可降解塑料特征分析与快速鉴别方法研究进展

塑料污染是一个重大的全球环境问题。可降解塑料替代传统塑料制品成为缓解塑料污染的重要手段,但市场中可降解塑料虚假宣传等现象频发。综述了近年来塑料分析的几种常见方法以及它们的优点和局限性,旨在为可降解塑料的特征分析和快速鉴别提供一定的理论依据和技术支持,为市场监管提供有力的帮助。随着可降解塑料的快速发展和普及,其检测分析技术需要向更快速、更准确的方向不断发展进步。     

数值模拟顶部籽晶溶液生长法制备单晶碳化硅的研究进展

宽禁带半导体材料碳化硅(SiC)凭借着其高击穿场强、高热导率、耐高温、高化学稳定性和抗辐射等优异性能，在电力电子器件领域尤其是高温、高频、高功率等应用场景下有着巨大潜力。大尺寸、高质量、低成本的单晶SiC的制备是SiC相关半导体产品规模化应用的前提。顶部籽晶溶液生长(TSSG)法生长的单晶SiC有着晶体质量高、易扩径、易p型掺杂等优势，有望成为制备单晶SiC的主流方法。但目前由于该方法涉及的生长机理复杂，研究者对其内部机理的理解还不够充分，难以对TSSG生长设备和方法进行有效的改进与优化。利用计算机对TSSG法生长单晶SiC生长过程进行数值模拟被认为是对其内部机理探究的有效途径之一。本文首先回顾了TSSG法生长单晶SiC和相关数值模拟分析的发展历程，介绍了TSSG法生长单晶SiC和数值模拟的基本原理，然后介绍了数值模拟方法计算分析TSSG法生长单晶SiC模型涉及的主要模块、影响单晶生长的主要因素(如马兰戈尼力、浮力、电磁力等),以及对数值模型的优化方法。最后，指出了数值模拟方法计算分析TSSG法生长单晶SiC在未来的重点研究方向。     

纳米晶态硼化钴的合成及其催化氨硼烷高效制氢

采用简单的煅烧工艺合成了纳米硼化钴(CoB)晶体,并首次研究了纳米CoB晶体在氨硼烷溶液水解制氢过程中的催化活性。研究发现,纳米CoB晶体具有较高的催化活性,在室温条件下其转换频率(TOF)为35.3 mol_H2·mol_cat^-1·min^-1,优于同等条件下贵金属Pt催化剂(TOF=29.3 mol_H2·mol_cat^-1·min^-1)。此外,循环测试8次后纳米硼化物晶体的催化制氢性能没有发生衰减。进一步研究发现CoB表面的Co⁰物种是催化制氢的活性位点,而表面的B物种位点能够有效辅助Co⁰位点实现协同催化氨硼烷制氢。     

基于适度两亲性嵌段共聚物的可注射性热致水凝胶

部分两亲性嵌段共聚物的水溶液随温度升高呈现可逆的溶胶-凝胶转变.如果转变温度介于室温和体温之间,该类体系可以在室温或更低温与药物或细胞混合,并可以注射;一旦注射进入体内,在体温下原位凝胶化,可以自动包裹药物或细胞,且该过程不依赖于化学反应.由聚乙二醇和疏水的可降解聚酯构成的嵌段共聚物的水体系在合适分子量等条件下具备以上的可逆热致凝胶化特性,成为一类极有前景的新型生物医用材料,但其中仍有大量的高分子科学问题需要解决.作者课题组十余年来在可注射热致水凝胶领域开展了系统研究:发现了聚酯-聚醚嵌段共聚物的端基效应、分子量分布效应等重要现象,总结了热致水凝胶分子设计的规律;揭示了物理凝胶化的机理,并显著扩展了可热致凝胶化聚合物的成分范围;发展了热致水凝胶面向医学应用的新策略.本专论主要以近年来复旦大学生物医用材料课题组对聚乙二醇/聚酯类可注射性热致水凝胶体系的研究为重点,介绍该类高分子材料的物理凝胶化机理和调控规律,并根据相关动物实验结果展示其潜在的临床应用前景.     

石墨烯量子点/铁基金属-有机骨架复合材料高效光催化二氧化碳还原※

利用可见光将二氧化碳光还原为有用的化学品是一项有前景但充满挑战的工作. 金属有机骨架(MOFs)作为一种新兴的具高孔隙率、高比表面积、强吸附富集CO₂能力、结构和功能可调的多孔材料, 在光催化二氧化碳还原反应中具有极强的应用潜力. 但大多数金属有机骨架材料存在可见光吸收范围窄、光生载流子快速复合等问题, 导致催化二氧化碳还原活性仍然较低. 通过静电自组装策略将纳米级胺基化金属有机骨架材料(NH₂-MIL-88B(Fe))和羧酸化石墨烯量子点(GQD)通过静电作用结合, 得到GQD/NH₂-MIL-88B(Fe)复合材料. 该复合催化剂有效结合了金属有机骨架强二氧化碳吸附富集能力和GQD的可见光吸收范围宽、电子传导能力强等优点, 因此与纯金属有机骨架材料NH₂- MIL-88B(Fe)相比较, 该复合材料能高效光催化还原CO₂为CO, 并在10 h可见光下活性高达590 μmol/g, 约为NH₂-MIL-88B(Fe)活性的四倍. 这项工作为制备高活性催化CO₂的金属有机骨架复合材料提供了借鉴.     

CuPd/MgO室温高效催化甲醛溶液产氢

采用浸渍还原法制备了MgO负载纳米CuPd合金的复合催化剂(CuPd/MgO)。该催化剂在室温催化甲醛溶液重整产氢过程中表现出优异的催化性能,转换频率(TOF)高达812.6h^-1,分别是相同条件下Cu/MgO(TOF=356.7h^-1)和Pd/MgO(TOF=34.8h^-1)的2.3倍和23倍。基于实验测试和表征结果,发现CuPd/MgO催化剂中纳米CuPd合金与表面富集缺陷的MgO载体之间存在金属-载体强相互作用。这种相互作用能够促进氧气在催化剂表面吸附活化并生成活性氧物种(超氧阴离子自由基,·O₂^-),·O₂^-先后促进甲醛中的C—H键断裂和水分子的解离,随后与反应体系中生成的质子及氢自由基(·H)依次结合,最终实现氢气的析出与氧气的再生。     

双功能气凝胶吸附-降解协同处理染料废水

针对吸附法处理染料废水易产生二次污染和基于过一硫酸氢盐(PMS)的高级氧化技术降解有机污染物易受水体复杂成分影响的问题,设计构筑具有吸附和活化PMS功能的铁掺杂纤维素纳米纤维/还原氧化石墨烯气凝胶(CNFs/RGO/Fe)用于吸附-降解协同处理染料废水.CNFs/RGO/Fe对阳离子染料具有良好的选择性吸附功能,其对亚甲基蓝(MB)、罗丹明B (RhB)和结晶紫(CV)的最大吸附容量分别高达655.1 mg/g、696.5 mg/g和962.1 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型.将吸附染料的CNFs/RGO/Fe置于PMS溶液中,可以促进PMS活化产生大量·OH,实现对吸附质的降解和气凝胶的再生.经5次吸附-降解循环后,CNFs/RGO/Fe对染料去除率仍保持在75%以上,表现出良好的重复使用性.本研究有望为去除复杂水体中有机污染物提供新思路.