Ce1-xMnxO2表面性质对催化CO2和甲醇直接合成DMC反应活性的影响

通过共沉淀法制备了一系列Mn掺杂量不同的Ce_1-xMn_xO₂催化剂, 并将其用于催化CO₂和甲醇直接合成碳酸二甲酯(DMC). 通过X射线衍射(XRD)、 氮气吸附-脱附、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)和程序升温脱附(TPD)等手段研究了Ce_1-xMn_xO₂表面性质对催化CO₂和甲醇直接合成DMC反应活性的影响. 结果表明, Mn离子进入CeO₂晶格中形成固溶体, 随着Mn掺杂量增加, 催化剂表面弱酸碱位数量逐渐降低, 中强酸碱和强酸碱位数量增加, 催化剂表面氧空位含量呈先增加后减少的变化趋势, 当Mn掺杂量较少时, 催化剂表面Mn²⁺比例较高, 有利于Ce⁴⁺+Mn²⁺→Ce³⁺+Mn³⁺反应的进行, 促进催化剂表面氧空位生成; 进一步提高Mn掺杂量时, 催化剂表面Mn⁴⁺比例提高, 有利于Ce³⁺+Mn⁴⁺→Ce⁴⁺+Mn³⁺反应的进行, 导致催化剂表面氧空位含量减少. 研究发现Ce_1-xMn_xO₂催化剂活性与表面氧空位含量线性相关.     

亚铈试纸的设计与制作

以中速定量滤纸作为基纸,依次用作为基纸改性剂的十六烷基三甲基溴化铵(质量分数0.5%)和作为显色剂的二甲酚橙(质量分数0.2%)浸泡、晾干,制成亚铈试纸。 用1.000×10^-5~1.000 mol/L的Ce³⁺标准溶液分别浸泡该试纸,制成11种颜色的标准比色卡。 建立了强酸性Ce⁴⁺/Ce³⁺混合液中Ce³⁺浓度的半定量试纸测定法。 将本法应用于再生电解液和模拟有机合成液中Ce³⁺ 浓度的测定,表明只需用质量分数20%的六次甲基四胺缓冲溶液将试液调整至pH值5.0~6.0,结果准确度良好,共存的Ce⁴⁺、对苯二酚、对羟基苯甲醛、1,10-二羟基蒽醌等组分均不产生干扰。 该试纸具有制作方法简单、廉价易得、检测快速、易操作等优点,可应用于生产流程中Ce³⁺浓度的快速检测。     

基于MCM-41负载联吡啶钌的电致化学发光传感器

利用静电吸附作用将联吡啶钌[Ru(bpy)₃²⁺]负载到巯基化MCM-41介孔二氧化硅纳米颗粒上, 通过金-巯键修饰法将负载后的MCM-41固定在金电极表面, 发展了一种基于MCM-41负载联吡啶钌的电致化学发光传感器, 并研究了其电化学及电致化学发光行为. 基于三聚氰胺与增敏剂三正丙胺氨基结构的相似性, 将负载Ru(bpy)₃²⁺的MCM-41电致化学发光传感器用于三聚氰胺的检测, 获得了良好的检测效果, 为检测三聚氰胺提供了一种快速、简便的方法. 同时, 该研究为Ru(bpy)₃²⁺在电极表面的固定化提供了新思路.     

以9-蒽醛为荧光基团的吡唑啉衍生物荧光探针对Fe3+和Cu2+的检测

以9-蒽醛为荧光基团,吗啉环和吡唑环为识别基团,合成了一种新型荧光探针1,5-二苯基-3-(10-(吗啉甲基)蒽-2-基)吡唑啉(PMAP),利用1H NMR、13C NMR和单晶衍射表征其结构,通过荧光发射光谱和紫外可见吸收光谱研究其离子识别性能。结果表明,探针PMAP对Fe³⁺、Cu²⁺具有良好的识别效果,荧光量子产率分别从0.14降到0.05和0.04,溶液颜色从淡黄色变为蓝色。PMAP与Fe³⁺/Cu²⁺以1∶1的化学计量比形成配合物,检测限约为1μmol·L^-1。同时,干扰实验表明PMAP具有良好的抗干扰性能。在实际样品中的应用表明,PMAP传感器能有效地检测实际水样中的Cu²⁺和Fe³⁺。另外,根据Fe³⁺、Cu²⁺和H+不同组合时PMAP的量子产率构建了分子水平上的三输入NOR逻辑门电路。     

用于检测痕量铅离子的功能化反射结构光纤干涉传感器（英文）

铅离子(Pb²⁺)是日常生活中常接触的有毒重金属污染物之一。本研究开发了一种新型反射式光纤干涉传感器,用于检测痕量铅离子。该传感器结构由单模光纤、无芯光纤和细芯光纤(TCF)依次拼接而成。TCF的包层被氢氟酸部分腐蚀并涂覆功能化的水凝胶传感膜。该传感膜选用甲基丙烯酸2-羟基乙酯(2-HEMA)作为识别单体。2-HEMA中的氧原子能与Pb²⁺发生配体-受体相互作用,形成“-O-Pb-O-”交联结构,从而改变TCF的新包层有效折射率。因此,可以通过观察反射光谱中光信号的变化来检测水溶液中Pb²⁺的浓度。所提出的传感器具有很高的检测灵敏度(1.926×10⁹ nm·mol^-1·L),其检测极限为4.14 ppt (1 ng·L^-1=1 ppt),比世界卫生组织(WHO)规定的饮用水中Pb²⁺(10 ppb,1μg·L^-1=1 ppb)浓度低1000倍。此外,利用一个方程组实现了该传感器的温度自校准功能,成功地消除了环境...     

电解液对水系可充电池MnO2正极电化学性能的影响

研究了水系电解液中Li⁺、Zn²⁺和Mn²⁺阳离子对具有不同晶型结构和形貌的MnO₂正极电化学性能的影响,探讨其储能机理。结果表明,在不含Mn(II)离子的水溶液中,MnO₂电极所表现的电化学性能趋同,容量低,衰减快。含有Zn²⁺离子的水溶液中,MnO₂电极因二价锌离子的嵌入-脱出,容量明显提升,但衰减严重。当溶液中同时含有Zn²⁺、Mn²⁺离子时,基于Mn²⁺和Zn²⁺离子之间的协同作用和Mn²⁺离子氧化/还原反应过程的作用,有效抑制MnO₂颗粒的聚集和结构塌陷,削弱碱式硫酸锌杂质不利的影响,保持了锌离子在MnO₂电极中嵌入-脱出的高容量特性(200 mAh·g^-1,电流密度：100 mA·g^-1),及良好的循环稳定性。     

焦磷酸络锰三价离子引发淀粉-丙烯酰胺的接枝共聚合

将带有极性基团的乙烯类单体通过化学接枝到淀粉或纤维素之类的天然多糖上,可作为絮凝剂、脱除剂和粘接剂^[1～3],近来已发展为高吸水性材料和石油分离剂^[4]。用Ce⁴⁺引发乙烯类单体接枝到淀粉和纤维素类已有报道^[5]。Rayonier用Mn³⁺的焦磷酸盐络合物引发接枝乙烯类单体至纤维素及其衍生物上^[6];Cenita等用Mn³⁺引发MMA、AN接枝淀粉^[7]。本文以焦磷酸络锰离子(Mn³⁺)作引发剂、丙烯酰胺(AM)为单体、淀粉为接枝基体进行接枝共聚,这一工作目前在国内外尚未见报道。     

基于镍纳米团簇-铕混合物的纸基比率荧光传感器检测四环素——推荐一个研究型综合化学实验

介绍了一个科研转化的综合化学实验项目，基于镍纳米团簇(NiNCs)-铕混合物(NiNCs-Eu³⁺)荧光传感器检测四环素。实验包括NiNCs-Eu³⁺的制备、表征及对四环素的响应性能，纸基传感器的构建及可视化识别的分析方法探究。该实验综合性强、操作简便、成本低，有利于培养学生的实验技能和科研探究能力，让学生体验到一个“看得见”的综合化学实验。     

检测汞离子的比色-荧光双通道探针的设计合成及应用

以7-羟基吩恶嗪酮(试卤灵)为荧光团、硫代甲酸苯酯为汞离子(Hg²⁺)识别基团,经一步简单有机合成反应,制备了比色-荧光双通道探针NMP。采用核磁共振氢谱(¹H NMR)、核磁共振碳谱(¹³C NMR)和高分辨率质谱(HRMS)表征了探针结构,利用吸收光谱和荧光发射光谱测试了探针对Hg²⁺的选择性和灵敏度。光谱测试结果表明,探针对Hg²⁺具有较好的选择性和检测灵敏度,检出限(3σ)为17 nmol/L。反应溶液由淡黄色变为紫红色,可对溶液中Hg²⁺进行比色检测,并可用于实际水样中Hg²⁺的检测。采用CCK-8法测试了探针的细胞毒性,结果表明,在探针浓度低于10μmol/L时,细胞存活率高于90%。共聚焦荧光显微成像结果表明,探针具有较好的细胞通透性,可对细胞内Hg²⁺进行荧光成像。     

锰离子参与的类Fenton反应的HPLC和ESR波谱研究

利用自旋捕捉-ESR技术及芳环羟基化反应-高效液相色谱(HPLC)法两种方法研究了Mn^2＋参与的类Fenton反应. 两种方法均检测到Mn^2＋与H₂O₂反应产生•OH. 建立了HPLC-荧光检测器对•OH的高灵敏快速检测方法. 检测了超氧化物歧化酶以及几种Mn^2＋配体对产生•OH的影响. 结果显示, Mn^2＋与H₂O₂反应可以发生类Fenton反应, 产生•OH. 这一现象可能是Mn^2＋引起生物体内氧化损伤的重要原因.     

含水介质中高选择性比色识别氰根离子的配合物型传感器分子

以前设计合成的基于香豆素氨基硫脲衍生物的传感器分子L能在含水介质中单一选择性比色识别铜离子. 鉴于铜离子能与氰根离子(CN^-)结合形成稳定的配合物, 在以前工作基础上, 研究了L与铜离子形成的配合物对CN^-的连续识别性能. 结果表明, L与Cu²⁺能形成稳定的绿色配合物CuL₂, 该配合物能专一选择性高灵敏度比色识别水中的 CN^-. 在CuL₂的DMSO/H₂O (V:V=3:1) HEPES (N-2-羟乙基哌嗪-N'-2-乙磺酸)的缓冲体系(pH=7.0)中分别加入F^-, Cl^-, Br^-, I^-, AcO^-, HSO₄^-, ClO₄^-, N₃^-, SO₄^2-, NO₃^-, SCN^-和CN^-等阴离子的水溶液后, 只有CN^-的加入使得溶液颜色由绿色变为无色, 同时在紫外光谱中, CuL₂在446 nm处的最大吸收峰消失, 这一识别过程不受其它阴离子的干扰. CuL₂对CN^-的裸眼最低检测限为8.0×10^-6 mol/L, 紫外光谱检测限为4.0×10^-7 mol/L (0.4 μmol·L^-1), 低于世界卫生组织规定的正常饮用水中CN^-的含量标准(<1.9 μmol·L^-1). 结果表明CuL₂是一种良好的CN^-比色识别受体, 在含水介质中对CN^-具有选择性好、灵敏度高以及抗干扰强的性能. 制备了基于CuL₂的CN^-检测试纸, 该试纸可以方便快捷的检测水中的CN^-.     

两种臂式荧光氮杂冠醚化学传感器

合成了萘基臂式苯并氮杂15-冠-5 (3)和5-氯喹啉基臂式苯并氮杂15-冠-5 (4)两种荧光化学传感器, 由元素分析、NMR等进行了结构表征|在乙醇溶剂中采用紫外光谱和荧光光谱法分别研究了冠醚3和4对金属离子K^＋, Ca^2＋, Mg^2＋, Pb^2＋, Co^2＋, Ni^2＋, Mn^2＋, Cu^2＋, Zn^2＋, Cd^2＋和Hg^2＋的选择性传感性能. 结果表明, 冠醚3仅对Cu^2＋离子有显著的传感作用, 是一种典型的辐射能量转移过程. 冠醚4对Ni^2＋, Co^2＋, Cu^2＋和Mn^2＋离子有特殊的敏感性, 金属离子浓度逐渐增大使冠醚4产生先增强后猝灭的荧光现象, 荧光增强归因于阻断了从冠环氮原子到喹啉荧光体的弱光诱导电子转移(PET)过程, 而选择性猝灭源于冠醚环与喹啉基团对金属离子协同螯合的机制. 冠醚3和4的构性关系表明, 发光体基团对传感器的选择性能够产生重要的影响.     

加压阳离子交换流洗法分离研究——以H2SO4-MnSO4为流洗剂分离UO22+、U(Ⅳ)和Fe2+及UO22+和Fe3+及其机理

本文发现一种含有Mn²⁺的硫酸流洗剂,可使UO₂²⁺和U(Ⅳ)的扩散常数分别增大20倍和400倍,从而显著地提高了UO₂²⁺和U(Ⅳ)的阳离子色谱效率;并论证了Mn²⁺离子的作用机理。     

以城市污泥基氧化石墨烯为模拟酶比色传感检测H2O2

本研究构建了以城市污泥基氧化石墨烯(GO)为模拟酶的比色传感器用于定量检测H₂O₂。以城市污泥为基质利用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO),利用GO具有过氧化物模拟酶的特性，能够催化H₂O₂与3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)的显色反应定量检测H₂O₂。结果显示，在最佳检测条件HAc-NaAc缓冲溶液pH 4.8、TMB溶液浓度30 mmol·L^-1和城市污泥基GO浓度460μg·mL^-1时，H₂O₂浓度在0.1～2μmol·L^-1和10～150μmol·L^-1范围内，与体系吸光度呈良好的线性关系，最低检测限为0.01μmol·L^-1。此方法对实际水样中H₂O₂含量进行检测，回收率在99%～103.77%之间。研究表明，城市污泥基GO具有与传统G...     

太阳能驱动H2O2的原位生产与利用:自循环光催化芬顿系统(英文)

人工光合成通过模拟自然界的光合作用合成人类必须的化学品,并在光解水制氢、水和氧气反应制备双氧水等领域得到了广泛的关注.然而,双氧水不稳定导致产物的分离和提纯成本高,阻碍了其进一步发展.为解决上述问题,最近,南京理工大学张侃教授团队联合韩国延世大学Jong Hyeok Park教授,河海大学敖燕辉教授开发出了基于人工树叶的自循环光芬顿系统,在碳酸氢盐溶液和微量Mn²⁺/Mn⁴⁺的协同作用下,成功地将原位生产的双氧水进一步生成活性含氧物种(ROSs)并用于污水处理,实现了高效太阳能驱动H₂O₂的原位生产与利用(见Nat.Commun.,2022,13,4982).该工作首先利用人工树叶阴极部分对Mn⁴⁺离子还原,实现了Mn²⁺/Mn⁴⁺氧化还原物种在催化体系中的循环使用,确保了芬顿体系的可持续性.其次,通过对耦合的光阳极以及阴极的表面动力学过程进行优化,构建了太阳能到双氧水转换效率超过1.46%的人工树叶.实验发现,70 cm^2...     

Al3+离子掺杂δ-MnO2的制备和电化学性能

采用水热法合成了不同比例Al³⁺离子掺杂的δ-MnO₂纳米粉体.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安(CV)曲线、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电(GCD)曲线等手段对材料的结构和电化学性能进行了表征.结果表明, Al³⁺离子进入δ-MnO₂的晶格替代部分Mn³⁺和Mn⁴⁺离子,使得δ-MnO₂电极的性能明显提升.当反应物中Al³⁺/Mn²⁺摩尔比为0.45时,所得样品(A0.45M)的性能最好;其在1 A/g电流密度下的比电容为207.61 F/g,是纯相δ-MnO₂(A0M)的2.4倍;其在10 A/g电流密度下循环10000次后的比电容为100.81 F/g,容量保持率为81.33%.     

T(4-TAP)P柱内衍生流动注射在线预富集ICP-AES及其在痕量分析中的应用

首次以meso-四(4-氨基苯基)卟啉为衍生化试剂,使其负载于碳硅凝胶填充材料上,在优化的实验条件下,于pH9.24的NH₃·H₂0/NH₄Cl缓冲介质中实现金属离子Cu²⁺、Mn²⁺、Pb²⁺、Fe²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺的在线富集分离和ICP-AES测定.考察了影响在线预富集的各种因素,富集倍数可达6～57.8倍.检出限为ng/mL级,分析速率为6次/h.此法用于生物试样分析,结果满意.     

MnOx-CeO2催化剂的氯苯氧化性能及反应机理

研究了Mn/Ce摩尔比、反应温度、氧气和水对MnO_x-CeO₂催化剂催化氯苯氧化性能(活性、选择性和稳定性)的影响,并分析了其理化性能、作用过程和反应机理.结果表明,在含H₂O_gas和O₂(体积分数均为5%)条件下,Mn₂Ce₁O_x在100,200和300℃下分别取得了80.6%,86.8%和97.5%的氯苯转化率;反应温度和氧气含量的增加及水的存在均有利于提高催化活性和反应稳定性;MnO_x和CeO₂复合提高了比表面积(128.61 m²/g)、降低了孔径(6.17 nm)且增强了表面酸性(中酸和强酸位点)和氧化还原能力,价态电子交互循环过程(Ce⁴⁺/Ce³⁺←→—Mn⁴⁺/Mn³⁺/Mn²⁺)和氧循环作用(吸附氧←→—晶格氧)是催化反应...     

Mn2+在铝酸盐中的发光

用金属硝酸盐、稀土氧化物和乙酸锰为原料,用燃烧法合成了Ce³⁺、Tb³⁺、Mn²⁺共激活的铝酸盐绿色荧光粉,在Ce³⁺和Tb³⁺共激活的铝酸盐体系中掺入Mn²⁺后,发射峰中出现锰的特征峰.通过对其结构的分析,对Mn²⁺发光和最佳掺杂量给出了合理的解释.同时研究了不同碱金属和碱土金属离子代替Mg²⁺时,对Mn²⁺发光的影响.     

荧光素-层状双金属氢氧化物复合体的发光性能及对Fe3+的荧光识别

采用离子交换法合成了FLN/OS-LDH复合体(FLN: 荧光素, OS: 1-辛烷磺酸钠, LDH: 镁铝型层状双金属氢氧化物), 并研究了其光致发光和对Fe³⁺的识别性能. 固态时, FLN不发光, 而FLN/OS-LDH复合体呈黄绿色荧光(发射波长为565 nm), 是荧光素(FLN)的特征发射光. 在甲酰胺(FM)中可将该复合体方便剥离为胶状悬浮液, 其发射波长发生蓝移, 为绿光发射(531 nm). 研究了复合体剥离液对金属离子的荧光识别特性, 发现其对Fe³⁺的选择性识别能力很强, 远优于其它离子(Mg²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺, Cd²⁺和Hg²⁺). 该复合体与Fe³⁺结合发生荧光猝灭现象, 可将其用作检测Fe³⁺的荧光传感器. Fe³⁺检测限为1.27×10^-7 mol/L, 猝灭常数(K_sv)为3.44×10² L/mol.