金属-有机框架HKUST-1膜在气体分离中研究进展※

发展高效、绿色且节能的物质分离与纯化技术具有重要意义, 气体分离更是在工业、能源、医疗及科技等领域有着广泛的应用. 传统的聚合物膜在实现高效气体分离方面还面临许多挑战, 新型分离膜材料的开发是当前研究热点和难点. 金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)材料作为一种新兴多孔配位聚合物, 由于其具有独特可设计的拓扑结构以及可调节的功能而受到科学家们的广泛关注. 为了克服粉体或块体MOFs很难被高效用于气体分离的难题, 开发可用于分离的MOFs膜材料是一项具有重要意义且具有挑战性的任务. HKUST-1作为一种代表性的MOFs材料, 由于其结构稳定且原料经济并具有多级孔径的结构, 常被用作制备成膜材料用于气体分离的研究和实际应用. 总结了近十年HKUST-1膜的制备方法及其气体分离性能的研究进展, 并对这个方向的研究提出了自己的看法和展望.     

油井用相变微胶囊的制备与性能

针对深水固井作业过程中水泥水化放热较大,易致使环空地层天然气水合物分解的技术难题,本文以石蜡为芯材,碳酸钡为壁材,制备了一种油井用相变微胶囊。首先,利用FT-IR、DSC、TGA与SEM对相变微胶囊的化学组成、热性能与微观形貌进行了表征。结果表明：相变微胶囊的封装效率为67.40%,具有较高的封装效率和良好的潜热储存能力。其次,对粒径分布与润湿性能进行了测试。结果表明：微胶囊颗粒平均粒径为4.946 μm,小于水泥颗粒粒径17.201 μm,可较好的镶嵌在水泥石中,并充填于水泥水化产物之间,减小对水泥石力学性能的负面影响;微胶囊与水的静态接触角为46.8°,具有良好的亲水性能,可应用于水基的水泥浆环境中。最后,将微胶囊应用于水泥浆体系,研究了水泥浆的水化温升和水化热。结果表明：与空白水泥浆相比,加入12%相变微胶囊水泥浆的最高水化温升与水化热（48 h）分别下降了14.56%和43.23%。      

Effect of Freeze-Thaw Cycles on the Oxidation of Protein and Fat and Its Relationship with the Formation of Heterocyclic Aromatic Amines and Advanced Glycation End Products in Raw Meat

The aim of this research was to investigate the effect of the number of freeze–thaw cycles (0, 1, 3, 5, and 7) on porcine longissimus protein and lipid oxidation, as well as changes in heterocyclic aromatic amines (HAAs) and advanced glycation end products (AGEs) and their precursors. We analyzed the relationship among HAAs, AGEs, oxidation, and precursors and found the following results after seven freeze–thaw cycles. The HAAs, Norharman and Harman, were 20.33% and 16.67% higher, respectively. The AGEs, Nε-carboxyethyllysine (CEL) and Nε-carboxymethyllysine (CML), were 11.81% and 14.02% higher, respectively. Glucose, creatine, and creatinine were reduced by 33.92%, 5.93%, and 1.12%, respectively after seven freeze–thaw cycles. Norharman was significantly correlated with thiobarbituric acid reactive substances (TBARS; r² = 0.910) and glucose (r² = −0.914). Harman was significantly correlated to TBARS (r² = 0.951), carbonyl (r² = 0.990), and glucose (r² = −0.920). CEL was correlated to TBARS (r² = 0.992) and carbonyl (r² = 0.933). These changes suggest that oxidation and the Maillard reaction during freeze–thaw cycles promote HAA and AGE production in raw pork.     

Improved optical single-sideband generation using the self-modulation birefringence difference in semiconductor optical amplifiers

By employing the self-modulation birefringence difference in a semiconductor optical amplifier (SOA), an improved method is proposed to generate a complete optical single-sideband (OSSB) signal. Over 30 dB sideband suppression ratios (SSRs) of lower OSSB signals are obtained over a 12 dB input power range and a 36 nm wavelength span, with a maximum of over 35 dB. Upper OSSB signals with an SSR of over 15 dB are observed using a SOA for what is believed to be the first time. This method is effective even for the carrier-suppressed signal. The theory for OSSB generation in an SOA is extended and verified by experiment.     

高可见光催化降解污染物和产氢活性的Z型N-掺杂K4Nb6O17/g-C3N4异质结

随着人口增长和全球工业化进程加快,人们饱受环境污染和能源短缺问题的困扰.半导体光催化技术作为一种高效、可持续、环境友好、有潜力的新技术,在环境净化和能源开发方面有着广阔的应用前景.到目前为止,人们已开发出多种半导体光催化剂,并广泛应用于污染物降解、氢气制备和二氧化碳还原等领域.其中,化合物K4Nb6O17具有典型的层状结构、合适的电子能带结构、结构易改性以及良好的电荷传输性能等特点,在光催化领域得到了广泛研究.然而,单纯K4Nb6O17仍存在光响应范围窄、光生载流子复合率高等问题,限制了K4Nb6O17的进一步应用.因此,需要对K4Nb6O17进行改性,拓宽其光吸收范围,提高其光生载流子分离效率,从而提高其光催化活性.本研究通过简单焙烧法制备Z型N-掺杂K4Nb6O17/g-C3N4(KCN)异质结光催化剂,其中石墨相氮化碳(g-C3N4)在复合材料中质量比约为50%.层状K4Nb6O17层板的电子结构通过N掺杂进行调控,拓宽其光响应范围,使其具有可见光响应;同时,形成的g-C3N4位于N-掺杂K4Nb6O17的外层以及内层空间,在这两种组分之间形成异质结,有利于提高光生载流子的分离效率.荧光光谱、时间分辨荧光光谱和光电化学测试表明,N掺杂和异质结的形成有利于增强光生电子-空穴对的传输和分离效率.通过在可见光照射下降解罗丹明B(RhB)和产氢来评估材料的光催化性能.相比g-C3N4(8.24μmol/h)和Me-K4Nb6O17(~1.30μmol/h),KCN复合材料光催化产氢效率(~16.91μmol/h)得到了极大提高,并显示出极好的光催化产氢稳定性能.对于光催化降解RhB体系,KCN复合材料也显示出较好的光催化活性和稳定性,并能很好地将RhB矿化.鉴于KCN复合材料具有较小的比表面积(9.9 m^2/g)且无孔结构,认为比表面积对光催化活性影响较小.因此,与单组分相比,KCN复合材料光催化产氢和RhB降解活性都得到了极大提高,活性的增强主要归功于N掺杂和异质结形成的协同效应,其中N掺杂可以拓宽光捕获能力,异质结形成可提高电荷载流子的分离效率.电子自旋共振(ESR)谱表明,在KCN降解RhB体系中,超氧自由基(·O2^?)、羟基自由基(·OH)和空穴(h^+)作为主要活性物质都参与了反应.结合实验结果可以推测KCN复合材料满足了Z型光催化体系,该体系具有高效的光生载流子分离效率和较高的氧化还原能力.     

V2O5纳米片固载Pt纳米粒子催化剂的构建及其增强催化空气氧化脱硫性能

以铂系金属为代表的贵金属催化剂在工业反应中通常表现出优异的催化性能,这是因为其具有独特的d带电子结构和较高的价电子比.近年来,由于大气排放法规愈发严苛,铂系贵金属催化剂在催化空气氧化燃油脱硫方面的研究引起了广泛关注.在该催化反应中,铂系金属纳米粒子可以有效活化空气中的氧气,产生的活性氧物种可以将油品中的噻吩类硫化物氧化为其对应的强极性砜类物质,从而可以将其从非极性的油品中分离出来,有效实现油品中硫化物的深度氧化脱除.然而,在反应过程中铂系贵金属纳米粒子易发生流失和烧结,从而导致催化剂的失活.因此,急需寻找一类可以有效固载铂系贵金属纳米粒子的载体.在目前已报道的众多载体中,以ZrO₂、TiO₂、CeO₂、ZnO等为代表的过渡金属氧化物引起了广泛的关注.通常认为,铂系贵金属纳米粒子的d轨道电子和过渡金属氧化物之间可形成金属-载体强相互作用.然而,目前所使用的过渡金属氧化物载体的比表面积较小,从而导致铂系贵金属纳米粒子难以有效且均匀地分散于其表面.本文采用热膨胀气相剥离法制备了超薄V2O5纳米片,并通过超声辅助沉积法将Pt纳米粒子固载于其表面,从而得到一系列可高效活化空气氧化脱硫的催化剂(Pt NPs-n/V₂O₅纳米片).通过电感耦合等离子体光谱、高倍透射电镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱、X射线衍射、拉曼光谱和氮气吸附脱附等方法对催化剂的结构和形貌进行了表征.结果表明,尺寸为4-5 nm的Pt纳米粒子可有效均匀分散于层数约为6层的V2O5纳米片表面;在空气氧化脱硫反应中,当催化剂中Pt理论负载量为2 wt%时,反应5 h后,油品的脱硫率可达99.1%,实现了硫化物的深度氧化脱除.该反应体系对不同硫浓度、不同含硫底物的油品均有较好的脱除效果,但对含有烯烃、芳烃的油品脱除效果较差.此外,催化剂循环使用7次后,其脱硫活性仍无明显下降,表现出优异的重复使用性能.对反应后的催化剂进行表征,发现Pt几乎不发生流失,这可能是由于Pt纳米粒子和V₂O₅纳米片之间形成了金属-载体强相互作用.该结果为其他空气氧化反应的有效进行提供了新思路.     

Simultaneous studies of pressure effect on charge transport and photophysical properties in organic semiconductors: A theoretical investigation

High-mobility and strong luminescent materials are essential as an important component of organic photodiodes, having received extensive attention in the field of organic optoelectronics. Beyond the conventional chemical synthesis of new molecules, pressure technology, as a flexible and efficient method, can tune the electronic and optical properties reversibly. However, the mechanism in organic materials has not been systematically revealed. Here, we theoretically predicted the pressure-depended luminescence and charge transport properties of high-performance organic optoelectronic semiconductors, 2,6-diphenylanthracene (DPA), by first-principle and multi-scale theoretical calculation methods. The dispersion-corrected density functional theory (DFT-D) and hybrid quantum mechanics/molecular mechanics (QM/MM) method were used to get the electronic structures and vibration properties under pressure. Furthermore, the charge transport and luminescence properties were calculated with the quantum tunneling method and thermal vibration correlation function. We found that the pressure could significantly improve the charge transport performance of the DPA single crystal. When the applied pressure increased to 1.86 GPa, the hole mobility could be doubled. At the same time, due to the weak exciton coupling effect and the rigid flat structure, there is neither fluorescence quenching nor obvious emission enhancement phenomenon. The DPA single crystal possesses a slightly higher fluorescence quantum yield ～ 0.47 under pressure. Our work systematically explored the pressure-dependence photoelectric properties and explained the inside mechanism. Also, we proposed that the external pressure would be an effective way to improve the photoelectric performance of organic semiconductors.     

高稳定电化学扫描隧道显微镜研制

展示了一台自制的电化学扫描隧道显微镜. 这台电化学STM具有很高的稳定性,它在XY平面和Z方向的漂移速率分别为每分钟67和55.6 pm/min. 另外,特殊设计的扫描管部件有效地避免了在高湿度的环境中大漏电电流的产生. 详细描述了这台电化学STM的机械结构.通过在硫酸铜溶液中测量STM图像证明这套系统的优异性能,得到了大范围干净有序的Au(111)表面和高分辨的高聚石墨原子图像.     

氟比洛芬酯对子痫前期患者剖宫产术后静脉自控镇痛疗效观察

目的 观察氟比洛芬酯复合丁丙诺啡和单用丁丙诺啡对子痫前期患者剖宫产术后静脉自控镇痛（PCIA）的临床效果和 应用价值。方法 选择90例ASAⅠ～Ⅱ级在腰硬联合麻醉下行子痫前期剖宫产术患者,按随机数字表法分为A组（胎儿娩出后氟比洛芬酯+术后丁丙诺啡PCIA）、B 组（术后氟比洛芬酯+丁丙诺啡PCIA）和C 组（术后丁丙诺啡PCIA）,每组30例。观察并记录患者术后1、2、4、12、24h 视觉模拟评分（VAS）、Ramassay镇静评分,平均动脉压（MAP）、心率（HR）及术后恶心、呕吐、嗜睡、皮肤瘙痒等不良反应发生情况,分别于麻醉前、术后4、12 和24h抽取静脉血,检测血清肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺、血浆儿茶酚胺和内皮素的水平。结果 A 组和B组患者术后各时点VAS 评分均明显低于C组（P＜0.05）,A 组和B 组各时点Ramsay 镇静评分均明显高于C组（P＜0.05）;A 组和B 组术后各时点MAP 和HR 均明显低于C 组（P＜0.05）;术后24h 内PCIA 按压次数A 组和B 组明显低于C组（P＜0.05）;A 组和B 组术后各时点血清肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺和内皮素水平均明显低于C 组（均P＜0.05）;A 组术后4h 内皮素水平明显低于B 组（P＜0.05）;A 组和B 组头晕、嗜睡、恶心、呕吐发生率均低于C 组（均P＜0.05）。结论 氟比洛芬酯能有效抑制术后应激,镇痛效果好且不良反应少,在胎儿娩出后应用氟比洛芬酯并结合术后丁丙诺啡进行PCIA更适合用于子痫前期剖宫产术后患者术后镇痛。