铜基串联催化剂电催化CO2还原的研究进展

化石燃料的燃烧和其他人类活动排放了大量的CO₂气体,引发了诸多环境问题。电催化CO₂还原反应(CO₂RR)可以储存间歇可再生能源,实现人为闭合碳循环,被认为是获得高附加值化学品和燃料的有效途径。电催化CO₂RR涉及多个电子-质子转移步骤,其中^*CO通常被认为是关键中间体。铜由于对^*CO具有合适的吸附能,已被广泛证明是唯一能够有效地将CO₂还原为碳氢化合物和含氧化合物的金属催化剂。然而,纯Cu稳定性差、产品选择性低、过电位高,阻碍了工业级多碳产品的生产。构筑Cu基串联催化剂是提高CO₂RR性能的一种有前途的策略。本文首先介绍电催化CO₂RR的反应路线和串联机理。然后,系统地总结铜基串联催化剂对电催化CO₂RR的最新研究进展。最后,提出合理设计和可控合成新型电催化CO₂RR串联催化剂面临的挑战和机遇。     

MnO_2/NiCo_2O_4的静电自组装合成及其电化学性能

通过带负电荷的MnO2纳米片与带正电荷的Co-Ni层状双氢氧化物(LDHs)纳米片的静电自组装外加后续热处理合成了异质层状结构的MnO2/NiCo2O4复合物.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼光谱、原子吸收光谱(AAS)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征.用循环伏安(CV)、恒流充放电和电化学交流阻抗技术对其电化学性能进行了测试.研究结果表明,该方法制得的异质复合物具有多孔层状堆垛结构,这种特殊的结构不仅增大了电解液离子的接触面积,而且还为其嵌入-脱出提供了有效途径.该复合物在1 A·g-1电流密度时,-0.6-0.45 V电位窗口内的比电容达482 F·g-1,优于纯组分MnO2和NiCo2O4的电容性能.     

SnO_2/石墨纳米片复合电极及其在超级电容器中的应用

在电场的作用下对石墨棒进行电化学剥离,使其表面形成相互平行排列,且垂直于石墨棒基底的二维(2D)石墨纳米片阵列(GNSA).然后通过阴极还原电沉积法制备Sn O2/石墨纳米片阵列(Sn O2/GNSA)复合电极.采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FT-IR)光谱对其形貌和结构进行了表征.电化学测试表明该复合电极具有优异的超电容性能,在0.5 mol·L-1Li NO3电解质中,扫描速率为5 m V·s-1,电位窗口为1.4 V时,比电容达4015 F·m-2.由Sn O2/GNSA复合电极和相同电解质组装成的对称型超级电容器,在扫描速率为5 m V·s-1时,其电位窗口可增至1.8 V,能量密度达到0.41 Wh·m-2,循环5000圈后其比电容仍保持为初始比电容的81%.     

聚对氨基苯磺酸/石墨烯电化学修饰电极检测药物中氧氟沙星

基于石墨烯纳米材料和循环伏安法技术制备了聚对氨基苯磺酸/石墨烯修饰电极并研究了氧氟沙星(OFL)在该修饰电极上的电化学行为,建立了一种简单快速灵敏测定氧氟沙星的电化学分析方法。 结果表明,与玻碳电极相比,对氨基苯磺酸/石墨烯电化学修饰电极能显著提高氧氟沙星的峰电流。 在优化条件下,其检测线性范围为1~600 μmol/L,最低检测限为(S/N=3)0.33μmol/L。 该修饰电极具有较好的重现性和稳定性,用于实际样品氧氟沙星滴眼液的测定,效果良好。     

A Chinese Lantern-like 2D Cu(Ⅱ) Coordination Polymer Constructed by Bis-imidazole and Dicarboxylate Co-ligands: Synthesis,Crystal Structure and Photocatalytic Activity

A new Cu(II) coordination polymer, {[Cu(1,3-BIP)(TFBDC)]·DMF}n(1,1,3-BIP is a 1,3-bis(imidazole)propane, and H2TFBDC is 2,3,5,6-tetrafluoroterephthalic acid) was prepared under solvothermal conditions and characterized by single-crystal and powder X-ray diffraction, IR spectra, thermogravimetric analyses and elemental analyses. The single-crystal X-ray diffraction reveals that metal coordination polymer 1(MCP 1) shows a two-dimensional sheet layer structure, which is further reinforced through strong intermolecular hydrogen bonding to form a 3 D supramolecular framework. Furthermore, the photocatalytic experiment result indicates the degradation ratios of methyl orange(MO) reach 83.4% within 180 minutes when MCP 1 acts as catalyst.     

MOFs-多孔碳的制备及吸附性能研究

本文以均苯三酸和二水合醋酸锌为原料,分别用咪唑和2-甲基苯并咪唑作为为第二配体,在50℃条件下合成了两种金属有机框架结构MOFs-Im和MOFs-Me。氮气氛围中900℃煅烧得到多孔碳材料MOFs-Im-C和MOFs-Me-C。利用红外光谱仪、荧光光谱仪、同步热分析仪对配合物的结构、发光性以及热稳定性进行了表征;对煅烧后样品采用场发射扫描电子显微镜、比表面及孔径分析仪等进行表征,并通过对亚甲基蓝和罗丹明B的脱除来测试其吸附性能。结果表明,煅烧后生成的MOFs-Im-C多孔碳材料对亚甲基蓝的吸附率在120 nim时几乎达到100%,说明该多孔碳材料对亚甲基蓝具有较好的吸附性能。     

K2里德堡态新分类

根据里德堡轨道的nl? 特性，对理论计算和实验观察到的钾分子电子态进行了分类．这些态被划分为实贯穿和实非贯穿里德堡态．这种分类更能从本质上解释和预测实验结果．比较了这种分类法对K2的应用和对Na2、Li2的应用．     

代数自由积上的线性泛函的延拓

本文研究了C^＊-代数及其＊-稠子代数的＊-代数自由积．利用自由积的性质，得到了这两类自由积上的线性泛函到C^＊-代数（泛）自由积上的态延拓的充要条件，从而证明了这类延拓对于一般的C^＊-代数也是成立的．     

基于新型量子点荧光微球的氯霉素免疫层析试纸条的制备和应用

以羧基化CdTe/ZnSe量子点荧光微球为标记物,通过1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)活化法将氯霉素(CAP)单克隆抗体与量子点荧光微球偶联制备荧光探针.氯霉素全抗原(CAP-HS-BSA)及羊抗鼠二抗分别喷涂硝酸纤维素膜,形成检测线(T线)和质控线(C线),组装成新型氯霉素量子点荧光微球免疫层析试纸条,建立了快速、定量检测牛奶中CAP的方法.本研究开发的量子点荧光微球试纸条可在15 min内完成牛奶样品中CAP的定量检测,线性范围为0.1~100.0μg/L,检出限为0.1μg/L.牛奶样品CAP的加标回收率为93.3%~97.9%,相对标准偏差在4.9%~6.9%之间.     

室温下碘催化直接构建硫化吡唑啉酮

含硫化合物在有机合成、药物化学以及材料化学等领域具有重要的作用.到目前为止,科学家已经在C-S键的构建领域进行了很多工作.在构建C-S键的众多方法中,金属催化的C-S键合成反应是一类很重要的反应,但是此方法存在着催化剂对空气敏感、环境不友好等问题.因此,发展无金属催化的C-S键构建反应受到了人们越来越多的重视.基于我们在碘催化相关反应方面的研究,本文报道了一种碘催化的硫化吡唑啉酮类化合物的合成方法.我们选用3-甲基-1-苯基-2-吡唑啉-5-酮与二苯二硫醚为底物进行条件筛选实验,发现I2(10%)为催化剂,二氧六环为溶剂,H2O2为氧化剂为最优化的实验条件,目标产物硫化吡唑啉酮最高产率为88%.在最优化的反应条件下,我们尝试了带有不同官能团(NO2,Cl,OH等)的吡唑啉酮与二硫醚的反应,均能以较高产率得到目标产物.当含有杂环的二硫醚(2,2'-二硫二吡啶)作为反应底物时,也能以中等以上的产率得到相应的目标产物.另外还进行了对比试验,例如在反应体系中加入自由基捕获剂TEMPO,反应产率会大大降低,说明反应中应该有自由基中间体生成;如果反应体系中不加碘,则反应产率为零;如果反应体系中不加H2O2,则反应产率由88%降低至48%,说明碘和H2O2在反应中都起到了重要作用.通过以上对比试验,提出了可能的反应机理:首先,二硫醚发生均裂反应生成苯硫基自由基,然后苯硫基自由基与碘反应生成亲电的PhSI活性中间体,PhSI与异构化的吡唑啉酮发生亲电取代反应,生成目标产物硫化吡唑啉酮和HI,HI可以被H2O2氧化生成I2继续参与下一轮催化反应.以3-甲基-1-苯基-2-吡唑啉-5-酮与二苯二硫醚为底物,我们对此反应进行了放大试验,结果显示反应产率几乎没有降低,这为此反应的大规模应用奠定了基础.在此,我们发展了一种简单高效的合成硫化吡唑啉酮的反应,此方法无需金属催化剂,利用常见的碘为催化剂就可以以较高的产率得到目标产物.为合成含硫化合物提供了一种新的方法.