石墨烯修饰电极分子印迹电化学传感器的研制及其对多巴胺的测定

以石墨烯为电极增敏材料,多巴胺印迹聚合物为特异性识别材料,采用滴涂法组装石墨烯修饰电极的分子印迹电化学传感器。考察了pH值、石墨烯浓度、印迹聚合物浓度对传感器的影响,优化的实验条件为:pH 7.0,石墨烯浓度为0.5g/L,印迹聚合物浓度为20g/L。实验表明,该印迹传感器对多巴胺的响应电流远大于非印迹电极,同时该印迹传感器对多巴胺具有较好的选择性,检测范围为2.0×10-7～1.0×10-4mol/L,检出限(S/N=3)为6.8×10-8mol/L。该传感器用于盐酸多巴胺注射液的测定,其回收率为98%～105%。     

亲水性离子液体[EMIM]BF4对固定化β-葡萄糖醛酸苷酶催化活性的影响

以壳聚糖为固定化载体,采用吸附交联法制备固定化β-葡萄糖醛酸苷酶;以1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIM]BF4)/缓冲溶液均相体系为介质,研究了亲水性离子液体[EMIM]BF4对固定化酶生物催化甘草酸(GL)合成单葡萄糖醛酸基甘草次酸(GAMG)的影响.实验结果表明,当均相体系中[EMIM]BF4的体积分数为16%,pH为5.4,反应温度为50℃及摇床转速为200 r/min时,酶活力达到最高,并且明显优于纯缓冲溶液体系中的最高酶活.重复利用性实验结果表明,与纯缓冲液介质体系相比,固定化酶在含亲水性离子液体[EMIM]BF4的均相介质中表现出较好的操作稳定性.表观动力学参数和活化能数据表明,亲水性离子液体[EMIM]BF4在催化体系中能够增强酶和底物GL的亲和力,有效稳定酶-底物的过渡态,并降低反应活化能,而使固定化β-葡萄糖醛酸苷酶表现出较高的催化活性.     

功能化微纳米硅胶表面亚铁配位化学及其催化降解邻苯二酚的性质

含吡啶硫醚有机分子功能化的微/纳米硅胶粒子利用表面有机分子分别与氯化亚铁和硫酸亚铁发生配位作用,制得两种功能化材料,即FeC@L-NSiG和FeS@L-NSiG。采用红外光谱(FTIR)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、热重(TGA)和扫描电镜(SEM)对这两种材料进行了表征;同时对材料表面Fe(Ⅱ)可能的配位化学性质以及其催化双氧水氧化降解邻苯二酚的性能进行了研究。为了探究两种材料表面上亚铁中心的配位化学性质,合成了类似于功能化微/纳米硅胶表面上的有机官能团(吡啶硫醚)的含"NS"杂原子的配体L,即2-((乙基硫代)甲基)吡啶。配体L与FeCl2反应后得到配合物[Fe(L)2Cl2],通过X-射线单晶衍射方法测定了它的晶体结构,并将该配合物作为对照物进行研究。结果表明:FeS@L-NSiG表现出更高的催化效果,几乎是FeC@L-NSiG的两倍。与材料FeC@L-NSiG相比,FeS@L-NSiG的催化效率上升是由于其表面上Fe(Ⅱ)中心含有更多的易离去配体(溶剂分子或水分子),从而使底物更容易接近金属中心。     

功能化微纳米硅胶表面亚铁配位化学及其催化降解邻苯二酚的性质

含吡啶硫醚有机分子功能化的微/纳米硅胶粒子利用表面有机分子分别与氯化亚铁和硫酸亚铁发生配位作用, 制得两种功能化材料, 即Fe^C@L-NSiG和Fe^S@L-NSiG。采用红外光谱(FTIR)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、热重(TGA)和扫描电镜(SEM)对这两种材料进行了表征;同时对材料表面Fe(Ⅱ)可能的配位化学性质以及其催化双氧水氧化降解邻苯二酚的性能进行了研究。为了探究两种材料表面上亚铁中心的配位化学性质, 合成了类似于功能化微/纳米硅胶表面上的有机官能团(吡啶硫醚)的含“NS”杂原子的配体L, 即2-((乙基硫代)甲基)吡啶。配体L与FeCl₂反应后得到配合物[Fe(L)₂Cl₂], 通过X-射线单晶衍射方法测定了它的晶体结构, 并将该配合物作为对照物进行研究。结果表明:Fe^S@L-NSiG表现出更高的催化效果, 几乎是Fe^C@L-NSiG的两倍。与材料Fe^C@L-NSiG相比, Fe^S@L-NSiG的催化效率上升是由于其表面上Fe(Ⅱ)中心含有更多的易离去配体(溶剂分子或水分子), 从而使底物更容易接近金属中心。     

基于席夫碱配体的锰羰基配合物可见光诱导释放一氧化碳性能

利用五羰基溴化锰和2-吡啶甲醛以及卤代苯胺通过一步法合成得到了3个含席夫碱配体的锰羰基配合物[Mn(CO)₃(py(CH=N)ph-X)Br],其中X=Cl (1)、Br (2)、I (3),并采用核磁、X射线单晶衍射、红外光谱、紫外可见光谱和荧光光谱对其进行了表征。这类配合物在非光照下稳定,在可见光(LED蓝光、绿光和红光)作用下分解释放CO,可以作为光诱导的一氧化碳释放剂(photoCORMs)。研究表明蓝光是促进配合物分解释放CO的最有效光源。此外,CO释放动力学分析显示配合物分解释放CO过程符合一级动力学模型。配合物3的释放研究表明脱氧肌红蛋白能够捕捉所释放的CO。尽管这些配合物本身的细胞毒性(IC50)达到微摩尔级,但光照下的细胞兼容性有显著改善,上升为接近100微摩尔级。这些配合物具有荧光性质,在450 nm激发波长下在500～700 nm范围内发射一定强度的荧光,可以作为荧光标记物用以监测细胞或生物体内释放剂分布及CO释放情况。     

可再生高价碘试剂4-二氯碘苯甲酸的合成及其氧化性能

以对碘苯甲酸为原料,采用“一锅法”合成高价碘试剂4-二氯碘苯甲酸（1）,其结构经¹H NMR和IR确证。考察了其对取代苯甲醇的氧化性能。结果表明：1对4-(二甲氨基)苄醇的氧化性能最高,收率93%。     

磁芯负载离子液体凝胶微球的制备、表征及在固定化细胞技术中的应用

选取具有良好生物相容性的壳聚糖(CS)包覆四氧化三铁纳米粒子(Fe₃O₄/CS)作为磁响应材料, 制备了磁芯负载1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF₆)凝胶微球; 对Fe₃O₄/CS及磁芯负载离子液体凝胶微球的组成、 结构、 微观形貌和磁性能进行了表征; 将其应用于固定化细胞技术, 在产紫青霉细胞全细胞生物催化甘草酸(GL)合成单葡萄糖醛酸基甘草次酸(GAMG)体系中, 实现了对全细胞生物催化剂和离子液体的快速回收和重复利用. 实验结果表明, 壳聚糖成功包裹Fe₃O₄纳米粒子; Fe₃O₄/CS均匀分布在凝胶微球内部, 并显示出良好的磁性能; 与凝胶微球固定化细胞催化体系相比, 磁芯负载[BMIM]PF₆凝胶微球固定化细胞催化体系中GAMG的产率提高了13.8%; 重复利用实验结果表明, 磁芯负载[BMIM]PF₆凝胶微球固定化产紫青霉细胞在外加磁场的作用下, 易于快速回收, 并且循环再利用9次后相对活性仍保留59.2%.     

π-π作用下的VOPc/g-C3N4用于有效提升可见光光催化制氢性能

近年来,随着全球科学技术的进步和工业的不断发展,人们的经济生活水平有了极大的提高,但同时也造成能源短缺和环境污染问题,成为21世纪制约经济和社会进一步发展的严重瓶颈,因此开发和研究环保和可再生的绿色能源技术是一项紧迫任务.自首次报道用二氧化钛为电极、采用光电化学分解水制氢之后,光催化分解水制氢引起了人们极大的兴趣,并被认为是缓解全球能源问题的最有希望的解决方案之一.其中,实现有效的太阳能制氢生产中最关键因素是设计稳定、高效和经济的光催化剂,并且能够利用可见光区进行工作(入射到地球上46%的太阳光谱是可见光).聚合物石墨相氮化物(g-C_3N_4)作为一种对可见光响应的新型无机非金属半导体光催化剂,被认为是一种"可持续"有机半导体材料,目前已并被广泛应用于各种光催化反应中.但是由于其光生电子-空穴在动力学上具有相对较大的复合速率,单纯g-C_3N_4的光催化活性远远达不到人们的要求.因此,应该尽可能的提高电荷转移动力学来抑制g-C_3N_4中光生电荷的复合,从而提高光生电荷从g-C_3N_4转移至反应位点的迁移速率.在前期研究的基础上,本文利用钒氧酞菁(VOPc)分子通过p-p相互作用以修饰g-C_3N_4的表面和电子结构,从而提高其光生电子-空穴的分离效率,最终极大提升其可见光光催化制氢性能.本文采用紫外可见光谱(UV-vis),高分辨透射电镜(HRTEM),傅里叶变换红外光谱(FT-IR), X-射线能谱(XPS),稳态光致发光光谱(PL),时间分辨光致发光光谱(TRPL),光电流和阻抗等一系列表征手段研究了VOPc/g-C_3N_4(VOPc/CN)复合催化剂的结构和性质.FT-IR, XPS及mapping等结果表明, VOPc分子已经成功引入到g-C_3N_4表面且未对其晶相、电子结构及其纳米片结构产生显著影响;UV-vis结果显示, VOPc分子成功引入并通过非共价键的p-p作用连接.总之,引入VOPc分子即拓展了催化剂对可见光的响应区域,又有利于光生载流子的传递和光生电子-空穴对的有效分离.当引入4wt%的VOPc分子时, VOPc/CN复合光催化剂的产氢速率增加至65.52μmolh-1, 420 nm处的量子效率高达6.29%,是单纯g-C_3N_4的6倍.此外,该催化剂在可见光下连续照射反应20 h后,其光催化活性几乎没有降低,表现出良好的光化学稳定性.由于两者LUMO和HOMO轨道之间的良好匹配,在光催化过程中光生电子-空穴在VOPc和g-C_3N_4之间实现了空间分离,有效阻止了光生电子-空穴对的复合,因而g-C_3N_4光催化制氢性能显著提升.同时对比了利用NiS和Ni Px做助剂的g-C_3N_4的可见光光催化制氢性能.结果显示, VOPc/CN复合光催化剂具有较好的光催化性能.总之,本文通过一种简单、经济、有效的方法将两种新兴的功能材料有机地复合在一起,用于可见光照射下高效光催化制氢,为以后合理地开发用于太阳能转换的更为高效经济的材料提供了一个新的思路.     

基于双金属高核钛氧簇基电极的高性能超级电容器的制备

制备了一系列专为超级电容器设计的新型钛氧簇(TOCs,包括Zn-Ti₁₁和Cd-Ti₁₁),扩大了TOCs材料的潜在应用范围。此类材料具有的优异赝电容性能充分展示了钛基材料的优点。所制备的TOCs基超级电容器的最大功率密度为9.5 W·kg^-1,能量密度为463 Wh·kg^-1。     

UiO-66-NH2负载铜催化剂的制备及其对醇的催化氧化

通过溶剂热法成功制备了一种基于金属有机骨架(MOF)的复合材料Cu-Cu₂O/UiO-66-NH₂,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对材料进行全面表征。在空气作氧化剂条件下,以苯甲醇氧化为苯甲醛作为模型反应,系统地考察了溶剂、温度、催化剂各组分用量等因素对催化效果的影响。研究结果表明,该复合催化剂在醇选择性氧化反应中表现出优异的催化性能,60℃下反应5 h便可将苯甲醇定量转化为苯甲醛,并对其他苄基醇、烯丙基醇和杂芳基醇等底物也展现出良好活性。此外,循环利用3次后,该催化剂活性几乎不变,表明其具有良好的稳定性和重复使用性。