二氧化碳刺激响应的荧光传感器*

CO₂刺激响应聚合物作为一种智能刺激响应材料,因其在可逆的调控过程中通常只涉及CO₂气体的通入和排出而具有广泛的应用前景。CO₂荧光传感器是将CO₂的浓度变化转化为可检测到的荧光信号,可实现对CO₂浓度的实时监测和可逆调控,也有助于我国如期实现2030年前碳达峰和2060年前碳中和的生态文明建设目标。本文简要介绍CO₂刺激响应物质的基本原理和常见分类方式,阐述该类物质在构筑荧光传感器方面的妙用,围绕响应灵敏性、响应速率、循环使用性和抗干扰性等传感性能指标的研究成果进行讨论。最后对CO₂刺激响应荧光传感器的改进方向和应用前景进行了展望。     

氧化钨对 Pt-RuOxHy 电催化剂甲醇氧化性能的促进作用

 在多壁碳纳米管负载的 Pt-RuOxHy 样品中引入氧化钨 (WOm), 能有效抑制样品中水合氧化钌 (RuOxHy) 在酸性电解质溶液中的溶解. 在扩展电势 (–0.20~0.96 V vs SCE) 的电化学预处理过程中, RuOxHy 的溶解程度从 Pt-RuOxHy 中的 70% 降至 Pt-RuOxHy-WOm 中的 15%. 计时电流曲线测试结果表明, 与窄电势区间 (–0.20~0.46 V vs SCE) 预处理的钌物种没有流失的样品相比, 经扩展电势区间预处理的 Pt-RuOxHy-WOm 样品上甲醇电氧化反应的活性没有下降, 而 Pt-RuOxHy 样品的活性则下降 50%.     

加压下Ni/MgO催化剂催化CO2重整CH4反应的特性

 以在流动N2中热处理的Mg(OH)2醇凝胶制得的纳米氧化镁(MgO-AN)为载体,制备了Ni/MgO-AN催化剂. 这种催化剂在常压下的CO2重整CH4反应中表现出了高活性和稳定性,而在加压反应中的催化活性随着反应压力的升高而降低,并呈现出自稳定特性. 采用TG,XRD和TPH技术对催化剂进行了表征. 结果表明,常压反应中催化剂表面的积炭量很少,而在加压反应中催化剂表面有明显的积炭,且积炭量随着反应的进行逐渐增加,并在12 h左右达到一个稳定值. 催化剂的活性组分金属Ni在常压CO2重整CH4反应中不发生烧结长大,而在加压反应中发生明显的烧结. 常压反应中催化剂表面只形成一种积炭物种,而在加压反应中形成两种积炭物种. 因此,Ni/MgO-AN在加压反应中的催化行为与常压反应中的有明显区别.     

α-和γ-环糊精改性法制备的Ni/SBA-15催化剂的物化性质及其在甲烷二氧化碳重整中的催化性能

以多羟基有机物α-或γ-环糊精为分散促进剂制备了Ni/SBA-15催化剂,通过N2吸附-脱附、X射线衍射、透射电镜、程序升温还原和热重等手段对该催化剂的物理化学性质进行了表征,并将其应用于甲烷二氧化碳重整(CRM)制合成气反应。结果显示,与采用传统浸渍法制备的Ni/SBA-15催化剂相比,采用α-或γ-环糊精改性法制备的催化剂具有更小的NiO颗粒,并在CRM中显示出更高的催化活性及更强的抗积碳性能。机理研究表明,采用传统浸渍法制备Ni/SBA-15催化剂时,浸渍液中的Ni2+主要在浓度梯度的作用下逐渐进入到SBA-15孔道内部, Ni2+水合物容易团聚,分散程度较低;而采用α-或γ-环糊精改性方法制备催化剂时,在水溶液中Ni2+与环糊精形成包覆物,环糊精携带Ni2+进入SBA-15孔道内,并且环糊精的存在使得Ni2+之间相互隔离,以高度分散形态存在于SBA-15孔道表面,有利于后续热处理中NiO在载体上较好地分散。     

含硒高分子:一类新型生物材料

硒元素是人体必需的微量元素。由于C—Se键和Se—Se键的键能比较低,键比较活泼,使得含硒高分子成为一类特殊的材料,具有许多独特和优异的性质。我们通过多种途径将硒元素引入高分子,设计合成了一系列主链含硒的嵌段高分子、侧链含硒的嵌段高分子以及内核或支化部位含硒的树枝状聚合物,开展了其在氧化、还原以及辐照等多重刺激响应高分子组装体材料方面和高效人工模拟酶方面的研究。研究表明,含硒高分子有可能成为一类新的生物医用高分子材料,具有广阔的应用前景。     

超两亲分子:可控组装与解组装

与基于共价键的两亲性分子相对照,超两亲分子系指基于非共价键构筑的两亲分子.基于超分子体系的分子工程学的思想,本文总结了超两亲分子的各种类型,包括小分子型、聚合物型和响应性超两亲分子等,以及组装超两亲分子的各种推动力,如主客体相互作用、基于电荷转移作用和不同分子间的协同作用等.研究表明,超两亲分子的研究既可丰富传统的胶体界面化学,又为高级结构的可控组装提供了新的构筑基元,并为制备功能超分子材料开拓了新的途径.     

单原子催化剂活化氢气:Pt1/WOx催化氢解反应（英文）

单原子催化剂具有独特的结构位点,能最大化利用贵金属原子,在一系列化学转化反应中具有优异的活性和选择性.但单原子的稳定性是单原子催化剂应用的一个挑战,特别是还原气氛下单原子的稳定性,这极大地限制了单原子催化剂在加氢、脱氢和氢解反应中的应用.理解还原气氛下单原子的稳定机制和单原子催化剂活化氢气的反应机理对于扩大单原子催化剂的应用非常重要.Pt/WOx(2Pd>Au.氢气能在Pd和WOx界面非均相解离,而Au/WOx不能活化、解离氢气.我们进一步采用实验表征验证了DFT理论计算的结果.实验合成了WOx负载的Pt、Pd、Au三种催化剂,X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)结果表明,Pt能在WOx表面原子级分散和稳定,而Pd在WOx表面形成较小的纳米颗粒,Au形成较大的纳米颗粒.采用氢气化学吸附研究了三种催化剂对氢气的活化能力,结果表明三种催化剂的氢气活化能力顺序为Pt/WOx(137μmol/g-Pt)>Pd/WOx(43μmol/g-Pd)>>Au/WOx(4μmol/g-Au).将三种催化剂用于甘油选择性氢解制备1,3-丙二醇的反应中,只有Pt/WOx催化剂对甘油氢解具有优异的活性和选择性.从而实验证实了氢气气氛下原位产生的Bronsted酸具有关键作用和Pt1/WOx催化剂具有双功能催化性质.我们的研究不仅解释了还原气氛下金属单原子在氧化物表面的稳定机理,而且对单原子催化剂活化解离氢气提供了新的认识.     

聚集诱导发光现象的理论研究

本文系统介绍了本课题组发展的分子辐射跃迁和无辐射跃迁速率常数的热振动关联函数理论方法的最新进展及其在聚集诱导发光领域的典型应用. 基于第一性原理计算, 定量考察了位阻、温度、聚集等因素对分子体系发光性质的影响. 从微观角度给出了分子聚集诱导发光机理： 分子激发态的无辐射能量衰减通道主要是对应于低频模式的芳香环扭转和高频模式的碳碳伸缩振动. 当位阻增加、温度降低或者分子聚集时, 芳香环的转动受限, 无辐射能量衰减通道被抑制, 导致无辐射跃迁速率常数降低, 而其对辐射跃迁速率常数影响不大, 从而提高分子的荧光量子产率, 荧光增强.     

预处理方法对Ru/SBA-15催化丙三醇氢解反应性能的影响(英)

使用浸渍法结合不同预处理方法制备了一系列的Ru/SBA-15催化剂,并将其应用于丙三醇氢解反应中.使用N₂吸附-脱附、X射线衍射、CO化学吸附以及透射电子显微镜等方法对所制备Ru/SBA-15进行了表征.结果表明,催化剂前驱体经过空气焙烧后再经H₂还原的Ru/SBA-15催化剂上Ru的分散度较低,而直接使用H₂处理较高.同时,随着H₂还原温度提高,Ru分散度逐渐降低.保持反应活性接近时,随着Ru分散度的降低,TOF增加.表明Ru/SBA-15催化剂上丙三醇氢解是结构敏感反应.     

预处理方法对Ru/SBA-15催化丙三醇氢解反应性能的影响(英)

使用浸渍法结合不同预处理方法制备了一系列的Ru/SBA-15催化剂,并将其应用于丙三醇氢解反应中.使用N_2吸附-脱附、X射线衍射、CO化学吸附以及透射电子显微镜等方法对所制备Ru/SBA-15进行了表征.结果表明,催化剂前驱体经过空气焙烧后再经H_2还原的Ru/SBA-15催化剂上Ru的分散度较低,而直接使用H_2处理较高.同时,随着H_2还原温度提高,Ru分散度逐渐降低.保持反应活性接近时,随着Ru分散度的降低,TOF增加.表明Ru/SBA-15催化剂上丙三醇氢解是结构敏感反应.