中空MOFs材料制备及电催化应用的研究进展

水分裂、金属-空气电池和燃料电池等能源转换技术对解决未来的能源危机和环境问题至关重要.氧还原反应(ORR)、氧析出反应(OER)和氢析出反应(HER)作为其核心反应,存在反应动力学速率较慢的问题,因此,开发研制高效的非贵金属电催化剂具有重要意义.金属有机骨架(MOFs)材料因具有高度可调的组成和多孔晶体结构,在不同的应用领域引起了越来越多的关注.中空MOFs纳米材料具有MOFs材料高度可调的组成和结构优势,又具有中空结构纳米材料的优点(如更快的物质传输、更丰富的孔隙率、灵活多变的活性组分、更多的暴露活性位点及对苛刻条件的更好相容性等),在电催化领域显现出巨大的应用潜力.本文对近几年来基于中空结构MOFs材料的制备及在电催化方面应用的研究进展进行了综合评述,并对该领域面临的挑战和发展前景进行了总结和展望.     

Z型CdIn2S4/ZnSnO3异质结的构筑及其光催化产氢性能

通过高温煅烧ZnSn(OH)₆前驱体制备了双壳中空立方体结构的ZnSnO₃(ZSO),进而采用水热法将CdIn₂S₄(CIS)纳米晶包裹在ZSO表面,成功制备了CdIn₂S₄/ZnSnO₃(CIS/ZSO)异质催化剂。活性产氢实验结果表明,CIS、ZSO物质的量之比为12%时制备的12% CIS/ZSO具有优异的光催化产氢性能,在3 h内产氢量为1 676.48 μmol·g^-1,分别是ZSO和CIS的12倍和8倍。ZSO光催化析氢反应活性的增强归因于CIS/ZSO异质结构的成功构建,异质界面的形成显著提高了光生电子/空穴对的分离效率,降低了其复合率。通过对电荷转移路径的分析,提出了可能的反应机理。     

发光颜色可调的白磷钙矿结构Ca8MgBi(PO4)7∶Ce3+，Tb3+荧光粉的制备、发光性能及能量传递

采用具有白磷钙矿结构的磷酸盐作为目标产物,通过高温固相法制备了发光颜色可调的Ca₈MgBi(PO₄)₇∶Ce³⁺,Tb³⁺荧光粉。利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱等表征手段对其物相组成、微观形貌及发光性能进行了详细研究。结果表明：掺杂少量的Ce³⁺、Tb³⁺并没有改变Ca₈MgBi(PO₄)₇基质的晶体结构。荧光光谱和荧光寿命曲线确定了Ce³⁺-Tb³⁺之间存在能量传递,其能量传递机制为四极-四极相互作用,能量传递效率可达81%。固定Ce³⁺浓度而逐渐增加Tb³⁺的掺杂量时,系列Ca₈MgBi(PO₄)₇∶0.08Ce³⁺,yTb³⁺荧光粉的发...     

高活性铜催化剂无受体乙醇催化脱氢制乙醛研究

相较于Wacker工艺进行乙醛工业化生产,发展多相催化体系实现乙醇直接无氧催化脱氢制乙醛和副产氢气,从生产工艺和经济价值方面无疑是一条更加安全高效的路线.在此,我们发展了一种高效、稳固的Cu/SiO₂催化剂,用于乙醇的无受体催化脱氢.通过氨蒸发法制备得到高度分散的Cu颗粒,在没有任何平衡气体的纯乙醇进料条件下,显示出超强的热稳定性.活性组分Cu和载体SiO₂之间的强相互作用,使其具有优异的催化性能.通过反应条件优化,在250℃下实现了较高的乙醇转化率(>40%)和乙醛选择性(>95%),且催化剂在固定床连续反应过程中可稳定运行超过400 h.     

基于学科理解的初中化学教师专业发展研究——以大概念课例“物质成分的探究”研发项目为例

学科理解是教师专业发展的重要内容,可以为素养为本的课堂教学提供学科功能分析。收集在大概念课例“物质成分的探究”研讨过程中的研讨视频、教师访谈录音、课堂教学视频、教学设计等数据,利用学科功能分析要素通过定性内容分析法分析在专业学习共同体干预下初中化学教师的学科理解的特征及变化,从而探寻教师的专业发展情况。结果表明,教师的学科理解发生了显著的改变,教师的专业素养在理论和实践上均有转变。同时也证实了专业学习共同体干预下基于学科理解的大概念课例研讨活动可以促进教师的专业发展,为教研活动和教师培训提供新的视角和范式。     

吡嗪类碳酰肼化合物与CT-DNA相互作用及体外抑菌

以5-氯吡嗪-2-羧酸甲酯和水合肼为原料,经亲核取代和脱水缩合反应合成了3种新型吡嗪类碳酰肼化合物C13H14N6O(a)、C13H14N6O2(b)和C12H12N6O2(c)。采用元素分析与核磁共振氢谱对化合物a~c进行了表征,结果表明合成的产物即为目标化合物。通过溶剂挥发法培养得到了化合物a的单晶并利用X-射线单晶衍射测定化合物a的晶体结构为单斜晶系。根据紫外-可见光谱可知,化合物a~c均以插入模式与CT-DNA作用。利用微量热实验测定了化合物a~c与CT-DNA的相互作用,发现反应过程放热,热效应ΔH依次为-5.77×103、 -5.50×103和-5.96×103 kJ·moL-1,反应时间均小于40 min。通过分子对接模拟计算明确了化合物a和b与DNA的具体结合位点包括A链DC4和DG5以及B链DC4、 DG5和DA6,化合物c与DNA的具体结合位点包括A链DC4和DG5以及B链DC4和DG5。采用牛津杯法测定了化合物a~c对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌以及大肠杆菌四种细菌的抑菌活性,结果表明化合物a~c均对铜绿假单胞菌表现出优于阳性对照组四环素的抑菌活性。     

Scalable and Robust Bio-inspired Organogel Coating by Spraying Method Towards Dynamic Anti-scaling

Scaling usually causes serious problems in daily life and industrial production. Currently, developing passive anti-scaling coatings has shown promises to overcome this problem. In this work, we fabricated a scalable and robust bio-inspired organogel(BIO) coating, showing dynamic scale resistance in the oil/brine mixture. The oil layer of the BIO coating was utilized as a barrier to inhibit scale nucleation and reduce scale adhesion. The mechanical strength of the coating was optimized by regulating nanoparticle contents. Moreover, the universality of scale resistance was demonstrated by varying the types of nanoparticles, oils and scales. Compared with commercial pipeline materials, such as copper, this BIO coating significantly reduces scale deposition after 240-h scaling test(ca. 93% reduction). Therefore, this study designs scalable and robust organogel coatings for sustainable scale resistance, which may be used for practical application in oil production.     

基于中空多孔金纳米/石墨烯复合纳米材料的葡萄糖氧化酶直接电化学及其生物传感研究

采用溶液相牺牲模板法制备中空多孔金纳米粒子（HPAuNPs）,并将该材料与还原氧化石墨烯（rGO）复合,用于葡萄糖氧化酶（GOx）在玻碳电极（GCE）表面的有效固定,构建GOx/HPAuNPs/rGO/GCE传感界面。利用扫描和透射电镜、X射线光电子能谱、X射线衍射谱、红外光谱及电化学等方法对材料的形貌与结构,GOx的固定化过程,以及传感器的直接电化学和电催化性能进行表征。结果表明,HPAuNPs和rGO的协同作用能有效促进GOx与电极之间的直接电子转移（DET）。基于GOx/HPAuNPs/rGO/GCE对葡萄糖的良好电催化性能,该方法有效实现了对葡萄糖的高灵敏度检测,其电流响应的线性范围为0.05～7.0 mmol/L,检出限（S/N=3）为16μmol/L。该传感器具有良好的选择性、重现性及稳定性,对实际样品血清中血糖的测定结果令人满意,回收率为98.0%～103%,相对标准偏差不大于5.0%。     

Chalcogen Effect of Atom Substitution on the Properties of Tris(2,4,6-trichlorophenyl)methyl(TTM) Radical

Luminescent open-shell organic radicals have recently been regarded as one of the most potential materials in organic light-emitting diodes(OLEDs). Herein, we have synthesized two new organic radicals, namely tris{4-[4-(tert-butyl)phenoxy]-2,6- dichlorophenyl}methane radical(TTM-O) and tris(4-{[4-(tert-butyl)- phenyl]thio}-2,6-dichlorophenyl)methane radical(TTM-S), by the substitution of chalcogen atom elements at the para position of conventional tris(2,4,6-trichlorophenyl)methyl(TTM) radical moiety. Interestingly, both TTM-O and TTM-S exhibited significantly enhanced photostability compared with the unsubstituted TTM radical parent. Moreover, the chalcogen atom also had a crucial impact on the photoluminescence quantum yield(PLQY) of the radicals, i.e., the PLQY of TTM-S was greatly enhanced compared to TTM radical while TTM-O was nearly non-emissive. Particularly, TTM-S showed intense PLQY of 37.54% and 185-fold longer photostability than that in cyclohexane solution of TTM.     

便携式X射线荧光光谱仪在污染场地中重金属检测的应用

为探究便携式X射线荧光光谱法(Portable X-ray fluorescence spectrometry method, PXRF)测定结果的不确定度, 应用PXRF法和传统实验室方法对湖南某典型有色金属污染场地及周边土壤中的重金属进行测定,通过建立线性回归模型对比分析两种方法的测定数据,探究了PXRF法测定数据的准确程度和置信区间。结果表明,PXRF法原位、异位测定值与传统实验室方法测定值均能呈现较好的线性相关性,As、Cu、Pb、Cd等元素的决定性系数(R2)均大于0.70,其检测数据质量均能达到定量水平;PXRF法与实验室方法测定值间比率的置信区间结果显示,Cd元素的准确性最好,其次为Pb、Cu、As,比率置信区间分别为(0.57, 1.89)、(0.38, 2.22)、(0.31, 2.25)、(0.20, 4.53)。由此可见,PXRF法是一种方便快捷且相对准确的土壤重金属现场检测方法,可广泛地应用于污染场地调查和土壤修复工程实践中。