一种基于丹磺酰胺染料的高选择性汞(Ⅱ)离子荧光探针

对人类健康和社会环境而言,汞离子被认为是毒性最大的金属离子之一.本文设计、合成了一种新型基于丹磺酰胺染料的荧光探针,并研究了其对金属阳离子的识别性质.研究结果表明:该荧光探针在水溶液中,对汞离子具有高度的选择性和良好的灵敏度,且不受其它金属阳离子的干扰.该探针对汞离子的检测限可以达到2.1×10-8 mol/L.该探针极低的检测限和良好的水溶性表明其可用于活细胞中检测汞离子.生物成像实验证实该探针具有良好的细胞膜透性和生物相容性.     

离子色谱法测定乳粉中的高氯酸盐

建立了乳粉中痕量高氯酸盐的固相萃取离子色谱分析方法。在碱性条件下,乙腈提取、浓缩,0.22μm尼龙滤膜+RP柱净化,AS20阴离子分析柱(150mm×4.0mm)分离,流动相为氢氧化钠溶液(30~70mmol/L),流速1.0mL/min。结果表明,高氯酸盐在0.4~20μg/L内具有良好的线性关系,相关系数0.999 8,样品检出限20μg/kg,加标回收率在77.2%~108%。测定了41个乳粉中的高氯酸盐含量,高氯酸盐检出率为31.7%。对质监部门用来检测乳粉中高氯酸盐的方法是一个补充,为食品安全提供了参考数据。     

高比能锂离子电池层状富锂正极材料改性策略研究进展

层状富锂材料具有超过250 mAh∙g⁻¹的高可逆比容量,被认为是下一代高比能锂离子电池最具商业化前景的正极材料之一。然而,层状富锂材料在实际应用之前仍需解决诸多挑战,如高电压氧释放、层状到岩盐相的结构变化、过渡金属离子迁移等结构劣化,并由此带来了较低的初始库伦效率、电压/容量的衰减以及循环寿命的不足。针对以上问题,进行层状富锂材料改性无疑是一种行之有效的方法。本综述全面介绍了层状富锂材料的结构、组分以及电化学性能,在此基础上对材料改性策略进行了系统阐述,详细介绍了体相掺杂、表面包覆、缺陷设计、离子交换和微结构调控等一系列改性策略的现状以及发展趋势,最终提出了高容量和长循环层状富锂材料和高比能锂离子电池的设计思路。     

碱性电解液中K3[Fe(CN)6]在锌阳极上的自发还原和吸附延长锌镍电池的循环寿命

In view of the continuously worsening environmental problems, fossil fuels will not be able to support the development of human life in the future. Hence, it is of great importance to work on the efficient utilization of cleaner energy resources. In this case, cheap, reliable, and eco-friendly grid-scale energy storage systems can play a key role in optimizing our energy usage. When compared with lithium-ion and lead-acid batteries, the excellent safety, environmental benignity, and low toxicity of aqueous Zn-based batteries make them competitive in the context of large-scale energy storage. Among the various Zn-based batteries, due to a high open-circuit voltage and excellent rate performance, Zn-Ni batteries have great potential in practical applications. Nevertheless, the intrinsic obstacles associated with the use of Zn anodes in alkaline electrolytes, such as dendrite, shape change, passivation, and corrosion, limit their commercial application. Hence, we have focused our current efforts on inhibiting the corrosion and dissolution of Zn species. Based on a previous study from our research group, the failure of the Zn-Ni battery was caused by the shape change of the Zn anode, which stemmed from the dissolution of Zn and uneven current distribution on the anode. Therefore, for the current study, we selected K₃[Fe(CN)₆] as an electrolyte additive that would help minimize the corrosion and dissolution of the Zn anode. In the alkaline electrolyte, [Fe(CN)₆]^3– was reduced to [Fe(CN)₆]^4– by the metallic Zn present in the Zn-Ni battery. Owing to its low solubility in the electrolyte, K₄[Fe(CN)₆] adhered to the active Zn anode, thereby inhibiting the aggregation and corrosion of Zn. Ultimately, the shape change of the anode was effectively eliminated, which improved the cycling life of the Zn-Ni battery by more than three times (i.e., from 124 cycles to more than 423 cycles). As for capacity retention, the Zn-Ni battery with the pristine electrolyte only exhibited 40% capacity retention after 85 cycles, while the Zn-Ni battery with the modified electrolyte (i.e., containing K₃[Fe(CN)₆]) showed 72% capacity retention. Moreover, unlike conventional organic additives that increase electrode polarization, the addition of K₃[Fe(CN)₆] not only significantly reduced the charge-transfer resistance in a simplified three-electrode system, but also improved the discharge capacity and rate performance of the Zn-Ni battery. Importantly, considering that this strategy was easy to achieve and minimized additional costs, K₃[Fe(CN)₆], as an electrolyte additive with almost no negative effect, has tremendous potential in commercial Zn-Ni batteries.     

凝胶渗透色谱-气相色谱-离子阱质谱法测定桔梗原药和当归提取物中101种农药残留

建立了凝胶渗透色谱（GPC）-气相色谱-离子阱质谱同时检测桔梗原药和当归提取物中101种农药残留的分析方法。方法采用乙腈超声辅助提取桔梗原药和当归提取物,浓缩提取液至近干后用乙酸乙酯-环己烷（1∶1, v/v）复溶,采用凝胶渗透色谱法（选取40 cm长、内径20 mm的凝胶渗透色谱柱）对样品进行净化,弃去前段含脂类、色素等杂质的流出液,收集17~30 min洗脱液并旋转蒸发浓缩至近干,甲苯1 mL定容上机。选用DB-5MS毛细管色谱柱分离待测物,通过离子阱质谱实现对101种农药残留的高效检测。方法通过优化前处理条件和离子阱二级质谱参数,有效降低了复杂中药基质对待测化合物的干扰,最大限度提高了样品中农药的定量准确性和回收率,101种农药3水平添加的平均回收率为58.3%~108.9%,每个添加水平10次独立重复测定的相对标准偏差为0.4%~16.5%,检出限（LOD）范围为0.2~40.0 μg/kg,可满足当前韩国、日本、欧洲规定的最大残留限量（maximum residue limits, MRLs）要求。方法具有操作简单快速、灵敏度高、重复性好等特点,凝胶渗透色谱技术的应用克服了固相萃取小柱净化容量不足的弊端,离子阱技术的应用可以进一步排除共流出基体杂质的干扰,提高定量和定性的准确性,检测效果优于常用的气相色谱-质谱法,是对中药中同时分析多种农药残留检测方法的有益补充。     

希托夫法测定离子迁移数实验的教学改革研究

希托夫法是物理化学实验中测定离子迁移数的传统方法。在教学实践中发现,传统实验装置及操作方法易因待测溶液对流、扩散或人为操作失误等问题导致测定的离子迁移数不准确,因此有必要改进该实验的装置和操作方法。本文提出通过调整测量装置中U型迁移管的玻璃活塞数量,改进装液、溶液收集、滴定操作等实验步骤,降低实验操作难度,增加同批样品的滴定分析次数,提高实验结果的准确性。同时减少近70%的废液产生量,降低了教学成本,减少了环境污染。本研究能够激发学生的实验研究创新意识,促其建立污染物减排的环保观念。     

6LiI:Eu晶体的制备和闪烁性能研究

⁶LiI:Eu晶体是一种重要的热中子探测闪烁材料,研究了不同掺杂浓度和取样位置对⁶LiI:Eu晶体光学和闪烁性能的影响。以⁶LiI (6Li丰度大约95%)和EuI₂为原料,在真空气氛下生长制备出Eu²⁺离子的初始掺杂浓度分别为0.01%, 0.02%, 0.03%, 0.04%和0.05%(摩尔分数)的⁶LiI:Eu晶体。通过测试室温下的透射光谱、发光光谱、闪烁衰减时间、伽玛射线和中子激发下的脉冲高度谱,研究了⁶LiI:Eu晶体性能的影响规律。研究发现Eu²⁺的掺杂浓度从0.01%～0.04%时,⁶LiI:Eu晶体在中子激发下的能量分辨率先提高后下降;当掺杂浓度为0.03%时,晶体具有最佳的均匀性和中子响应能力。由于掺杂离子的分凝,同一晶体从籽晶端至尾端存在明显的性能不均匀现象。     

含邻苯二酚基团微凝胶的合成及其硝酸根离子响应特性

刺激响应微凝胶有望用于捕获水体中硝酸根离子,并允许材料自身的再生循环使用,但如何实现高效捕获水体中硝酸根离子颇具挑战性.本工作合成了单体2,3-二羟基-N-(2-甲基烯丙基)苯甲酰胺,并将其与苯乙烯、4-氯甲基苯乙烯、二乙烯基苯共聚,制得含邻苯二酚基团微凝胶.随着硝酸根离子浓度(以氮计)在0～40.0 mg/L范围内逐渐增大,浊度法表征表明在常温22℃下微凝胶水溶液消光度呈现持续增大趋势,而动态光散射法表征表明微凝胶粒径减小,即发生收缩.色谱法表征表明,微凝胶对硝酸根离子具有较好吸附性能,最大吸附容量达54.2 mg/g,即使对低浓度硝酸根离子(≤10 mg/L)也可在10 min内达到吸附平衡,有望用于废水处理.     

高性能壳聚糖基准固态离子热原电池构建及其热电性能研究

利用高分子基准固态离子热原电池将低品质热能转化为电能是提升能源综合利用的有效途径.以壳聚糖为基体,通过接枝双氰胺和胍盐离子,制备了兼具高离子电导率和高热功率的双胍盐壳聚糖-FeCl_2/3基离子型热电材料(CGH-G),并使材料的柔性和尺寸稳定性均有所增强.通过引入2种带正电荷的氨基离子,显著增强了离子热电材料的热扩散效应,使其热功率由2.16 mV/K提升至4.84 mV/K,同时显著降低了热电材料的阻抗.将所制备的壳聚糖基离子热电材料组装成准固态离子热原电池,在温差为25 K、外加5Ω负载的环境条件下,其功率密度达1.33 W/m²的同时可实现25.43 kJ/m²的高能量密度输出.此外,多个柔性离子热原电池串联后展现出较高的输出稳定性,显示出壳聚糖基离子热电材料在废弃能源利用方面的广阔应用前景.     

基于离子偶极相互作用的高分子材料

离子偶极相互作用是一种超分子相互作用,作用基元为带相反电荷的偶极和离子.离子偶极相互作用具有许多特性,如没有方向性和饱和性、自愈性以及动态性.该作用可以同时赋予高分子材料优异的电学性能和力学性能,进而赋予了含有该作用的高分子材料在柔性电子、储能等领域巨大的应用潜力,同时吸引了科学家对该类材料的探索与开发.本文主要总结了我们课题组在基于离子偶极相互作用的高分子材料方面的研究工作,从一系列不同的离子偶极基元出发,构筑具有不同力学以及电学性能的高分子材料,随后介绍了它们的应用.例如人造肌肉、人造皮肤、离子电致发光、触摸板等,可用于可穿戴设备以及人机交互界面.