层状无机化合物--磷酸锆的研究和应用进展

简要概述层状无机化合物的物理和化学性质,以及层状磷酸锆的结构特点和性质,对近年来层状磷酸锆在光、电、催化、分子识别等领域的研究和应用进行了综述,并展望了层状磷酸锆的研究前景.     

磷酸锆催化剂用于生物质转化

随着化石燃料的减少和能源危机的加重,开发利用可再生的新能源迫在眉睫.生物质作为一种重要的可再生资源,是现代化学工业中的能源和有机碳的重要潜在替代物,将其转化为高附加值化学品具有巨大的开发潜力和实际应用价值.因此,对于生物质资源的高效转化及综合利用越来越受到人们的广泛关注,而催化化学转化是当前实现生物质升值利用的重要途径之一.近年来,磷酸锆逐渐发展成为一种新型的过渡金属磷酸盐多功能材料,在离子交换,吸附,质子传导,光化学,材料化学,催化等领域具有广泛的应用.根据我们和其他课题组的研究基础,本文简要总结了无定形、介孔和结晶型磷酸锆(α、γ、τ)特别是α-磷酸锆材料的制备方法,结构和催化性能.在其结构中,不同的磷氧基团和水分子,锆氧八面体和磷氧四面体通过氧桥相互连接在一起.在特定的制备条件下,可以得到无定形磷酸锆、层状结构的α/γ-磷酸锆或者三维结构的τ-磷酸锆.磷酸锆材料具有极高的热稳定性,优异的耐水能力,且在极性介质(包括水相)中仍然能够显示出中强酸性,不仅具有布朗斯特酸性和路易斯酸性,而且通过控制磷和锆的比例可以调节两种酸的浓度.本文重点介绍了磷酸锆催化剂在生物质平台分子转化(如催化脱水,加氢/氢解,氧化和酯化等)反应中的最新研究进展,特别指出,磷酸锆表现出的高热稳定性,耐水性和中强酸性使其成为具有高活性、高稳定性的多相催化剂.已有研究表明,磷酸锆既可以直接作为固体酸催化剂,也可以将其它金属及其氧化物等活性组分负载于酸性磷酸锆上,可构建包含酸中心、金属中心的多功能催化剂,实现酸催化、加氢、氧化等多步反应,从而应用于由生物质平台分子制取燃料或者精细化学品催化转化过程.总之,磷酸锆用于生物质转化已经取得了一些重要的进展,也是目前该领域的研究热点之一.虽然已有很多磷酸锆催化剂的研究工作,但是在该领域仍然需要更加深入和广泛的研究.在了解催化反应机理的基础上,更加精确设计、改良催化剂的结构,高效应用在生物质转化以及其他催化反应中.     

磷酸锆催化剂用于生物质转化（英文）

随着化石燃料的减少和能源危机的加重,开发利用可再生的新能源迫在眉睫.生物质作为一种重要的可再生资源,是现代化学工业中的能源和有机碳的重要潜在替代物,将其转化为高附加值化学品具有巨大的开发潜力和实际应用价值.因此,对于生物质资源的高效转化及综合利用越来越受到人们的广泛关注,而催化化学转化是当前实现生物质升值利用的重要途径之一.近年来,磷酸锆逐渐发展成为一种新型的过渡金属磷酸盐多功能材料,在离子交换,吸附,质子传导,光化学,材料化学,催化等领域具有广泛的应用.根据我们和其他课题组的研究基础,本文简要总结了无定形、介孔和结晶型磷酸锆(α、γ、τ)特别是α-磷酸锆材料的制备方法,结构和催化性能.在其结构中,不同的磷氧基团和水分子,锆氧八面体和磷氧四面体通过氧桥相互连接在一起.在特定的制备条件下,可以得到无定形磷酸锆、层状结构的α/γ-磷酸锆或者三维结构的τ-磷酸锆.磷酸锆材料具有极高的热稳定性,优异的耐水能力,且在极性介质(包括水相)中仍然能够显示出中强酸性,不仅具有布朗斯特酸性和路易斯酸性,而且通过控制磷和锆的比例可以调节两种酸的浓度.本文重点介绍了磷酸锆催化剂在生物质平台分子转化(如催化脱水,加氢/氢解,氧化和酯化等)反应中的最新研究进展,特别指出,磷酸锆表现出的高热稳定性,耐水性和中强酸性使其成为具有高活性、高稳定性的多相催化剂.已有研究表明,磷酸锆既可以直接作为固体酸催化剂,也可以将其它金属及其氧化物等活性组分负载于酸性磷酸锆上,可构建包含酸中心、金属中心的多功能催化剂,实现酸催化、加氢、氧化等多步反应,从而应用于由生物质平台分子制取燃料或者精细化学品催化转化过程.总之,磷酸锆用于生物质转化已经取得了一些重要的进展,也是目前该领域的研究热点之一.虽然已有很多磷酸锆催化剂的研究工作,但是在该领域仍然需要更加深入和广泛的研究.在了解催化反应机理的基础上,更加精确设计、改良催化剂的结构,高效应用在生物质转化以及其他催化反应中.     

磷酸锆及其衍生物的离子交换性能*

α-磷酸锆（α-Zr(HPO₄)₂·H₂O, α-ZrP）、γ-磷酸锆（Zr(PO₄)(H₂PO₄)·2H₂O,缩写为γ-ZrP）及其衍生物由于在离子交换、质子传导、插层化学、催化、光化学、材料化学等领域有潜在的应用前景,因而引发了大量的研究工作。本文综述了碱金属、碱土金属、过渡金属离子等与磷酸锆及其衍生物的离子交换反应机理、热力学和动力学特性,另外也讨论了发光金属配合物与磷酸锆的离子交换反应研究进展。     

磷酸锆镍的微波制备及其可见光光催化性能

以氧氯化锆、氯化镍和磷酸二氢钠为原料,在较低温度和常压条件下采用微波辅助法制备具有特殊形貌的磷酸锆镍NiZr(PO_4)_2·4H_2O。研究了3种不同种类的表面活性剂对磷酸锆镍的物相、尺寸及形貌的影响。结果表明,表面活性剂的引入可以降低磷酸锆镍颗粒的平均粒径。与十二烷基硫酸钠(SDS)相比,聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP-K30)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对颗粒生长的抑制程度更大,从而产物的平均粒径更小。使用亚甲基蓝(MB)溶液模拟印染废水,对磷酸锆镍的光催化降解性能进行了探讨。结果表明,可见光下以PVP-K30为模板制备的磷酸锆镍对MB的表观脱色率为49.0%,优于CTAB和SDS条件下制备的磷酸锆镍。本文为新型磷酸锆类复盐的制备与应用研究提供了新的思路和方法。     

磷酸锆类层柱催化剂的制备、表征及其催化甲醇氧化羰基化反应性能

以层状α－磷酸锆为插层主体,采用高温固相离子交换插层法制备Ｃｕ＾２＋,Ｋ柱撑的磷酸锆类层柱催化剂,并用ＸＲＤ,ＩＲ和ＴＧ等方法对其进行了表征。结果表明,金属离子柱撑的α－磷酸锆类层柱催化剂的层间距由原来的０．７６ｎｍ扩撑至０．８１ｎｍ,结晶度有所下降。     

磷酸锆催化甘油气相脱水制备丙烯醛

以沉淀法、水热合成法和浸渍法制备了磷酸锆催化剂,通过X射线衍射、热重分析、氮气物理吸附、红外光谱和Hammett指示剂法对催化剂进行了表征,并将该催化剂用于甘油气相脱水反应.研究表明,由沉淀法得到的磷酸锆经过400℃焙烧后能达到最佳催化活性,在温和条件下,甘油可完全转化,丙烯醛选择性为81%,反应24h内催化剂失活不明显.不同方法制备的磷酸锆其结构和表面酸性显著不同,催化剂表面酸性对催化剂活性、丙烯醛选择性和催化剂的寿命均有较大影响.     

水溶性阳离子型卟啉对层状磷酸锆插层行为的研究

比较了水溶性卟啉meso-四(4-N-甲基吡啶基)卟啉(TMPyP)对具有不同层间距和结构的层状磷酸锆[α-磷酸锆(α-ZrP)和γ-磷酸锆(γ-ZrP)]的插层行为. 研究发现: 相比α-磷酸锆, γ-磷酸锆虽然具有相对较大的层间距, 但同α-磷酸锆一样, TMPyP不能直接嵌入其中. 为嵌入TMPyP, 用预撑剂正丁胺(BA)处理磷酸锆. TMPyP可以嵌入α-ZrP•BA和α-ZrP•2BA(分别为单层丁胺和双层丁胺嵌入α-磷酸锆而形成的插层化合物), 其中, TMPyP以较短的时间与单层排列的丁胺交换而嵌入磷酸锆; 而卟啉却不能嵌入具有较大层间距的γ-ZrP•2BA(双层丁胺嵌入γ-磷酸锆而形成的一种很稳定的形式), 表明预撑剂在磷酸锆层板间的流动性是影响卟啉嵌入的一个重要因素. 另外, 结合XRD、红外、可见吸收等实验数据和α-磷酸锆层板高电荷密度的特性, 我们可推算出: TMPyP以自由碱的形式呈单层倾斜方式紧密堆积在α-磷酸锆层板间.     

纳米银-磷酸锆复合膜修饰电极的制备和电化学

合成了新型纳米银-磷酸锆复合材料并用其修饰玻碳电极,用循环伏安法对修饰电极进行电化学研究.结果表明,此复合膜保持了银的纳米尺寸的微粒性质和磷酸锆对碱性染料的电位调制能力.复合膜中的纳米银提高了磷酸锆对中性红的吸附能力,增强了中性红的氧化还原反应活性.复合膜修饰电极表现出更灵敏的电化学响应.复合膜比单纯的磷酸锆膜表现出更好的机械强度,用其制备的修饰电极表现出更好的稳定性.     

顺式二胺基二苯并-18-冠-6插层α-磷酸锆复合材料的制备及对锶吸附性能的研究

使用直接插层法制备了顺式二胺基二苯并18-冠-6(cis-DAmDB18C6)插层α-磷酸锆(α-ZrP)材料,通过静态吸附实验,对比了顺式二胺基二苯并18-冠-6插层磷酸锆材料和α-磷酸锆对Sr~(2+)的吸附性能。实验结果表明,二胺基二苯并-18-冠-6插层磷酸锆材料对Sr~(2+)的吸附平衡时间约48h,中性溶液高温有利于吸附,低温高酸有利于解吸,最大吸附容量为125mg·g~(-1),这种插层材料对Sr~(2+)的吸附能力优于α-磷酸锆。     

多环芳二酐型聚酯亚胺膜的透气性能

多环芳二酐型聚酯亚胺膜的透气性能李悦生，丁孟贤，徐纪平（浙江大学高分子科学与工程研究所，杭州，３１００２７）（中国科学院长春应用化学研究所）关键词聚醚酰亚胺，聚酯酰亚胺，膜，透气性通常的聚酰亚胺加工性能较差，在芳环二酐的苯环间引入醚键等柔性基团后，其...     

Determination and study on residue and dissipation of benazolin-ethyl and quizalofop-p-ethyl in rape and soil

A QuEChERS (quick, easy, cheap, effective, rugged, and safe) method for the determination of benazolin-ethyl and quizalofop-p-ethyl in rape and soil by high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry has been developed in this study. The residue and dissipation of benazolin-ethyl and quizalofop-p-ethyl in rape and soil were determined with the developed method. The half-lives of benazolin-ethyl in rape straw and soil were 3.7–5.1 days and 14.3–26.3 days, respectively. The half-lives of quizalofop-p-ethyl in rape straw and soil were 5.0-6.1 days and 0.3–9.7 days, respectively. The residue of benazolin-ethyl and quizalofop-p-ethyl in rapeseed and soil were below the detection limit (i.e., 0.5?mg?kg^?1, the maximum residue level of European Union for quizalofop-p-ethyl).     

微量元素与疾病诊断治疗的研究现状及展望

对国内外微量元素与疾病的关系及其诊断治疗的研究现状及研究动向进行了综述，包括：微量元素与地方病、癌肿、心血管病、糖尿病、眼病、神经系统病等。参考文献72篇。     

Synthesis and Optical and Redox Properties of Symmetric and Asymmetric BODIPYs

Herein, we present the synthetic route and the photophysical, electrochemical as well as laser properties of novel red‐emitting boron‐dipyrromethenes (BODIPYs) bearing arylethyne moieties. Such functionality is added along the main axis of the chromophore leading to single‐ and double‐substituted derivatives. The relationship between the dye structure and the lasing properties is studied in detail with the help of the photophysical and electrochemical properties as well as quantum mechanical simulations. The asymmetric substitution of the parent dye induces inhomogeneities in the charge distribution, which leads to an overall loss of the fluorescence capacity, mainly in polar media. Such non‐radiative deactivation processes can be softened by decreasing the electron‐donor ability of the substituent or even avoided by symmetrical substitution. Thus, grafting of the arylethyne moieties at the longitudinal axis of the indacene core results in an effective strategy to develop red‐edge BODIPYs with highly efficient and photostable laser emission.     

Conformations and steric and stacking interactions of trisubstituted ureas and thioureas with alkyl and phenyl groups

The monomeric ν(N—H) vibrations of various trisubstituted ureas of the R₂UPh type and -thioureas of the R₂TUPh type have been studied. The trans—out isomerism in the former and the trans—out—cis isomerism in the latter are discussed from the point of view of steric effect. The monomeric ν(N—H) vibrations of RPhUPh and RPhTUPh are also examined. The single band appearing in the spectrum of both ureas is characteristic of the cis form; this suggests the existence of phenyl—phenyl interaction (the stacking interaction proposed by Galabov et al. [10]). Behavior of ν(N—H) vibrations at several concentrations is shown to be clearly different in the three forms (trans, out and cis). The presence of the cis form is confirmed by solvent effect experiments.     

Ti-V基储氢合金及其氢化物的物相结构与组分优化设计

Ti-V基储氢合金在室温、常压下即可表现出良好的储氢特性,且质量储氢容量明显高于传统AB₅型储氢合金,从而在氢气的精制和回收、运输和储存及热泵等方面有较早的应用。 此外,在混合气体分离、核反应堆中处理氢的同位素、镍氢电池及燃料电池负极材料等方面也得到了广泛的研究与关注。 基于目前Ti-V基储氢合金的研究现状,概述了该类合金的优势、限制性因素(包括成因)及改性手段。 此外,为了进一步理解Ti-V基合金储氢机理、构建合金组分与储氢特性之间的对应关系,本工作重点围绕Ti-V基储氢合金及其氢化物的结构、组分优化设计展开综述,并对其未来研究方向做出展望。     

钒与糖代谢及糖尿病

微量元素钒作为生物体内必需元素，经证实有很重要的生理学功能，与机体糖代谢有十分密切的关系，且能降低糖尿病动物模型的高血糖，极有可能被开发为治疗糖尿病的药物。     

Ferrocene and ferrocenium modified clays and their styrene and EVA composites

In this work, ferrocene- and ferrocenium-containing salts were employed to modify montmorillonite. X-ray measurements show an increase in the interlayer spacing upon clay modification, which means that the larger and more organophilic cations were inserted into the gallery space of montmorillonite. Attempts to prepare nanocomposites of polystyrene and ethylene vinyl acetate copolymers lead to immiscible systems; the morphology of these systems was elucidated with TEM, XRD and cone calorimetry. The thermal stability of the composites is greater than that of the virgin polymer.     

Synthesis of Tyrosol and Hydroxytyrosol Glycofuranosides and Their Biochemical and Biological Activities in Cell-Free and Cellular Assays

Tyrosol (T) and hydroxytyrosol (HOT) and their glycosides are promising candidates for applications in functional food products or in complementary therapy. A series of phenylethanoid glycofuranosides (PEGFs) were synthesized to compare some of their biochemical and biological activities with T and HOT. The optimization of glycosylation promoted by environmentally benign basic zinc carbonate was performed to prepare HOT α-L-arabino-, β-D-apio-, and β-D-ribofuranosides. T and HOT β-D-fructofuranosides, prepared by enzymatic transfructosylation of T and HOT, were also included in the comparative study. The antioxidant capacity and DNA-protective potential of T, HOT, and PEGFs on plasmid DNA were determined using cell-free assays. The DNA-damaging potential of the studied compounds for human hepatoma HepG2 cells and their DNA-protective potential on HepG2 cells against hydrogen peroxide were evaluated using the comet assay. Experiments revealed a spectrum of different activities of the studied compounds. HOT and HOT β-D-fructofuranoside appear to be the best-performing scavengers and protectants of plasmid DNA and HepG2 cells. T and T β-D-fructofuranoside display almost zero or low scavenging/antioxidant activity and protective effects on plasmid DNA or HepG2 cells. The results imply that especially HOT β-D-fructofuranoside and β-D-apiofuranoside could be considered as prospective molecules for the subsequent design of supplements with potential in food and health protection.