基于有序介孔碳的氯离子选择性电极的制备及其在手持传感系统中的应用

以有序介孔碳(OMC)球为离子-电子转换层,制备了固态氯离子选择性电极,构建了基于离子敏感的场效应晶体管(ISFET)的手持式传感系统,用于检测人体血清中的氯离子。优化了OMC前驱体的碳化温度,探究了OMC形貌结构对电极传感性能的影响;电极柔性化制备后考察了其在手持系统中对氯离子的检测效果。结果表明,最优条件下,电极在5.12×10^-4~1.02 mol/L的浓度范围呈现线性响应,响应斜率为60 mV/decade。该柔性电极在手持传感系统中展现出高灵敏度和重现性,可用于人体血清样品中氯离子的检测,其回收率为96.3%~104.9%。     

三元层状MAX相固溶体研究进展

MAX相是一类具有层状结构的三元碳化物或(和)氮化物,M是过渡金属元素,A主要是ⅢA~ⅤA族元素,X是C或N元素。这类化合物兼具陶瓷材料和金属材料的特点,具有优异的导电、导热、耐腐蚀以及抗氧化等性能,在诸多领域具有潜在应用价值。近年来,新元素、新结构和固溶体MAX相的不断出现,进一步扩展了MAX相家族。固溶体MAX相是将合适的元素固溶到已知MAX相中而得到的新MAX相。本文分四类总结了127种MAX相固溶体,对其结构改变和性能调控进行了概括,并指出目前研究存在的理论问题和亟须解决的关键技术,最后对MAX相固溶体的发展进行了预测和展望。     

重力热管喷涌不稳定性调控判据

重力热管内的两相流型对其工作特性有着至关重要的影响.本文借鉴垂直圆管内两相流型转变的实验研究结果和近饱和自由降膜流始发沸腾的观测结论,通过简化分析,给出重力热管蒸发段内由泡状流向弹状流过渡的流型转变判据.在低饱和蒸汽压和高过冷度下,这种流型转变将导致周期性振荡的两相流不稳定性,这就是喷涌不稳定性;因此,流型转变判据也就是喷涌不稳定性调控判据.文中还结合数值计算实例,指出影响流型转变的重要因素.     

生物无机化学范式的转变:硅质海绵动物中二氧化硅的酶促缩聚反应(英文)

硅蛋白的发现导致了生物无机化学范式的转变,因为它是第一个可以催化无机单体合成无机聚合物分子的酶。分子生物学,生物化学和细胞生物学数据证实,两种硅质海绵动物,包括寻常海绵和六放海绵,它们的骨针都是由硅蛋白/酶催化合成的。这种酶不仅存在于硅质海绵骨针内部,而且也存在于硅质海绵骨针表面。在硅质海绵骨针生长过程中,它催化生物二氧化硅的合成而构建硅薄层,一层层的硅薄层逐步沉积从而形成硅质海绵骨针。寻常海绵动物Suberites domuncula体外实验获得的硅蛋白活性数据(催化生物二氧化硅的形成)反映了体内骨针生长所需的生物二氧化硅量。本文最后总结了在寻常海绵动物骨针生长和成熟过程中出现的生物熔合现象,即内部的硅薄层"烧结"在一起形成致密的硅棒。强壮的和坚硬的生物二氧化硅骨架的形成需要经历一个硬化过程,这个过程由海绵动物排水通道表面的细胞膜控制,排除生物二氧化硅缩聚反应过程中释放出的水分而使材料固化。     

介孔碳/硫复合材料与室温钠硫电池

通过熔融扩散法合成了一系列不同含硫量的有序介孔碳(CMK-3)/硫复合材料(C x Sy).使用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、比表面积测定仪(BET)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)分析、表征和观察样品.将复合材料组装成钠硫电池,室温下测试电化学性能.循环伏安(CV)曲线结果表明,室温钠硫电池在1.61 V处有一个还原峰,对应于Na2Sx(x=2~5)的形成;在1.82 V和1.95 V分别有一个氧化峰,对应于Na2Sx(x=2~5)的分解.50%(by mass,下同)硫含量(C1S1)电极0.05C(1C=558 mA·g-1)倍率首周放电容量500 mAh·g-1,50周期循环比容量为305.6 mAh·g-1.交流阻抗数据拟合计算其表观活化能为21.83 kJ·mol-1.本研究可为室温钠硫电池多孔电极材料的研究提供一定的指导作用.     

Li+掺杂对Y2SiO5:Pr3+上转换发光性能影响

采用溶胶-凝胶法制备Li+掺杂改性的Y2SiO5:Pr3+上转换发光材料,考察了Li+掺杂对样品晶型及发光性能的影响。采用XRD,DSC-TGA,FS对所制备的材料进行表征,结果表明Li+掺入浓度在7%～8%(摩尔分数)之间会引起Y2SiO5晶体类型由X1型转变为X2型,且Li+掺入后样品转晶型温度由950℃降至800℃;样品经800℃煅烧处理后以X1型Y2SiO5为主相,850℃煅烧处理后以X2型Y2SiO5为主相;Li+掺入同时会提高Y2SiO5:Pr3+材料的上转换发光强度,Li+最佳掺杂浓度为10%,对于双掺杂Pr3+,Li+:Y2SiO5体系中Pr3+最佳掺杂浓度为1.2%。     

La3+,Ce4+对制备堇青石材料晶相转变及烧结性能的影响

以菱镁矿风化石、工业氧化铝和二氧化硅微粉为原料,加入不同含量氧化镧、氧化铈添加剂,通过固相反应合成制备堇青石材料。用XRD法和SEM法表征试样中的晶相组成和显微结构,用X’Pert Plus软件计算主晶相的晶格常数、晶胞体积和试样的相对结晶度,用半定量法计算试样中各晶相含量,用Scherrer公式计算主晶相的粒径大小。研究分析了La3+,Ce4+对制备堇青石材料晶相组成、主晶相粒径大小、晶胞常数、试样相对结晶度、显微结构及烧结性能的影响。结果表明:氧化镧比氧化铈具有更好的助堇青石烧结性,加入氧化镧的堇青石试样具有更好的致密性;随着氧化镧、氧化铈加入量的增加,堇青石晶胞常数和晶胞体积呈现先增大后减小趋势;Ce4+更高的电场强度促进了堇青石材料更容易发生晶相转变形成莫来石。     

pH响应性P(MMA-co-MAA-co-HEMA)微凝胶的制备及其性能

利用预乳化乳液法制备了不同单体配比的聚(甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸-co-甲基丙烯酸羟乙酯)(P(MMA-co-MAA-co-HEMA))微凝胶分散液;采用透射电子显微镜、动态光散射仪研究了微凝胶的微观形态、粒径大小及其溶胀率;利用试管倒转法对微凝胶分散液的凝胶化相转变行为进行了研究,借助椎板流变仪考察了所形成胶态凝胶的储能模量与单体配比、微凝胶分散液浓度和温度的关系.结果表明,所制备的微凝胶的数均粒径为90 nm左右,当MMA与MAA的投料质量不变时,随着HEMA含量的增加,分散液凝胶化所需的临界最小浓度增大,临界最大pH值减小,胶态凝胶的储能模量增加.当保持单体MMA与HEMA的投料质量不变时,随着单体MAA投料质量的增多,微凝胶的数均粒径和溶胀率增大,胶态凝胶的储能模量先升高后降低;当MAA占单体总摩尔数的25%时,浓度为15 wt%的微凝胶分散液在扫描频率为100 rad/s时,胶态凝胶的储能模量最高可达2×104Pa.这类微凝胶分散液在组织工程支架材料方面有潜在的应用价值.     

氮化钨-钨/掺氮有序介孔碳复合材料的制备及其氧还原性能

采用软模板法制备了氮化钨-钨/掺氮有序介孔碳复合材料（WN-W/NOMC）,作为一种高比表面积且价格低廉的阴极氧还原反应催化剂。通过适量添加尿素来改变复合材料中的氮含量,在掺氮量为7%（w/w）时,实验发现材料能够保持完整有序介孔结构,测试其比表面积高达835 m²·g^-1,透射电子显微镜（TEM）测试结果显示其催化颗粒均匀地分散在氮掺杂有序介孔碳载体上。在O₂饱和的0.1 mol·L^-1 KOH溶液中测试了材料的氧还原催化性能（ORR）,显示其起始电位为0.87 V（vs RHE）,极限电流密度为4.49 mA·cm^-2,氧还原反应的转移电子数为3.4,接近于20%（w/w）商业Pt/C的3.8,说明该材料表现出近似4电子的氧还原反应途径。研究结果表明,WN-W/NOMC的催化性能虽然稍弱于商业铂碳（0.99 V,5.1 mA·cm^-2）,但其具有远超铂碳的循环稳定性和耐甲醇毒化能力。     

松香基季铵盐为模板剂有序超微孔二氧化硅的合成

以松香基季铵盐(脱氢枞基三甲基溴化铵,标记为DTAB)为模板剂、正硅酸乙酯为硅源、氨水为碱性介质成功合成出具有纳米片状形貌的六方有序超微孔二氧化硅材料。采用X射线衍射、N₂吸附-脱附、透射电镜、扫描电镜等手段对样品进行表征,结果表明,体系中模板剂添加量、硅源添加量、碱性介质添加量、晶化温度、搅拌时间对前驱体的有序度有着较大的影响。当物质的量之比为n_Sio2:n_DTAB:n_NH3·H2O:n_H2O=1.0:0.1:11.3:924.0,晶化温度为373K,搅拌时间为24h,所得样品有序度最高。经煅烧后样品具有较大的比表面积(1024 m₂·g^-1)和孔容(0.56 cm³·g^-1),以及狭窄的孔径分布(集中于1.80 nm)。