高度有序介孔氧化硅材料SBA-15：高浓度氨基官能化及氨基及氨基团的可利用性

采用简单的方法合成高浓度氨基修饰的高度有序氧化硅材料并深入研究氨基官能化材料的孔结构以及氨基的存在状态和可利用性。结果表明,氨基基团共价连接到SBA-15的孔表面,即使初始合成体系中的APTES（氨丙基三乙氧基硅烷）浓度高达30mol%时材料依然保持高度的有序性。合成体系中APTES浓度为20％的样品还保持良好的介孔结构,比表面积为680 m²·g^-1,孔容为0.89 cm³·g^-1,此介孔结构中的氨基官能团对镍离子表现出很强的亲和力,Ni²⁺的吸附量高达1.88 mmol·g^-1,相比之下未官能化的SBA-15对Ni²⁺没有吸附作用。当初始合成体系中APTES的浓度进一步增大到30％时,修饰到介孔氧化硅材料的氨基含量也随之增大,但由于材料的孔隙度急剧降低,这些氨基的可利用性也降低。     

以天然植物为模板合成高度有序的多级复合孔材料

筛选出两种孔径较大且孔结构规则的植物为大孔模板, 以嵌段共聚物为介孔相模板成功合成了两种具有连续的骨架和贯通的大孔孔道(大孔孔径大于40 μm, 其孔壁为介孔相)的高度有序多级复合孔材料. 对该复合孔材料进行了水热稳定性研究. 用扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射仪(XRD)、高分辨率透射电镜(HRTEM)以及N₂吸附-脱附等测试手段对合成的样品进行了表征. 结果表明, 合成的产物是孔道相互贯通的多级有序复合孔硅材料, 具有较好的水热稳定性. 采用此合成方法可精确地复制大孔植物模板.     

含铜有序介孔Cu-KIT-6的合成及其苯乙烯环氧化催化性能:pH值的影响

苯乙烯侧链C=C的选择性氧化一直是烯烃环氧化研究领域关注的热点之一.近几十年来,苯乙烯环氧化研究主要集中于多相过渡金属催化剂的开发与应用;以铜为主要活性物种的催化剂因具有较高的环氧苯乙烷选择性而备受瞩目.然而,采用pH调节法将铜离子引入三维六方介孔材料KIT-6阵列尚未见报道,尤其是pH值对合成材料的形貌、结构以及催化活性的影响尚未可知.基于此,本文采用pH调节法合成了铜嵌入KIT-6介孔材料Cu-KIT-6x(x代表初始溶胶的pH值,x=1.43,2.27,3.78,3.97,4.24,6.62),并将其应用于苯乙烯环氧化反应.采用X射线粉末衍射、氮气吸附脱附、透射电子显微镜以及X射线光电子能谱等手段对Cu-KIT-6x的表面结构及形貌进行了细致表征.结果表明,随着pH的变化,Cu-KIT-6x催化剂的物理特性、表面结构尤其是铜物种种类和含量均变化较大.较低的pH导致铜物种主要以Cu2+形式存在,难以引入到KIT-6骨架中,且不利于介孔材料的合成,最终导致产生无序介孔结构.当pH增大到3.78时,约有4.6 wt%的Cu(II)以?Cu?O?Si?形式成功引入KIT-6骨架中,获得了具有较高比表面积且有序的孔结构.此外,由于Cu2+的引入,骨架内部分Si4+被取代,促使Cu-KIT-63.78拥有可与载体KIT-6相媲美的大孔径.然而,当pH继续增大时,过量的Cu2+从KIT-6骨架中析出,以CuO形式存在于载体表面,从而导致Cu-KIT-6的孔径逐渐增大;同时NaOH对三维立方介孔结构的破坏,使得介孔结构坍塌及比表面积显著降低.以苯乙烯环氧化反应评价了Cu-KIT-6x系列催化剂的催化活性.当以叔丁基过氧化氢为氧化剂,乙腈为溶剂,在70 oC反应6 h后,Cu-KIT-63.78表现出最优的苯乙烯转化率(43.5%)及环氧苯乙烷选择性(86.6%).使用4次后,Cu-KIT-63.78展示了稳定的苯乙烯转化率、环氧苯乙烷选择性及有序的孔结构,充分表明其具有出色的稳定性.各表征结果揭示了在适宜pH下合成的Cu-KIT-63.78催化剂具有较高的铜含量、有序的立方Ia3d介孔结构及合适的结构参数,因而在苯乙烯环氧化反应中表现优异活性和良好稳定性.     

立方规则孔道结构含锆介孔氧化硅的合成与表征

以三嵌段共聚物为模板剂, 利用溶剂挥发法合成了具有立方相的含锆介孔氧化硅材料, 并对其结构进行了表征, 初步研究了其生成机理.     

酸诱导介观相转变硅基介孔材料的合成机理及其改性

采用两步法以三嵌段共聚物P104(PEO27-PPO61-PEO27)为模板剂合成介孔材料, 研究了介孔材料结构随体系pH 值的变化, 探讨了体系中介观相转变的机理. 研究表明,随着pH 的升高, 发现体系中无机物种和模板剂所组成的介观相发生了转变,由P6mm 的SBA-15(pH=1.51-2.67)2D六角孔道结构转变为3D 蠕虫状孔道的MSU-X(pH=3.93-4.56)结构. 对所得的两种不同种类的硅基材料以γ-胺丙基三乙氧基硅烷(APTES: NH2(CH2)3Si(C2H5O)3)进行表面烷基化改性结果表明, 在同样的条件下, 经过改性后MSU-X类介孔材料孔壁上接枝的烷基数目要远超过SBA-15 类介孔材料.     

离子热法合成多级孔CuAPO-5分子筛

采用丁二酸、氯化胆碱与四乙基溴化铵三元低共熔体为溶剂和模板剂,借助微波辐射快速合成了具有多级孔结构的CuAPO-5分子筛。系统地考察了P2O5/Al2O3、HF/Al2O3与Cu O/Al2O3的物质量之比,铝源及铜源对CuAPO-5分子筛合成的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和N2物理吸脱附等检测手段对合成产物的结晶度、形貌和孔结构等进行了表征。通过SEM可知在一定的条件下,可得到具有六角纳米盘状特殊形貌的CuAPO-5分子筛。N2物理吸脱附、SEM和TEM分析表明该分子筛是一种同时存在微孔和介孔的多级孔磷酸铝分子筛材料。     

极稀溶液体系中自组装合成纳米介孔氧化硅及其铝修饰材料

在极稀溶液中, 通过改变反应溶剂去离子水的量或原料中铝源的量, 可控合成了不同粒径(20~70 nm)、形貌和孔道结构的纳米介孔氧化硅颗粒和纳米介孔铝掺杂氧化硅材料. 这种材料具有高比表面积(BET比表面积1000 m²/g)和较大的孔容(1.1~1.8 cm³/g). 反应物浓度降低或反应物中添加铝源后, 介孔材料的有序性下降, 粒径减小, 孔容增大, 并产生大量的间隙孔. 通过小角X射线衍射(SAXRD)、透射电镜和氮气吸附-脱附实验表征了样品.     

表面氨基高密度化介孔氧化硅的合成及其高效去除酸性橙7

以月桂酸为阴离子表面活性剂,3-胺丙基三乙氧基硅烷(APTES)为共结构导向剂,合成了高含量氨基功能化介孔氧化硅材料(AFMS)。以AFMS为吸附剂对溶液中酸性橙7(AO7)进行吸附,对影响AO7吸附效率的相关因素进行了详细研究,结果表明,溶液p H值及温度影响较大。吸附动力学表明,本研究中合成的AFMS对AO7的吸附速率极快。Sips吸附模型对吸附等温线模拟效果最好,从中可知AO7在样品D(由3.0 m L正硅酸乙酯及1.4 m L APTES合成)上的最大吸附量为1.26 mmol·g-1,远远高于相关文献报道的值。此外,通过吸-脱附循环实验证明,样品D具有良好的稳定性。     

金复合介孔SBA-15吸附血红蛋白在H2O2电催化反应中的应用

以P123嵌段共聚物表面活性剂为模板剂制备介孔氧化硅SBA-15,并用沉积-沉淀(DP)法在SBA-15介孔表面负载纳米Au颗粒制备得到金复合介孔SBA-15材料(Au-SBA-15).再以Au-SBA-15材料制备玻碳修饰电极,将血红蛋白固定于修饰电极上用循环伏安法考察其对不同浓度H2O2溶液的电催化反应.在固定了血红蛋白的Hb/Au-SBA-15/GC修饰电极上,H2O2在+0.95 V处出现了氧化峰,且随着H2O2浓度的增大峰电流不断增加,说明金复合介孔氧化硅材料具有良好的生物兼容性,有利于血红蛋白的固定,其修饰电极对H2O2溶液具有一定的电催化作用.     

Jeffamine聚醚胺改性合成介孔及超微孔氧化硅微球

通过对Jeffamine ED2003进行硬脂酸接枝,获得了一种在水溶液中能够进行自组装的新型聚醚酰胺高分子表面活性剂,命名为ED2003-fa-18.以ED2003-fa-18聚醚酰胺高分子表面活性剂为模板,以正硅酸乙酯(TEOS)为无机硅源,在酸性条件下水热合成了介孔及超微孔氧化硅微球.利用粉末X射线衍射(XRD)、N₂物理吸附、红外光谱(IR)、核磁共振波谱(¹H NMR)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法对合成样品进行了表征.研究结果表明,通过改变合成体系中表面活性剂的浓度,可控合成出了有序的介孔及超微孔氧化硅材料.当ED2003-fa-18的浓度为1wt%时,合成的材料为介孔氧化硅,样品的最可几孔径约为2.2 nm.当ED2003-fa-18的浓度从3wt%增加到7wt%时,样品的最可几孔径从1.98 nm减小到1.94 nm,得到的样品为超微孔氧化硅材料.样品的比表面积在500 m²·g^-1左右,孔体积在0.3 cm³·g^-1左右.由SEM照片可知,所合成的介孔及超微孔氧化硅材料均为由20~30 nm的球形纳米颗粒进一步团聚形成的2~4 μm的紧密堆积的实心微球.     

H_2O_2氧化N_2生成N_2O和H_2O机理的研究

采用量子化学计算方法研究了Ｈ２Ｏ２ 氧化Ｎ２ 生成Ｎ２Ｏ 和Ｈ２Ｏ 的机理．结果发现, Ｈ２Ｏ２ 氧化Ｎ２ 先通过１ 个四元环过渡态形成中间体Ｈ２Ｎ２Ｏ２ 分子,Ｈ２Ｎ２Ｏ２ 再通过一个五元环过渡态形成Ｎ２Ｏ和Ｈ２Ｏ．根据计算得到的每步反应的活化能,得知Ｈ２Ｏ２ 氧化Ｎ２ 生成中间体Ｈ２Ｎ２Ｏ２ 分子是整个反应的控制步骤．     

Reactions of hydrated electrons (H2O)n- with carbon dioxide and molecular oxygen: hydration of the CO2- and O2- ions

The gas-phase reactions of hydrated electrons with carbon dioxide and molecular oxygen were studied by Fourier transform ion cyclotron resonance (FT-ICR) mass spectrometry. Both CO2 and O2 react efficiently with (H2O)n- because they possess low-lying empty pi* orbitals. The molecular CO2- and O2- anions are concurrently solvated and stabilized by the water ligands to form CO2(-)(H2O)n and O2(-)(H2O)n. Core exchange reactions are also observed, in which CO2(-)(H2O)n is transformed into O2(-)(H2O)n upon collision with O2. This is in agreement with the prediction based on density functional theory calculations that O2(-)(H2O)n clusters are thermodynamically favored with respect to CO2(-)(H2O)n. Electron detachment from the product species is only observed for CO2(-)(H2O)2, in agreement with the calculated electron affinities and solvation energies.     

乙烷与CO2制乙烯反应的热力学和动力学研究

乙烷与ＣＯ２的主要反应及其热力学研究表明，乙烷与ＣＯ２反应很复杂，提高ＣＯ２氧化乙烷脱氢生成乙烯的选择，关键在一催化剂的开发；ＣＯ２不但可提高乙灶脱氢制乙烯的热力学平衡转化率，而且可与催化剂表面的积碳发生反应，延长催化剂的使用寿命。研究了催化剂上乙烷与ＣＯ２制乙烯反应的动力学，确定了ＣＯ２氧化乙烷脱氢反应的动力学方程及参数，表明乙烷与ＣＯ２制乙烯的反应速度比乙烷热裂解制乙烯的反应速度要大得多。     

TiO2/SnO2复合空心球在染料敏化太阳能电池中的应用

采用模板辅助法制备了SnO2/TiO2复合空心球,样品直径为1.5~4.0μm,比表面积达到了92.9 m^2·g^-1,复合空心球表现出优越的光散射性能.以这种复合空心球作为染料敏化太阳能电池的光阳极,电池的光电转换效率可达到7.72%,高于SnO2微米球(2.70%)和TiO2微米球(6.26%).此外,以锐钛矿型TiO2纳米晶作为底层,SnO2/TiO2复合空心球作为光散射层制备的双层结构光阳极,电池光电转换效率进一步提升至8.43%.     

活性氮与SO2和SOCl2的传能反应

在流动余辉装置上, 研究了活性氮与SO2和SOCl2之间的反应过程. 在280～500 nm, 观察到了SO2( A1A2,B1B1→X1A1 )和SO2(a3B1→X1A1)的发射光谱. 对比由Ar(3P0,2)与N2碰撞反应产生的纯N2(A3Σu+)与SO2、SOCl2之间反应的实验结果, 可以说明, N2(A3Σu+)在活性氮与SO2的反应中是主要的能量载体, 它与SO2的直接能量转移反应形成了激发态的SO2(A1A2, B1B1); 在活性氮与SOCl2的反应中观测到的激发态SO2(a3B1), 则可能主要是通过N(4S)与SOCl2反应生成的N2O(X1Σ+)和N2(A3Σu+)与SOCl2反应生成的SO(X3Σ－)之间的化学反应过程产生.     

Metal aminocarboxylate coordination polymers with chain and layered structures

The synthesis and structures of metal aminocarboxylates prepared in acidic, neutral, or alkaline media have been explored with the purpose of isolating coordination polymers with linear chain and two-dimensional layered structures. Metal glycinates of the formulae [CoCl2(H2O)2(CO2CH2NH3)] (I), [MnCl2(CO2CH2NH3)2] (II), and [Cd3Cl6(CO2CH2NH3)4] (III) with one-dimensional chain structures have been obtained by the reaction of the metal salts with glycine in an acidic medium under hydro/solvothermal conditions. These chain compounds contain glycine in the zwitterionic form. 4-Aminobutyric acid transforms to a cyclic amide under such reaction conditions, and the amide forms a chain compound of the formula [CdBr2(C4H7NO)2] (IV). Glycine in the zwitterionic form also forms a two-dimensional layered compound of the formula [Mn(H2O)2(CO2CH2NH3)2]Br2 (V). 6-Aminocaproic acid under alkaline conditions forms layered compounds with metals at room temperature, the metal being coordinated both by the amino nitrogen and the carboxyl oxygen atoms. Of the two layered compounds [Cd{CO2(CH2)5NH2}2]2 H2O (VI) and [Cu{CO2(CH2)5NH2}2]2 H2O (VII), the latter has voids in which water molecules reside.     

亚硫酸四氟乙二醇酯的环断裂反应

含有亚硫酸四氟乙二醇酯(1)的四氟乙烷磺内酯(2)与H(CF_2)_4CH_2OH和三乙胺反应可获得草酸酯(CO_2CH_2CF_2CF_2—CF_2CF_2H)_2(3)。化合物(3)生成的机理解释为由于1的破环,生成了SOF_2和(COF)_2,后者进一步与H(CF_2)_4CH_2OH反应生成3。 3与二乙胺反应生成Et_2NCOCO_2CH_2(CF_2)_4H(4)。3和4皆为新化合物。     

可控碳改性Pd/TiO2用于直接合成双氧水:非均相界面对催化性能的影响（英文）

双氧水(H2O2)是一种重要的绿色氧化剂,广泛应用于纺织、医疗、废水处理、军事等重要领域.目前, H2O2的工业生产以蒽醌法为主,该法设备投资大、运行成本高,同时工艺涉及大量的有机溶液,活性中间体蒽醌也会发生缓慢降解,产生有毒副产物.与蒽醌法相比,通过负载型贵金属催化剂催化H2与O2反应直接合成H2O2,过程绿色环保且生产工艺简单,引起了各界广泛关注.然而,从热力学上分析, H2和O2更容易反应生成H2O, H2O2只是该反应的中间产物,会继续发生加氢和直接分解反应生成H2O,导致H2和O2的低效利用,开发高H2O2选择性且高反应效率的催化剂已成为氢氧直接合成H2O2研究的重点与难点.目前大部分研究策略旨在通过调控或影响反应中心结构、价态来抑制H2O2的副反应,进而提升H2O2的选择性和反应效率;尽管已取得了良好的进展,但仍需发展新的调控策略来满足工业应用的要求.本课题组前期研究表明,促使H2O2从催化剂上脱附可以有效地提升H2O2的选择性和产率.相比于针对反应中心的调控,不稳定的H2O2从催化剂上快速脱附同样起到抑制H2O2参与副反应的作用.为此,本文提出一种炭量可控的非均一界面改性方法,以常规的Pd/TiO2作为研究对象,借助各种结构表征,发现炭物种在TiO2表面呈非均一分散状态,而且改性对于催化剂的几何结构影响较小;另外,催化剂表面的疏水性会随着碳含量的增加而增加,导致其与H2O2间的吸附能相应变小.反应结果显示,表面非均一的炭化改性技术可以显著提升Pd/TiO2催化剂的H2O2选择性和产率.通过构效关系分析,可知这种改性技术可以保持Pd颗粒与TiO2间相互作用的同时,还可以促进H2O2的快速脱附,进而提升改性Pd/TiO2催化剂的H2O2直接合成效率.该改性方法简单、易控,可拓展应用到其他类型催化剂的H2O2直接合成性能调控与改进.     

Antitumor Comparison of Three α-N-Heterocyclic Thiosemicarbazone Derivatives'Crystal Structures of Bis(2-acetylpyridine)thiocarbonohydrazone and Bis(imidazole-2-carboxaldehyde)thiocarbonohydrazone

T A series of ligands,HL1(2-acetylpyridine thiosemicarbazone),H2L2(bis(2-acetylpyridine)thiocarbonohydrazone)and H2L3(bis(imidazole-2-earboxaldehyde)thiocarbonohydrazone)was synthesized.H2L2 and H2L3 were characterized by elemental analysis,IR spectra and singlecrystal X-ray diffraction studies.Hydrogen bonds link different components to stabilize the crystal structure in the two ligands.To comprehend the structure-activity relationship well,the three ligands are all tested against human K562 leucocythemia cell line with IC50 analysis.Different substituent groups on the ligands show different levels of antitumor activity.By comparison with the other species studied,H2L2 with thiocarbonohydrazone along with 2-acetylpyridine is the most active compound with ICs0=2.48 μM.     

Antitumor Comparison of Three α-N-Heterocyclic Thiosemicarbazone Derivatives' Crystal Structures of Bis(2-acetylpyridine)thiocarbonohydrazone and Bis(imidazole-2-carboxaldehyde)thiocarbonohydrazone

A series of ligands,HL1(2-acetylpyridine thiosemicarbazone),H2L2(bis(2-acetyl-pyridine) thiocarbonohydrazone) and H2L3(bis(imidazole-2-carboxaldehyde) thiocarbonohydrazone) was synthesized.H2L2 and H2L3 were characterized by elemental analysis,IR spectra and single-crystal X-ray diffraction studies.Hydrogen bonds link different components to stabilize the crystal structure in the two ligands.To comprehend the structure-activity relationship well,the three ligands are all tested against human K562 leucocythemia cell line with IC50 analysis.Different substituent groups on the ligands show different levels of antitumor activity.By comparison with the other species studied,H2L2 with thiocarbonohydrazone along with 2-acetylpyridine is the most active compound with IC50 = 2.48 μM.