新型D-π-A类敏化太阳电池染料及其应用

功能性有机染料在染料敏化太阳能电池领域具有重要的应用前景,电子给体、π共轭桥和电子受体（D-π-A）结构的染料是其中重要的组成类型.本文主要依据三苯胺和吲哚啉等取代苯胺为电子给体染料的结构设计,并结合本课题组的相关工作,综述了2008年以来此类D-π-A光敏染料的光电转换性能的研究进展.     

磷酸锆催化甘油气相脱水制备丙烯醛

以沉淀法、水热合成法和浸渍法制备了磷酸锆催化剂,通过X射线衍射、热重分析、氮气物理吸附、红外光谱和Hammett指示剂法对催化剂进行了表征,并将该催化剂用于甘油气相脱水反应.研究表明,由沉淀法得到的磷酸锆经过400℃焙烧后能达到最佳催化活性,在温和条件下,甘油可完全转化,丙烯醛选择性为81%,反应24h内催化剂失活不明显.不同方法制备的磷酸锆其结构和表面酸性显著不同,催化剂表面酸性对催化剂活性、丙烯醛选择性和催化剂的寿命均有较大影响.     

缺位类型磷钨酸盐催化的烯烃环氧化反应

主要合成了两种杂多磷钨酸盐环氧化催化剂,分别是由单缺位Keggin类型磷钨酸阴离子或者饱和结构的磷钨酸阴离子与十六烷基三甲基季铵盐阳离子构成,即[n-C16H33N(CH3)3]4Na3PW11O39(PW11)以及[n-C16H33N(CH3)3]3PW12O40(PW12),将其与低毒性的乙酸乙酯、30%的双氧水、烯烃构成催化环氧化反应体系,以环辛烯的环氧化反应为模型反应,着重探讨了PW11与PW12的催化性能产生明显差异的原因,并通过傅里叶变换-红外光谱,核磁共振谱以及催化剂溶解性实验给出了合理的解释.首先,在进行环辛烯的环氧化反应的动力学研究中,我们发现相同的反应条件下,PW11的催化活性明显高于PW12的催化活性,当反应进行至10min,以PW11为催化剂的反应体系,环辛烯的转化率已达到89%,而相应的采用PW12为催化剂的反应体系,环辛烯的转化率仅仅为11%.通过核磁磷谱(31PNMR)表征证明:当PW11和PW12与双氧水反应10min时PW11已降解产生大量的活性物种,而PW12的31PNMR谱并没有显示降解产物的谱峰.溶解性实验则更近一步说明,两个催化剂在双氧水的作用下均可降解形成小分子的物...     

钾对氧化铜催化活性炭还原No反应的助催化作用

研究了活性炭负载的Cu-K-O复合氧化物催化剂上碳还原NO的反应.结果表明,K的加入可有效地提高CuO催化剂的活性和稳定性,当Cu/K的质量比为2时催化性能最佳.X射线衍射、X射线光电子能谱和程序升温脱附-质谱等结果表明,K与Cu间的协同作用可促进表面碳活化中心与表面氧物种生成CO2的反应,保持表面Cu2+活性中心的数...     

Aerolysin纳米孔道对寡聚核苷酸的高灵敏单分子检测

自纳米孔道单分子电化学技术提出以来,为了构建性能良好的纳米孔道,研究人员一直在寻找不同的孔道材料. 本研究探索了Aerolysin生物纳米孔道在寡聚核苷酸检测方面的可能性. 实验结果表明,与常用的α-溶血素纳米孔道相比,Aerolysin纳米孔道在寡聚核苷酸检测方面表现出更强的空间和时间分辨能力. 三个碱基长度的寡聚核苷酸可对Aerolysin纳米孔道造成约为40%的电流阻断. 阻断时间表现出电压相关性,随电压的升高而减小. 与其他生物纳米孔道相比,Aerolysin纳米孔道无需任何基因突变、化学修饰即可实现对单个寡聚核苷酸的超灵敏分析. 未来,Aerolysin纳米孔道将有可能应用于DNA损伤检测、microRNA分析以及其他基于纳米孔道的单分子分析检测.     

多功能二噻吩乙烯光致变色光分子开关材料

光致变色材料是一类在不同波长的光交替照射下,产生两种可进行可逆转换的光致异构体并伴随明显的光物理和光化学性能变化的材料。基于其特殊的光致异构性质,人们已开发出多种光致变色功能材料并将其广泛应用于超高密度光信息存储、分子开关、分子逻辑门、分子导线、光电材料、多光子器件、表面/纳米器件、液晶材料、化学传感、生物成像、自组装、聚集诱导发光、光控生物体系等诸多领域。其中,二噻吩乙烯类化合物因其出色的热稳定性、优良的耐疲劳性、快的响应速率、高的转化率和量子产率以及出色的固相反应活性而成为理想的光致变色材料之一。本文主要围绕近期本研究组研究成果着重介绍近几年二噻吩乙烯类化合物从溶液体系到功能化表面体系的研究进展,探讨当前该领域存在的问题并对其前景和发展方向进行展望。     

α-Al2O3纳米片的自燃烧法控制合成及其抛光性能

以硝酸铝和甘氨酸为原料,采用自燃烧法,在不改变制备工艺的前提下,通过调整原料的配比,成功实现了α-Al2O3由纳米粒子到纳米片的可控合成,获得了分散性良好、尺寸均一的α-Al2O3纳米片.并通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、热重.差示热分析法(TG-DTA)等手段对产物形貌、结构及前驱物的热性质等进行了研究.系统探讨了α-Al2O3纳米材料不同形貌和尺寸对其抛光性能的影响,结果表明,尺寸小且为片状纳米结构的α-Al2O3具有最佳抛光性能.这些实验结果对于α-Al2O3纳米材料的工业生产及其在抛光领域的实际应用具有借鉴意义.     

纳米氢氧化镁的合成及其形貌控制

用乙醇和水的混合溶剂热法合成氢氧化镁纳米材料,并用透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)表征其形貌和结构,同时考察了镁源、温度、反应时间、反应物浓度和溶剂热体系对氢氧化镁纳米材料形貌的影响,探索其生长机理。镁源通过改变氢氧化镁纳米粒子的结晶习性从而影响形貌,温度和反应时间受热力学和动力学的控制使氢氧化镁纳米材料的生长从六个等价面的取向生长向各向同性生长转变,从而导致形貌由六边形片状结构向圆形变化,反应物浓度和溶剂热体系影响成核快慢,从而影响氢氧化镁纳米材料的晶型。     

二次生长法合成ZSM-5分子筛膜的影响因素

具有均匀孔径的分子筛膜在催化反应器、膜分离等领域显示其巨大潜力.通过适宜路线制备高质量分子筛膜成为膜研究的热点.负载晶种的二次生长法在高性能ZSM-5分子筛膜的制备中表现出巨大的优势.从膜层的连续性、渗透性、选择性这3个分子筛膜最重要的性能指标出发,重点分析了晶种尺寸、用量、分散介质、载体内部生长、反应温度、有机模板剂的去除等因素对于分子筛膜性能的影响,阐述了其作用机理以及已经应用的改良手段.综述了ZSM-5分子筛膜的研究现状和亟待解决的技术难题,并展望了ZSM-5分子筛膜的应用.     

新型含有多氰基受体单元的近红外敏化染料的合成及其光伏性能研究

本文分别以三苯胺、二甲基苯胺和吲哚啉单元为电子给体,设计并合成了3个新型D-π-A体系近红外敏化染料分子5C-1、5C-2和5C-3,并对其结构进行了表征,详细研究了在溶液中以及吸附到电极上的吸收光谱.该系列敏化染料在550—850 nm之间具有较强的吸收,尤其5C-3的吸收边带已达到954 nm.当该系列敏化染料吸附到TiO₂上时,吸收边带大幅红移,显示有利于染料捕获长波段区域的太阳光.通过循环伏安法,测定了染料的电化学性质,发现该系列敏化染料的最低未占有轨道(LUMO)能级与TiO₂导带并不匹配,因此选用导带能级更正的SnO₂作为阳极半导体材料进一步测试了该系列染料的光电性能,以发展具有优良性能的长波段响应的近红外敏化剂.