S-Scheme异质结光催化产氢研究进展（英文）

随着不可再生能源的大量消耗,能源短缺成为人类社会面临的重大挑战。在众多新能源制备技术中,光催化分解水制氢技术只需丰富的太阳能作为驱动力就可以实现分解水制氢,且制氢条件温和、绿色无污染,被认为是解决当前能源短缺危机的有效技术之一。光催化制氢技术的核心是光催化剂,因此发展高效稳定的光催化剂至关重要。然而,单组分光催化剂由于空穴-电子复合速度快、氧化还原能力有限、太阳能利用效率低等原因,通常只能呈现出有限的光催化分解水制氢活性。为此,科研人员做了大量改性研究,其中常见的改性策略有元素掺杂、助催化剂修饰、构建异质结等。通常,元素掺杂、助催化剂修饰等改性手段可以在一定程度上提高光催化剂的制氢活性,但并不能有效解决单相光催化剂的缺陷,导致其改性效果受到制约。然而,在两个或多个半导体之间构建异质结可以有效解决上述单组分光催化剂的缺陷。相较于当前流行的传统II型异质结和Z-型异质结,S-型异质结的电荷转移机制更为合理,受到科学家们的广泛关注与应用。因此,本文首先对S-型异质结光催化体系的发展背景进行介绍,包括传统II型异质结、全固态Z-型异质结和液相Z-型异质结光催化系统。随后对S-型异质结光催化机理...     

自建便携式学习平台在无机化学实验教学中的应用初探*

结合超星学习通和微信公众号自建便携式无机化学实验学习平台,充分利用信息技术和学生的移动阅读习惯,构建了一种信息技术辅助无机化学实验教学的模式。结合实验课前预习检测、实验课中的讨论和实验课后的反思,优化教学设计,提升实验教学质量,帮助养成学生自主学习的习惯。为缺少慕课的地方高校进行无机化学实验教学改革提供了易操作的方法。     

超高效液相色谱-串联质谱法快速测定猪尿液中30种不同种类“瘦肉精”药物残留

建立了超高效液相色谱-串联质谱快速简单地同时测定猪尿液中30种不同种类“瘦肉精”药物(赛庚啶、可乐定及28种β-受体激动剂类)残留的方法.对液相色谱分离条件、MS/MS检测参数及样品前处理方式进行了优化.试样经5000 r/min离心5 min后直接经MCX柱净化,分别用3 mL水和3 mL甲醇淋洗,5％氨化甲醇进行洗脱,N2吹干后以流动相进行复溶,UPLC-MS/MS进行测定.结果表明,30种药物可在5.0 min内有效分离;各药物在0.1 ～ 10μg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数均大于0.992;方法的检出限为0.1 μg/L,定量限为0.3 μg/L.在3个浓度水平下的平均回收率为67.6％ ～ 103.2％,日内、日间相对标准偏差分别为2.8％ ～ 16.8％和2.6％ ～15.8％.     

微波消解/ICP-MS同时测定粮食、蔬菜中的11种重金属元素

建立了微波消解/电感耦合等离子体质谱法同时测定粮食和蔬菜中11种重金属元素(Cu、Mn、Cr、Pb、Cd、Ni、Sb、Hg、Co、Ag、As)的方法,优化了微波消解条件和仪器测定条件,采用HNO_3-HF-H_2O_2和HNO_3-H_2O_2两种混酸体系,将样品进行完全消解。结果显示,11种金属元素的线性系数不小于0.999 5,方法的检出限为0.001~10.00μg/L,测定的相对标准偏差(RSD,n=5)不大于5.0%。该方法具有快速、简便、灵敏度高、稳定性好、准确度高等优点。     

光降解刚果红的S型硫掺杂g-C3N4/TiO2异质结光催化剂

含有机物工业废水的处理仍然是人类实现可持续发展的重大挑战.而光催化作为一种先进的氧化环保技术,以其反应条件温和、能耗相对较低的优点在有机废水处理中受到越来越多的关注.近年来,人们设计和合成了许多不同结构和形状的光催化剂.特别是金属氧化物半导体以其适宜的能带结构、稳定的物化性质、无毒性等特点已成为光催化降解有机废水的研究热点.此外,一维纳米结构(1D)已被证实有利于光催化降解过程,其优势在于比表面积大,离子的迁移路径短,以及独特的一维电子转移轨道.尤其是TiO2纳米纤维由于其亲水性、特殊的形貌和合适的能带位置,在污染物水溶液的处理中表现出优异的光催化性能.然而,TiO2(～3.2 eV)的宽禁带、光生载流子的易复合等缺陷导致其光利用率较低,限制了其实际应用.因此,人们提出了许多提高光催化活性的策略,如掺杂金属或非金属元素、负载贵金属、构建异质结等.构建梯形(S型)异质结已被证实是提高复合材料光催化活性的一种有前途的策略.S型异质结不仅能有效地分离光生电子和空穴,而且还原能力低的半导体CB上的电子和氧化能力低的半导体VB上的空穴复合,而氧化还原能力较强的空穴和电子分别被保留.因此,这一电子转移过程赋予了复合物最大的氧化还原能力.同时,在g-C3N4中引入硫元素可以拓宽其光吸收范围,从而产生更多的光生载流子.此外,额外的表面杂质将有助于e?-h+对的分离,其光催化活性明显高于单纯的g-C3N4.综合一维纳米结构、硫掺杂和S型异质结的优势,本文采用静电纺丝和煅烧法制备了一系列硫掺杂的g-C3N4(SCN)/TiO2 S型光催化剂.制备的SCN/TiO2复合材料在光催化降解刚果红(CR)水溶液中表现出比纯TiO2和SCN更优越的光催化性能.光催化活性的显著增强是由于一维分布的纳米结构和S型异质结.此外,XPS分析和DFT计算表明,电子从SCN通过SCN/TiO2复合材料的界面转移到TiO2.在模拟太阳光照射下,界面内建电场、带边缘弯曲和库仑相互作用协同促进了复合物相对无用的电子和空穴的复合.因此,剩余的电子和空穴具有较高的还原性和氧化性,使复合材料具有最高的氧化还原能力.这些结果通过自由基捕获实验、ESR实验和XPS原位分析得到了充分的验证,说明光催化剂中的电子迁移遵循S型异质结机理.本文不仅可以丰富了新型S型异质结光催化剂的设计和制备方面的知识,并为未来解决环境污染问题提供一个有前景的策略.     

槐果碱和氧化槐果碱与溶菌酶的作用机制及构效关系研究

在模拟人体生理条件下,采用紫外光谱、荧光光谱和同步荧光光谱法相结合,研究槐果碱(SC)和氧化槐果碱(OSC)与溶菌酶(LYSO)的相互作用机制,并探讨其构效关系。紫外光谱显示,SC和OSC可与LYSO发生相互作用;荧光光谱表明,SC和OSC对LYSO的内源荧光均有显著的猝灭作用,猝灭机制主要为静态猝灭和非辐射能量转移。SC和OSC均可与LYSO形成1∶1复合物,在温度为310K下二者与LYSO的结合常数K分别为0.922×105、2.81×105 L·mol-1,结合距离r分别为3.81、4.39nm,其作用力主要为氢键和范德华力。OSC与LYSO的结合能力明显强于SC;同步荧光光谱表明,OSC与LYSO相互作用后,LYSO的构象发生改变,而SC与LYSO相互作用后,LYSO的构象基本不变。Fe3+、Mg2+、Cu2+、Zn2+四种金属离子的存在增强了SC和OSC与LYSO的结合能力,四种金属离子均以"离子架桥"模式介导SC和OSC与LYSO的相互作用,且其强弱顺序为:Mg2+>Cu2+>Fe3+>Zn2+。     

原位脱羧制备的配合物(HP2W18O62)(C6H6NO2)5·2H2O:结构、光谱及电化学性能

采用水热法将钨酸钠和浓磷酸与有机配体吡啶-2,6-二羧酸通过原位脱羧制得配合物(HP2W18O62)(C6H6NO2)5.2H2O(1),并用红外光谱、紫外光谱、循环伏安(CV)和X射线单晶衍射等方法进行了表征。分子中的2-吡啶甲酸来源于吡啶-2,6-二羧酸的脱羧反应。化合物1属于单斜晶系,空间群P21/n,晶胞参数分别为:a=1.553 3(2)nm,b=2.006 3(3)nm,c=2.759 9(4)nm,β=103.981(2)°,Z=4,F(000)=8 816。分子间氢键和2-吡啶甲酸与杂多化合物间的弱相互作用使该化合物具有3D超分子结构。CV结果表明,化合物1有四步氧化还原反应。     

水热合成GdVO4:Eu3+晶体随pH值的形貌和性能演变

使用氧化钆、氧化铕和偏钒酸铵为原料,以DTAB为表面活性剂,在不同的反应溶液pH值条件下,采用水热合成法得到了从微米尺度到纳米尺度的一系列钒酸钆荧光粉。通过X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱(PL)等测试手段对不同形貌的样品的物相及微观形貌和发光性能进行表征。结果表明,在强酸环境下,晶体颗粒较大,为微米级,随着pH值的提升,晶体颗粒尺寸变小,进入纳米级,在pH为7,10时,分别得到50 nm以下的纳米晶片,且分散性良好。另外pH=7时观察到更为微小的小晶粒团,相比之下碱性环境下纳米晶片的结晶度较高。发光性能测试表明,样品发光性能随晶粒尺寸和结晶度变化显著。纳米尺度结晶良好的产品发光性能优异。     

基于多项式混沌拓展模型和bootstrap的结构可靠性分析方法

多项式混沌拓展(polynomial chaos expansion,PCE)模型现已发展为全局灵敏度分析的强大工具,却很少作为替代模型用于可靠性分析。针对该模型缺乏误差项从而很难构造主动学习函数来逐步更新的事实,在结构可靠性分析的框架下提出了基于PCE模型和bootstrap重抽样的仿真方法来计算失效概率。首先,对试验设计(experimental design)使用bootstrap重抽样步骤以刻画PCE模型的预测误差;其次,基于这个局部误差构造主动学习函数,通过不断填充试验设计以自适应地更新模型,直到能够精确地逼近真实的功能函数;最后,当PCE模型具有足够精确的拟合、预测能力,再使用蒙特卡洛仿真方法来计算失效概率。提出的平行加点策略既能在模型更新过程中找到改进模型拟合能力的"最好"的点,又考虑了模型拟合的计算量;而且,当失效概率的数量级较低时,PCE-bootstrap步骤与子集仿真(subset simulation)的结合能进一步加速失效概率估计量的收敛。本文方法将PCE模型在概率可靠性领域的应用从灵敏度分析延伸到了可靠性分析,同时,算例分析结果显示了该方法的精确性和高效性。     

康普顿效应散射装置简介

本文从X射线研究的发展史出发,简述了康普顿效应原理．分别以分光技术和多道能谱技术,分析了X射线、γ射线散射装置的结构及实现原理．文章最后总结了康普顿效应的物理意义,同时指出了反康普顿效应在能谱仪研制中的重要性．