化,实验结果表明：由此法制备的钯铂系列合金电极对乙醇的电催化氧化表现出明显的协同效应－乙醇的含钯原子分数ｙｐｄ＝０．３３６的ｐｄ－ｐｔ／ＧＣ合金电极上的节极交换电流密度是其在纯铂电极上的３０多倍。     

电喷雾离子源中样品离子化能量转移理论的初探

电喷雾离子源（electrospray ionization,ESI）不仅可以用于小分子的检测,也能够用于蛋白质、多肽等大分子的研究。本文通过对离子化过程的系统分析,提出了基于能量最低原理的离子化过程能量转移理论。样品分子在由液相转移到气相形成离子化气体的过程中受到静电力、分子间的范德华力等多种力的作用。样品的离子化是多种力共同作用的结果,在不同的离子化阶段,不同形式的力的作用也不尽相同。电荷在样品表面蒸发和多电荷离子的形成之间存在竞争。对不同结构的分子,分子形态、构象改变导致的两相间转移Gibbs自由能变化不同,可能导致离子蒸发、大分子形成多电荷离子、产生链弹射等行为。离子化能量转移理论不仅能够对已有的3种理论加以简化统一,也可以说明溶剂、电解质离子等在离子化过程中的作用,为优化不同结构与形态样品的质谱检测、了解离子化的真实过程提供了一种可能的依据。     

通过温和的镍腐蚀制备珊瑚状FeNi(OH)x/Ni作为一种一体化高效水分解电极

高效稳定并可同时催化析氧反应(OER)和析氢反应(HER)的非贵金属催化剂对于实现廉价水分解电解槽的商业化十分重要.虽然众多研究表明FeNi(OH)x是一种极具潜力的催化剂,但是在基础研究与更有实用前景的电极之间仍有许多空白亟待填补.比如,基础研究多基于薄膜电极,其催化剂内部导电性的影响通常可以忽略.而基于实用化的电极则需要负载较厚的催化剂膜以获得更多的活性位,与此同时,其催化剂内部导电性的不利影响将会增大.此外,物质传递方面也会出现类似的情况.因此,一些在基础研究中显示出高本征活性的催化剂,在更加接近实际应用的体系下难以表现出预期的高活性.对于这一问题,目前鲜有相关的研究报道.基于上述分析,本文报道了一种经济且环保的方法,以制备珊瑚状的FeNi(OH)x/Ni催化剂.在碱性条件下,该催化剂具有同时催化OER和HER,从而实现全水分解的能力.在催化剂的制备过程中,具有高本征活性的FeNi(OH)x纳米片借助Fe(NO3)3对Ni温和的腐蚀过程,被原位负载到珊瑚状镍骨架上.这些纳米片与电沉积制备的珊瑚镍骨架以及3D泡沫镍基底一起构成了一体化的析气电极.这样的电极结构有助于暴露活性位、电解质快速传递和气体产物的迅速释放.此外,与珊瑚状金属镍骨架的复合也有利于减轻较厚的催化剂薄膜所带来的导电性降低的负面影响.在1.0mol L-1 KOH溶液中,以FeNi(OH)x/Ni同时作为阳极和阴极而构建的对称电解槽表现出了优异的催化活性,只需要施加1.52 V的槽压即获得10 mA cm-2的催化电流密度.其活性甚至优于当前最佳的由贵金属催化剂RuO2和Pt/C构建的非对称电解槽所表现出来的活性(10 mA cm-2的槽压为1.55 V).本文提供了一种简便易行且十分可靠的制备更加实用、具有潜力且可负担的水分解装置的策略.     

钛基二氧化铅电催化电极的制备及电催化性能研究

以电沉积法制备了钛基PbO2电极，优化并确定了电极的制备工艺，以苯酚为目标有机物，考察了电极的电催化氧化性能，研究结果表明，该电极的电催化性能优于传统的DSA钛基RuO2电极。采用该电极，在10Ma/cm^2电流密度下通过0.72Ah电量后，可使100Ml、COD浓度为270mg/L的苯酚溶液中的苯酚完全分解，COD去除率为67.4%，单位电量COD降解量为0.254mgCOD/Ah，且电流效率随电流密度的增加而减小，初步研究了苯酚的电催化氧化机理，提出了苯酚的电催化氧化可能是由苯酚的直接电化学氧化为苯醌及苯醌的间接电化学氧化有机酸两部分组成。     

电催化氧化制备苯甲醛的研究

在超声波槽中电生成纳米金属氧化物,继而以MnO2/Mn2 或金属氧化物氧化还原电对作为媒介,电催化氧化合成苯甲醛.实验表明,电流效率和苯甲醛的产率在超声的参与下有明显的提高,优化了超声电解的条件.在较高温度下反应时,有利于提高生成苯甲醛的电流效率.反应选择性较高,苯甲醛产率可达88.9%.     

电沉积Pt-Au双金属催化剂及其对甲酸的电催化研究

以玻碳电极(GCE)为基体, 采用恒电位法制备Pt-Au双金属催化剂. 通过扫描电镜(SEM), X射线能量色散谱(EDX)及电化学方法对催化剂样品进行了表征. SEM结果表明, Pt-Au双金属催化剂的形貌近似球状, 表面粗糙. 循环伏安法和计时电流法的测试结果表明, Au的加入有利于双金属催化剂上甲酸的电催化氧化, 并提高了催化剂对甲酸氧化的抗毒化能力. 而甲酸在催化剂上的氧化机理则通过电化学阻抗技术得到进一步说明. 同时研究了双金属催化剂中Au的不同含量对甲酸氧化的影响, 当 Pt和Au物质的量比为1∶1.803时, Pt-Au/GC催化剂具有最佳的甲酸电催化氧化活性.     

基于Cu(Ⅱ) Tricine配合物制备氧化铜薄膜及其电催化水氧化活性

众所周知, 传统化石燃料的大量使用不仅导致严重的环境污染和温室效应, 而且化石能源本身也面临着枯竭的危机.所以, 探索全新的、环境友善的、可持续发展的能源载体一直备受国内外科研工作者的关注. 氢能是一种清洁的可再生能源, 是有潜力的化石能源替代品. 水分解是一种有效的、理想的产氢途径, 然而水氧化反应是多质子多电子传递的过程, 是制约整个水分解过程的瓶颈. 目前, 基于贵金属(铱和钌)分子和氧化物的电催化剂已经被报道很多, 并且可以保持很好的催化活性; 但是, 这一类催化剂差的稳定性、昂贵的价格和少的地壳含量等因素严重制约了其大规模实际应用. 因此, 开发基于非贵金属(钴、镍、铁、铜、锰)的新型电催化剂材料是解决该问题的唯一出路, 但要保证电催化剂的高活性和好的稳定性仍面临着诸多挑战.在众多的非贵金属中, 铜是一种来源广泛的金属, 而且铜对生物体毒性较小. 由于铜具有良好的配位化学和多重的氧化还原特性, 近年来, 很多基于铜的水氧化电催化剂被开发和研究.我们在含有1.0 mmol/L Cu2+和2.0 mmol/L Tris配体的磷酸缓冲溶液(0.2 mol/L, pH = 12.0)中, 采用1.15 V vs. NHE恒电位电沉积的方法, 在ITO导电玻璃上制备出基于铜的水氧化催化剂薄膜(Cu-tricine). 对得到的催化剂薄膜进行扫描电镜(SEM)测试, 该催化剂均匀负载在ITO表面, 厚度大约是1.4 μm. 为了更加深入研究Cu-Tricine催化剂薄膜, 采用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对Cu-tricine催化剂进行表征, 结果表明, 该催化剂薄膜是一种结晶度较差的无定形材料. 同时, 为了研究催化剂薄膜的元素组成及其所处状态, 对催化剂进行了能量散射X射线能谱(EDX)和X射线光电子能谱(XPS)测试, 结果表明, 该催化剂由铜和氧元素组成, 并且铜是以正二价存在. 由高分辨O 1s XPS谱图分析结果可以推测, Cu-Tricine催化剂可能是由氧化铜和氢氧化铜组成. Cu-tricine催化剂的水氧化活性是在0.2 mol/L的磷酸缓冲溶液(pH =12.0)中进行测试, 从塔菲尔曲线中可以得出, 该催化剂达到1.0 mA/cm2的催化电流密度所需的过电位是395 mV, 塔菲尔斜率为46.7 mV/decade. 此外, 在1.15 V vs. NHE的电位下, 在10 h的电解过程中, Cu-tricine催化剂薄膜可以将催化电流密度一直保持在7.5 mA/cm2, 并且得到的法拉第效率为99%.     

系列烷基甲基萘磺酸盐的高效液相色谱和电喷雾离子化质谱分析

采用反相离子对高效液相色谱(HPLC)和电喷雾离子化质谱(ESI-MS)对系列长链烷基甲基萘磺酸盐(AMNS),包括己基甲基萘磺酸盐、辛基甲基萘磺酸盐、癸基甲基萘磺酸盐、十二烷基甲基萘磺酸盐、十四烷基甲基萘磺酸盐进行分析,通过液相色谱分离条件的优化,找到了最佳分析条件.紫外检测波长230 nm,流动相为甲醇和水混合物,流速为0.8 mL/min,采用梯度洗脱方式进行分析.线性梯度:0～40 min时甲醇-水体积为60:40,在40～70min时,甲醇-水体积比为100:0.样品分离度高,分离效果较好.用面积归一化法得到了样品各组分的相对百分含量.HPLC和ESI-MS是快捷、有效和可靠的分析和表征AMNS的方法.     

“卡房”结构LDHs负载Pt纳米催化剂用于乙醇电催化氧化

乙醇电催化氧化是直接乙醇燃料电池(DEFCs)的核心反应,而DEFCs的阳极电催化剂是提升乙醇转化效率的关键。Pt作为最稳定、最有效的催化剂之一,仍面临着成本高、容易被乙醇氧化产生的中间产物毒化等问题。选择合适的载体实现Pt的高度、均匀、稳定分散,不仅可以提高其抗中毒能力和催化活性,而且还可以减少Pt用量降低成本。本文采用两步电化学沉积法合成了层状双金属氢氧化物(LDHs)纳米阵列负载Pt纳米催化剂(Pt/LDHs/NF),具有“卡房”结构的LDHs增强了Pt纳米粒子的分散,有助于实现高效的乙醇电催化氧化性能。制备的Pt/NiFe-LDH/NF在碱性环境下对乙醇表现出最优的电催化氧化活性,峰值电流密度达到171.99mA·cm^-2。这可为今后设计和制备均匀、稳定分散的Pt基催化剂用于乙醇电催化氧化提供借鉴。     

电喷雾离子化过程中蛋白质超多电荷离子生成方法研究进展

电喷雾离子化(Electrospray ionization,ESI)技术是目前常用的生物分子质谱离子化技术之一.在ESI过程中,蛋白质等生物大分子会携带多重电荷,形成多电荷离子.多电荷离子的形成,可有效降低待测离子的质荷比(Mass-to-charge ratio,m/z),扩大可检测分子量范围,提高检测灵敏度,为生...     

电喷雾离子化飞行时间质谱研究鸡蛋清溶菌酶与β－环糊精 的新型复合物

运用电喷雾离子化飞行时间质谱分析鸡蛋清溶菌酶与β－环糊精的复合物。通过减少β－环糊精的配制浓度至原来的1/5,发现形成1:2和1:3复合比的溶菌酶-β-环糊精复合物的离丰度减弱,但化学计量比为1:1的复合物变化不大,证明该新型复合物为非特异性非共价复合物。此外还对质谱参数、分析条件对复合物离子化的影响作了详尽的考察,得出在nozzle电压为200V时复合物信号最强,在不影响生物分子高级结构的前提下添加少量的有机溶剂如甲醇、乙腈等能较明显地改善质谱信号。     

解吸电喷雾电离技术

本文介绍了一种新近发展起来的质谱离子化方法——解吸电喷雾电离（desorption electrospray ionization, DESI）及其最新研究进展。该方法首次于2004年提出后,由于其具有样品无需前处理就可以在常压条件下从各种载物表面直接分析固相,或凝固相样品等优势而得到了迅速的发展。本文描述了DESI的基本原理、离子源的结构和相关优化的参数,并对该离子化方法中所用的载物表面进行了总结。在实际应用方面,本文综述了DESI技术在常压气相化学反应产物监测,合成高聚物表征,爆炸物和化学战毒剂检测,以及在药品,生物代谢产物和生物组织表面分析方面的应用成果,同时对DESI的基础应用研究方向进行了分析和展望。     

钙钛矿型水氧化电催化剂

在全球能源结构“清洁化”转型的背景下,可再生能源的开发与利用能够有效解决能源危机与环境问题,符合我国的可持续发展路线。能源转换与储存技术贯穿着循环能源技术的各个环节,是新型能源框架的核心支撑。 水氧化反应是众多能源体系（例如, 水裂解反应、 二氧化碳还原反应、 氮还原反应和金属-空气电池）的重要半反应, 但其动力学缓慢, 严重限制了设备的能源效率, 阻碍了相应技术的广泛应用。因此, 亟需开发具有低成本、 高活性、 强稳定性的水氧化电催化剂以降低反应能垒,进而推动能源转换与存储设备的工业化发展。钙钛矿型材料的晶体结构包容性强, 元素组成涵盖广泛, 具有丰富而独特的电子特性, 易于实现表面化学与电子结构的精准调控, 因此被公认为理想的催化材料设计平台。本文综述了钙钛矿型水氧化电催化剂的最新研究进展。首先介绍了钙钛矿型材料的晶体结构和电子特性,归纳了制备钙钛矿型氧化物的代表性的合成策略。通过讨论近期钙钛矿型水氧化电催化剂在酸性和碱性介质中的研究进展, 强调了钙钛矿型电催化剂结构与催化性能间的构效关系。 最后, 我们总结了钙钛矿型水氧化电催化剂在实际应用中面临的挑战与机遇, 提出了相应的建议与解决方案, 期望能使读者更清晰地认识到该领域的未来发展方向。     

Pt-Ni与Pd-Ni纳米薄膜的电化学制备和乙醇电催化性能研究(英文)

通过电沉积法在Ti基体上制备具有纳米结构的Pt-Ni和Pd-Ni薄膜,前者呈纳米花瓣形状,厚度为10～20 nm,后者主要由纳米颗粒组成,大小为50～60 nm.XRD测试结果显示,Pt-Ni和Pd-Ni纳米薄膜结晶程度较差.循环伏安法测试薄膜对乙醇电催化氧化的性能,结果表明Pt-Ni和Pd-Ni纳米薄膜可使乙醇起始氧化电位分别负移至-0.74 V和-0.71 V,且在碱性介质中加Ni可提高催化剂的活性和抗毒化性能.     

炭黑负载Pt-Sn双金属催化剂对乙醇的电催化氧化性能

采用一步还原法(乙二醇为还原剂)与两步还原法(在聚乙烯吡咯烷酮PVP保护下,先用硼氢化钠还原制备Sn溶胶,沉积Pt后用乙二醇还原)制备了炭黑负载Pt-Sn双金属催化剂,利用循环伏安法和计时电流法考察了催化剂制备方法、Pt/Sn原子比、溶液p H值、PVP/Sn质量比、反应介质等对乙醇室温电催化氧化活性和稳定性的影响.以X光衍射、透射电镜及电化学活性面积测定对所得催化剂进行了表征.发现引入Sn明显提高了Pt催化剂对乙醇的电催化活性与稳定性,两步还原法得到的Pt3Sn/C催化剂具有更小的颗粒尺寸,更大的电化学活性面积及更高的乙醇氧化活性与稳定性.与酸性介质相比,该催化剂在碱性介质中的电化学活性更好.