双中心多孔聚合物作为多相催化剂实现CO2在温和条件下高效转化

由于对化石燃料的高度依赖和二氧化碳(CO₂)的过度排放,大气中CO₂浓度从280 ppm上升到400 ppm左右,导致全球变暖和其他气候问题.在这种情况下,如何有效降低空气中的CO₂浓度成为近年来最迫切的研究领域之一.另一方面,作为一种无毒、廉价且丰富的C1资源,CO₂也可以转化为各种高附加值的工业产品,如甲酸、一氧化碳、甲烷、甲醇以及碳酸酯等.其中CO₂与环氧化物转化生成环碳酸酯的环加成反应具有良好原子经济性,在近年来引起了人们的广泛关注.尽管已有多种多相和均相催化剂应用于该反应,但已有的催化剂特别是多相催化剂往往具有反应条件苛刻、催化剂易损失以及需要可溶性的共催化剂等缺点,从而限制了它们的进一步实际应用.因此,发展多相催化剂实现在温和和无共催化剂条件下的CO₂环加成转化仍是一个挑战.本文通过自由基共聚的方法,以乙烯基功能化的金属卟啉和季膦盐作为单体制备了一种新型多孔有机聚合物(POP-PBnCl-TPPMg-x).考虑到金属卟啉和季膦盐常作为CO₂环加成反应中的Lewis酸和Lewis碱活性中心,我们通过自由基共聚实现了这两种活性中心在分子水平上的结合与协同.所得的催化剂的组成和结构通过固体核磁、X射线光电子能谱、氮气吸附、扫描电子显微镜、透射式电子显微镜等手段进行了表征.值得指出的是,所得多相催化剂具有良好的CO₂吸附与富集效应,十分有利于CO₂的催化转化.我们以温和(40℃和1 atm CO₂)并没有任何无可溶性共催化剂存在条件下,进行CO₂与环氧化物的环加成作为探针反应,测试了不同催化剂的催化活性.以催化剂POP-PBnCl-TPPMg-12为例,其催化活性远超过单组分的POP-PBnCl和POP-TPPMg多相催化剂,也超过了二者机械混合的POP-PBnCl+POP-TPPMg-12催化剂,接近均相催化剂PBnCl+TPPMg-12的水平.这表明通过共聚合方法所得到的催化剂可以实现Lewis酸和Lewis碱两种活性中心的分子水平的结合.本文进一步研究了多相催化剂POP-PBnCl-TPPMg-12和均相催化剂PBnCl+TPPMg-12在低浓度CO₂(15%N2 v/v,工业废气中CO₂的浓度)条件下的催化活性,发现在该条件下多相催化剂表现出比均相催化剂更为优异的催化转化性能,且展现出良好的稳定性和循环使用性能,在循环使用5次后仍无明显的活性损失.该催化剂所具有的多相特点和优良的催化性能,因而有望成为实现工业CO₂脱除并转化成高附加值产品的潜在高效催化剂.     

关于I. Laine和杨重骏的一个问题

本文主要研究线性差分方程 $A_n(z)f(z+n)+\cdots+A_1(z)f(z+1)+A_0(z)f(z)=0$亚纯解的增长级.当上述方程的系数中没有起控制作用的系数时,我们给出了一些约束条件,得到了一些结果,所得结果部分回答了I. Laine和杨重骏的一个问题.     

OLED电子传输材料研究进展

有机电致发光（OLED）是目前最有竞争力的显示技术,市场占有量逐年攀升。高效、稳定的OLED,特别是深蓝光器件,性能仍需提升,其关键问题是高性能的电子传输材料的研发。这是由于有机分子难以获得较高电子迁移率,器件中的复合区域通常靠近电子传输层一侧,这就要求电子传输材料需要具有较高三线态能级来限域激子,尤其是高能量的蓝光激子。而高三线态（弱共轭）和高迁移率（强共轭）一直是有机分子设计中难以调和的矛盾,此外更宽的带隙也会导致较差的热稳定性,这些难题始终限制着OLED电子传输材料的发展。本文分类介绍了高性能的电子传输材料所需要具备的几点特性,包括热稳定性、光化学稳定性、电子迁移率、前线轨道能级和三重态能级等,并且综述了21世纪以来OLED小分子电子传输材料的重要研究进展,以期对未来开发理想的电子传输材料提供参考。     

SHPB实验试件横截面积不匹配效应的研究

利用有限元计算和量纲分析的方法,分析了在硬质材料测试中因试件与杆横截面积失配而出现的二维效应,并提出了平面二维效应和凹面二维效应的概念。分析结果表明,平面二维效应的影响可忽略不计,而凹面二维效应的影响是最主要的。研究结果对试件与杆横截面积失配情况下的SHPB实验有一定的指导意义。     

负载型Pd-Ni双金属纳米颗粒在无溶剂苯甲醇氧化中有效抑制甲苯的生成

醇类化合物的选择性氧化是实验室和工业应用中一类重要的官能团转化反应.以分子氧为氧化剂,在液相无溶剂条件下温和氧化符合绿色化学的要求.负载型Pd基催化剂因其优异的催化活性而在该反应中得到广泛应用.但是,单金属Pd催化剂对反应目标产物醛类化合物的选择性还有待提高.例如,在苯甲醇液相无溶剂氧化中,甲苯是在单金属Pd催化剂上的主要副产物.针对这一问题,除了对载体进行改性和修饰外,开发双金属Pd基催化剂也是一种有效的选择性调控策略.虽然已有的Pd-Au双金属催化剂可以在一定程度上降低甲苯的选择性,但是在较高温度和较高转化率下仍然难以控制甲苯的大量生成.本文采用固相合金化法合成了负载型Pd-Ni双金属纳米颗粒.该方法首先以硝酸镍为镍的前驱体浸渍介孔二氧化硅,然后负载钯纳米颗粒.在高温固相还原条件下,作为种子的钯纳米颗粒和镍通过原子迁移和生长,形成Pd-Ni双金属纳米颗粒.扫描透射电镜、能量色散X射线光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱等表征证实了Pd-Ni双金属纳米颗粒的生成.上述催化剂用于苯甲醇液相无溶剂氧化,催化结果显示Ni的加入可以抑制副产物甲苯的生成,并且随Ni负载量增加,甲苯的选择性(在80%等转化率下)由22.6%(单金属Pd)降低至1.6%(双金属Pd1Ni20).尽管Ni的加入降低了单金属Pd的活性,但是由于提高了目标产物苯甲醛的选择性,醛的最终产率得到提升.进一步催化研究表明,Ni的加入可以抑制无氧氛围下甲苯的生成,说明Ni可以抑制歧化反应和降低表面氢浓度.这种作用可归结于Pd-Ni双金属的协同效应.该效应得到了CO吸附的傅里叶变换漫反射红外光谱和密度泛函理论研究的证实.双金属的几何效应和电子效应均减弱了苯甲醇在双金属纳米颗粒表面的解离吸附和相互作用,导致苯甲醇的吸附减弱,同时C–O键断裂不易进行.另外,由于Ni的亲氧性,双金属纳米颗粒表面有利于氧的吸附,降低吸附氢的浓度,减少C–H键生成,从而抑制甲苯的生成.     

生物质竹炭对水中Cd~(2+)的吸附行为研究

以竹炭和经化学改性竹炭作为吸附剂,研究其对水溶液中Cd2+的吸附特性,探讨了竹炭对Cd2+的吸附热力学和吸附动力学性质,通过单因子优化实验探讨了温度、竹炭投加量和p H值对吸附效果的影响。结果表明:竹炭及改性竹炭对Cd2+的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,在18h可达到平衡;其等温吸附曲线符合Langmuir方程,最大吸附量分别为10.18mg/g和16.71mg/g;两者对Cd2+的吸附受温度的影响较小;竹炭及改性竹炭的最佳投加量分别为0.8g、0.6g;p H对竹炭及改性竹炭吸附Cd2+的影响较大,在p H 2~6范围时,竹炭及改性竹炭对Cd2+的吸附量随p H的增加而增加。     

光谱法及分子模拟法研究杨梅素与ct-DNA的相互作用

采用紫外光谱、荧光光谱结合亚甲基蓝荧光探针(MB)、圆二色谱(CD)以及分子模拟等技术研究了生理条件下杨梅素与小牛胸腺DNA(ct-DNA)的相互作用,探索了其可能的结合位点与作用机制。热力学参数显示ΔH0、ΔS0,说明杨梅素与ct-DNA通过氢键和范德华力发生相互作用。光谱研究显示,ct-DNA能够猝灭杨梅素的内源荧光,猝灭方式为静态猝灭,两者的结合常数为1.86×103mol-1,结合位点数为1。在竞争性实验中杨梅素未能将MB从MB-DNA复合体系中游离出来,说明其与ct-DNA的作用方式为沟槽结合。圆二色光谱研究表明,杨梅素的加入未能破坏ct-DNA的双螺旋结构,两者的作用方式为沟槽结合。进一步通过分子模拟研究得到杨梅素与DNA结合的最低能量构象,杨梅素A环7-O和B环3’-O分别与DNA的碱基DA18和DA6在边缘小沟处通过氢键结合,周围富含碱基A和T,与光谱学研究结果一致,结合距离分别为2.061和1.918。     

双波长催化动力学光度法间接测定痕量Bi(Ⅲ)

研究了在H2SO4介质中,利用Bi(Ⅲ)可定量置换出Cu(Ⅱ)-EDTA中的Cu(Ⅱ),而Cu(Ⅱ)可催化H2O2同时氧化甲苯胺蓝和中性红褪色反应,通过测量524nm和630nm波长下的吸光度的变化,建立了双波长催化动力学分光光度法间接测定痕量Bi(Ⅲ)的新方法。方法的线性范围为0.00200~0.110μg/25mL,检出限为4.1×10-11 g/mL。用于药物中铋的测定,结果满意。     

有机盐对生物质快速热解油生成特性的影响

采用浸渍法制备了不同甲酸钙负载量的玉米秸秆样品,通过热解装置对其催化生物质快速热解生油能力进行评价,利用元素分析、GC-MS等技术分析了液体产物组分的变化规律,同时以微晶纤维素、木质素为模化物,深入研究了生物质组分间交互作用对甲酸钙催化热解特性的影响.结果 表明,纤维素与木质素间的交互作用对甲酸钙催化生物质热解生油过程具有促进作用,增强了生物质组分的裂解反应和加氢反应,当甲酸钙含量为5％时,生物油产率获得最大值为301.2 g·kg-1,与秸秆非催化热解相比增幅为6％.甲酸钙对生物油组分具有明显选择性,导致脂肪族化合物含量增加,酚类化合物含量显著降低,而交互作用对二者的形成分别产生了促进和抑制作用效果.     

Broadband asymmetric transmission for linearly and circularly polarization based on sand-clock structured metamaterial

We proposed a sandwich structure to realize broadband asymmetric transmission(AT) for both linearly and circularly polarized waves in the near infrared spectral region. The structure composes of a silica substrate and two sand-clock-like gold layers on the opposite sides of the substrate. Due to the surface plasmons of gold, the structure shows that the AT parameters of linearly and circularly polarized waves can reach 0.436 and 0.403, respectively. Meanwhile, a broadband property is presented for the AT parameter is over 0.3 between 320 THz and 340 THz. The structure realizes a diode-like AT for linearly wave in forward and circularly wave in backward, respectively. The magnetic dipoles excited by current in the two gold layers contribute to the broadband AT. The current density in top and bottom metallic layers illustrates the mechanism of the polarization conversion for broadband AT in detail.