Regulating the Oxygen Affinity of Single Atom Catalysts by Dual-atom Design for Enhanced Oxygen Reduction Reaction Activity

This work chooses Cu/Fe single-atom catalysts(SACs) with weak/strong oxygen affinity to clarify the effect of dual-atom configuration on oxygen reduction reaction(ORR) performance based on density functional theory(DFT) calculations. The stability and ORR activity of single or dual Cu/Fe atomic sites anchored on nitrogen-doped graphene sheets(Cu-N₄-C, Cu₂-N₆-C, Fe-N₄-C, and Fe₂-N₆-C) are investigated, and the results indicate the dual-atom catalysts(Cu₂-N₆-C and Fe₂-N₆-C) are thermodynamically stable enough to avoid sintering and aggregation. Compared with single-atom active sites of Cu-N₄-C, which show weak oxygen affinity and poor ORR performance with a limiting potential of 0.58 V, the dual-Cu active sites of Cu₂-N₆-C exhibit enhanced ORR activity with a limiting potential up to 0.87 V due to strengthened oxygen affinity. Interestingly, for Fe SACs with strong oxygen affinity, the DFT results show that the dual-Fe sites stabilize the two OH^* ligands structure[Fe₂(OH)₂-N₆-C], which act as the active sites during ORR process, resulting in greatly improved ORR performance with a limiting potential of 0.90 V. This study suggests that the dual-atom design is a potential strategy to improve the ORR performance of SACs, in which the activity of the single atom active sites is limited with weak or strong oxygen affinity.     

新型吡唑肟衍生物的设计、合成与杀虫活性研究

为寻找高效与低毒的吡唑肟活性物质,设计合成了9个未见文献报道的新型吡唑肟化合物,通过¹H NMR、¹³C NMR及元素分析等方法确证了其目标物的结构。初步生物活性测试数据显示,在500µg/mL浓度下,目标化合物6a~6i对粘虫均有较好的杀虫效果,其杀死率均为100%,与对照药啶虫丙醚的防效相当,值得进一步深入研究。     

电感耦合等离子体质谱法测定包装饮用水中15种元素

建立电感耦合等离子体质谱法测定包装饮用水中15种元素含量.利用在线内标校正,消除质谱干扰,样品经过膜过滤、酸化后直接测定.包装饮用水中15种元素的质量浓度在10～100μg/L内与质谱响应值线性良好,相关系数均不小于0.9990,检出限为0.0001～0.0524μg/L,样品加标回收率为93.2％～104.2％,相对标准偏差为0.58％～3.60％(n=7).该方法简单、快速、灵敏,适用于包装饮用水中多种元素同时测定.     

Highly Active Electrocatalyst Derived from ZIF-8 Decorated with Iron(III) and Cobalt(III) Porphyrin Toward Efficient Oxygen Reduction in Both Alkaline and Acidic Media

Zeolite imidazole frameworks 8(ZIF-8) and modified ones after pyrolysis are highly promising toward oxygen reduction reaction(ORR). Especially, the compositional modification of ZIF-8 is crucial to the enhancement of ORR performance, yet limited to the substitution of skeletal Zn(II) with other cations or simple physical adsorption of cations. Herein, we report the decoration of ZIF-8 with ORR active hemin(FeP) and Co(III) protoporphyrin(CoP) via the coordination between the peripheral carboxylic group of FeP and CoP with skeletal Zn(II). This allows well control over the quantity of loaded FeP and CoP, critical to the synthesis of advanced electrocatalysts. Subsequent pyrolysis of FeP and CoP co-decorated ZIF-8 leads to highly active ORR electrocatalysts with a half-wave potential(E_1/2) of 0. 913 V(vs. RHE) in 0.1 mol/L KOH aq. and an E_1/2 of 0.803 V(vs. RHE) in 0.1 mol/L HClO₄ aq. Moreover, our electrocatalyst shows much more improved and comparable durability in alkaline and acidic media, respectively, during 3000 cycles of cyclic voltammetry(CV) scanning relative to commercial Pt/C.     

全自动石墨消解-电感耦合等离子体质谱法测定人体指甲中14种元素

为了实现充分且高效的消解目的,以石墨消解为样品前处理方法,用电感耦合等离子体质谱法测定出指甲样本中铬、锰、钴、镍、锌、砷、硒、钼、镉、锡、锑、铊、铅、汞等14种元素的浓度。将人体指甲样本以浓硝酸和双氧水为消解液经过石墨炉于110 ℃高温充分消解后稀释50倍,在相应的标准系列下,根据不同元素的原子质量选择相近的内标元素,计算相应元素的浓度,对此方法进行标准曲线线性、精密度、加标回收实验、质控物质的参照等方法学特性评估。人体指甲样本中14种元素的标准曲线线性良好(R2=0.999),总变异系数在0.58%~6.7%的范围内,加标回收率在80.8%~113%。使用此法检测与指甲构成成分相似的头发有证质控样品,检测结果全部在证书标准值范围内。采用的方法样本消解充分,安全性高,标准曲线相关性良好,线性范围广,检测金属元素多元,具有良好的精密度和准确度等优点。     

微流控芯片液滴生成与检测技术研究进展

微流控芯片液滴技术是一种操控微小体积液体的新技术,既可实现高通量微观样本的生成及控制,也可进行独立液滴的操作。分散的微液滴单元可作为理想的微反应器,在生物医药中的药物筛选、材料筛选和高附加值微颗粒材料合成领域展现出巨大的应用潜力。液滴微流控芯片是利用流体剪切力的改变,使互不相溶的两相流体在其界面处生成稳定、有序的液滴,目前微液滴的生成方法主要有水动力法、气动法、光控法和电动法等。基于液滴的微流控系统越来越多地被应用于执行复杂的多重反应、测量和分析,可以进行超小体积和超高吞吐量的化学和生物实验。对液滴微流控系统而言,液滴的速度、大小和内容物含量会影响最终的检验结果,因此对液滴形成速率和液滴的内容物含量的实时检测至关重要,目前最常用的液滴检测方法有光学检测技术与电学传感检测技术。对两相流液滴生成机理以及现有液滴生成技术开展了讨论分析,同时对液滴检测技术进行了评述。     

色谱在药物-机体复杂巨系统研究中的应用进展

色谱是一门以分离分析为主,旨在追求复杂事物纯而净的分析化学的重要分支学科。其经过百余年的发展,理论与技术日臻完善,集科学、技术与艺术于一体。近年来,色谱及其与质谱、核磁共振波谱、原子发射光谱等联用技术极大推动了环境、食品、石油化工、生物医药等领域中所涉及复杂体系的研究进展。作为我国传统文化的核心代表,中医药为中国乃至世界人民的健康服务逾千年,从古至今历经上千年临床考验,疗效经久不衰。近年来,中国政府强调继承与创新,加大推进中医药的现代化与国际化。然而中药自身的多成分协同起效复杂性及其与机体时刻新陈代谢变化的复杂性往往相互作用,由此形成了药物-机体复杂巨系统。该复杂巨系统的分析研究是中医药现代化进程的关键瓶颈。色谱的优势在于复杂成分的分离与分析,此恰能为上述复杂巨系统提供技术支撑,色谱及其联用技术已成为推动中医药分子化、数字化、信息化乃至现代化的主流技术。该文综述了色谱及其联用技术在中药复杂体系、复杂生命过程及药物-机体复杂巨系统中的应用进展,介绍了笔者研究团队对中医药现代化的认识、研究思路和研究工作,最后笔者结合对于百年色谱与千年中医药文化之现代化交织的感悟,对色谱技术在此领域的前景做出了展望。     

KIT-6负载CeO2催化CO2和甲醇合成碳酸二甲酯

采用不同老化温度(80、100、120和150℃)合成了一系列KIT-6载体,并通过浸渍法制备了相应的CeO_2/KIT-6催化剂。结合X射线衍射、N_2物理吸附、NH_3程序升温脱附、CO_2程序升温脱附、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等表征结果,详细考察了老化温度对KIT-6结构以及CeO_2/KIT-6催化剂直接催化CO_2和甲醇合成碳酸二甲酯(DMC)反应活性的影响。结果表明,不同老化温度下制备的KIT-6均保持其独特的三维孔道结构。随着老化温度升高,KIT-6比表面积先增大后减小,当老化温度为100℃时,KIT-6比表面积达到最大(683 m~2·g~(-1))。KIT-6较高的比表面积有利于提高CeO_2分散度,进而提高暴露的活性位点数量,催化活性随催化剂表面中等碱/酸性吸附位数量和Ce~(3+)含量的增加而逐渐提高。其中,CeO_2/100-KIT-6催化剂中CeO_2颗粒尺寸最小(5.9 nm),暴露的活性位数量最高,催化活性最佳。随后,考察了反应温度和压力对CeO_2/100-KIT-6催化活性的影响。随着反应温度提高,催化活性先升高后降低,当反应温度为140℃时,催化活性最高;且催化活性随反应压力的提高而逐渐增加。在反应温度为140℃、压力为6.8 MPa条件下,催化剂经6次循环后,DMC收率由15 mmol·g_(CeO_2)~(-1)逐渐降低至2.8 mmol·g_(CeO_2)~(-1),原因归结为反应过程中CeO_2纳米颗粒发生团聚,使暴露出的活性位数量减少。     

薄层色谱分离-水合茚三酮可见分光光度法测定食品添加剂中的γ-氨基丁酸

为建立一种以水合茚三酮为显色剂准确定量检测γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)的方法,本文系统研究了显色酸度、显色剂用量、加热温度和时间等显色条件对水合茚三酮与GABA显色反应的影响,并在最优条件下对该方法进行了评价。结果表明,在pH=7.0时,GABA与1.8 g·L^-1茚三酮乙醇溶液沸水浴60 min后显色稳定。显色后在567 nm处的吸光度与GABA的浓度线性关系良好(y=0.01234x-0.00113,R²=0.99983)。该方法重现性好(RSD=0.06%),准确度较高(加标回收率为95.4%~117.6%),检出限达21.6μg·L^-1,对GABA有一定的选择性。对食品添加剂中的GABA用薄层色谱分离后进行显色测定,结果满意。