功能化介孔材料在环境领域的应用研究进展

介孔材料是一种具有较大比表面积和高度有序孔道结构的材料,而功能化介孔材料是将介孔材料改性而使其具有不同的功能。这种材料由于具有极好的吸附和催化性能而被广泛应用于环境领域中。本文总结了功能化介孔材料的制备方法,包括引入官能团、掺杂金属和酸改性;探讨分析了几种制备方法下的功能化介孔材料的特点和应用前景;重点介绍了功能化介孔材料在吸附重金属、有机污染物、染料、CO2以及催化领域的研究进展;最后展望了未来功能化介孔材料的应用前景和发展趋势,以期为功能化介孔材料的发展提供参考和指明方向。     

Silver Nanostructures on Graphene Oxide as the Substrate for Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS)

Nanosized surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrates fabricated by the controlled growth of metal nanostructures on water-dispersed two-dimensional nanomaterials can open a new avenue for SERS analysis of liquid samples in biological fields. In this work, regular and uniform Ag nanostructures were grown on the surface of graphene oxide (GO) through a microwave-assisted hydrothermal method. Polyamidoamine (PAMAM) dendrimers were assembled on the surface of GO to form GO/PAMAM templates for growing Ag nanostructures, which are primarily comprised of Ag dimers and trimers. The prepared Ag/GO nanocomposites are highly dispersed and stable in aqueous solution and may be used as substrates for enhanced Raman detection of rhodamine 6?G (R6G) in aqueous solution. This special substrate provides high-performance SERS and suppresses R6G fluorescence in aqueous solution and is promising as a nanosized material for the enhanced Raman detection of liquid samples in biological diagnostics.     

钨酸铋量子点和纳米片修饰石墨相氮化碳复合催化剂的制备及其可见光催化活性增强

利用超声-水热法、使用油酸钠辅助合成钨酸铋(Bi₂WO₆)量子点/纳米片修饰的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)(Bi₂WO₆/g-C₃N₄)复合光催化剂。 通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、N₂吸附-脱附等技术手段获得Bi₂WO₆/g-C₃N₄催化剂的组成、结构和光吸收性能,分析合成机理。 以罗丹明B(RhB)水溶液为模拟污染物,考察Bi₂WO₆/g-C₃N₄复合催化剂的可见光催化活性。 结果表明:g-C₃N₄和Bi₂WO₆的质量比为3:7的Bi₂WO₆/g-C₃N₄-30具有最有效的异质界面,电化学阻抗和光电流测试结果显示该催化剂的光生载流子传输速率快、复合率低,可见光照射120 min对RhB的降解率达到95.8%;通过活性物质捕捉实验获知光生空穴是光催化反应中的主要活性物质,分析异质界面对光催化活性的影响,进而提出光催化反应机理。     

基于室温离子液体的活化石墨烯粉末超级电容储能性能

室温离子液体(RTILs)具有电压窗口高等优点,被认为是实现超级电容高性能储能的绿色电解液。但是,离子液体的电导率低、粘度高,使得其储能性能不佳。本文探究了溶剂效应对离子液体超级电容储能性能的影响。以石墨烯粉末为活性材料,选取1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐为离子液体,通过添加乙腈溶剂配置了具有不同摩尔分数ρIL的电解液(从0.25到1.0)。结果表明,溶剂效应对超级电容性能的影响与电压扫描速率或电流密度密切相关。低扫描速率下,溶剂对储能基本没有影响,而高扫描速率下,添加溶剂可显著提升比电容(在ρIL=0.25时,增加~2倍)。这是由于溶剂削弱了离子-离子间交互作用,从而降低了电解液粘度(~29倍),内阻(~5.5倍)和介电弛豫时间(~6.3倍)。在ρIL=0.25时,超级电容最大能量和功率密度分别为65.2 Wh·kg~(-1)和18066.6 W·kg~(-1),显著优于近期文献报道结果。特别地,当工作温度提升到50°C时,其能量密度将达到85.5 Wh·kg~(-1),显著高于传统水系、有机电解液超级电容和铅酸电池,与镍金属氢化物和锂离子电池性能相当。     

功能材料在蛋白质组研究中的应用进展

随着对蛋白质组鉴定深度、定量准确性及分析速度越来越高的要求,对蛋白质组学方法的研发提出了新的挑战。为了应对这些挑战,传统的蛋白质组学方法因其灵敏度低、准确性差以及耗时长等不足已经难以满足蛋白质组学研究领域不断提出的新需求。而将通过光、电、磁、热、化学、生化等作用合成具有特定功能的材料用于蛋白质组的研究,可以克服传统蛋白质组学分析技术的局限性,为蛋白质组学研究起到促进作用。该文对功能材料在蛋白质组研究中应用的新进展进行综述。     

Fe3O4@SiO2@TiO2-Co/rGO磁性光催化剂的合成及其光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法和水热法（HTM）合成了Fe₃O₄@SiO₂@TiO₂-Co/rGO复合纳米粒子（磁性光催化剂）,通过X射线衍射、扫描电子显微镜及其能量分散光谱和UV-vis漫反射光谱对产物进行了表征分析.研究了Co掺杂量、溶液pH值、亚甲基蓝（MB）溶液初始浓度以及干扰离子（例如Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-）等因素对MB降解的影响,并对磁性光催化剂的可重复使用性进行了分析.正常实验条件下（pH=7,[MB]=10 mg/L,磁性光催化剂用量=0.1 g/50 mL）,150 min内MB最大去除率达到98.24%.干扰离子影响MB降解次序为CO₃^2- < Cl^- < SO₄^2-,磁性光催化剂重复使用7次MB光降解率仅下降7.07%,新型磁性光催化剂具有良好的MB降解性能和较高的重复使用性能.     

Fe3O4/GO/PPy复合材料的制备及其对2-硝基-1,3-苯二酚的吸附性能

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,用水热法首次制备了Fe_3O_4/GO/PPy(聚吡咯)三元复合粒子用于处理含2-硝基-1,3-苯二酚(NRC)的废水,研究了其对水中NRC的吸附性能。采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计及ζ电位等对所制备复合粒子的结构进行了表征;研究了溶液pH值、吸附剂用量、NRC的初始浓度、吸附时间和温度对吸附NRC的吸附性能的影响,并对吸附过程进行了吸附动力学模拟。结果表明:制备的Fe_3O_4/GO/PPy复合材料为层状分散结构,PPy及Fe_3O_4颗粒无规则地镶嵌在石墨烯片层之间。Fe_3O_4颗粒为多面体晶体结构,尺寸为100～300 nm。Fe_3O_4/GO/PPy具有超顺磁性,40 s可以磁分离,NRC移除率达91.6%;在NRC浓度为200 mg·L~(-1)、pH=5±0.05、温度T=318 K、吸附剂用量10 mg·L~(-1)和吸附时间6 h的条件下Fe_3O_4/GO/PPy对NRC的吸附量最大,达到163.3mg·g~(-1)。NRC吸附动力学符合二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。循环使用5次后,NRC的移除率由最初的91.6%下降至77.6%,说明Fe_3O_4/GO/Ppy磁性复合物的结构具有较好的稳定性,且可以再重复利用。     

溶剂热法制备石墨烯/SnO2及其气敏性

采用溶剂热法制备了石墨烯/SnO_2(G/SnO_2)纳米材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)等对G/SnO_2进行了表征,研究了石墨烯的量和溶剂热温度对该纳米材料气敏性能的影响。实验结果表明,石墨烯可以调节SnO_2晶体的生长:当石墨烯上清液的量为1 mL、热处理温度为160℃时,制备的G/SnO_2纳米材料在室温下对氨气具有较好的气敏选择性和较高的灵敏度;且当气体体积浓度为1 000μL·L~(-1)时,对NH3的灵敏度为266.4,检出限达到了0.01μL·L~(-1)。     

RuCl3 anchored onto post-synthetic modification MIL-101(Cr)-NH2 as heterogeneous catalyst for hydrogenation of CO2 to formic acid

A series of efficient ruthenium chloride (RuCl_3)-anchored MOF catalysts,such as RuCl_3@MIL-101 (Cr)-Sal,and RuCl_3@MIL-101 (Cr)-DPPB, have been successfully synthesized by post-synthetic modification (PSM)of the terminal amino of MIL-101(Cr)-NH_2 with salicylaldehyde, 2-diphenylphosphinobenzaldehyde (DPPBde) and anchoring of Ru (Ⅲ) ions. The stronger coordination electron donor interaction between Ru (Ⅲ) ions and chelating groups in the RuCl_3@MIL-101 (Cr)-DPPB enhances its catalytic performance for CO_2 hydrogenation to formic acid. The turnover number (TON) of formic acid was up to 831 in reaction time of 2 h with dimethyl sulfoxide (DMSO) and water (H_2O) as mixed solvent, trimethylamine (Et_3N) as organic base, and PPh_3 as electronic additive.     

氧化石墨烯/多壁碳纳米管负载金铂核壳纳米粒子构建一种三维新型抗坏血酸电化学传感器

该文采用涂覆的方式构建了一种用于灵敏检测抗坏血酸(AA)的电化学传感器。先将多壁碳纳米管(MWCNTs)和氧化石墨烯(GO)混合悬浮液修饰在玻碳电极(GCE)表面,修饰的GO可有效防止MWCNTs聚集,再将具有良好电催化性能的金铂核壳纳米粒子(Au@Pt NPs)修饰在GO/MWCNTs电极上,层层组装构建形成GO/MWCNTs/Au@Pt NPs/GCE三维新型抗坏血酸电化学传感器。该修饰电极在磷酸缓冲溶液中对AA显示了较宽的线性范围和极低的检出限,氧化峰电流与AA浓度在0.005～0.5μmol/L和0.5～1 000μmol/L范围内呈良好的线性关系,相关系数均为0.999,检出限(S/N=3)为4×10~(-9) mol/L,稀释人体血清样品的加标浓度为0.01、0.1、10μmol/L,回收率为90.9%～108%,相对标准偏差(RSD,n=3)为1.2%～2.8%。该修饰电极对AA具有良好的选择性,可有效排除多巴胺、尿酸、葡萄糖等生物小分子的干扰。方法简单、高效、灵敏,可用于临床实际检测。