在光催化还原CO2中具有高催化效率的八面体Cu2O修饰的TiO2纳米管

光催化还原CO2生成烃类燃料是一种可同时解决全球变暖和能源危机问题的最有效途径之一。尽管这方面的研究已经取得了一定的进展,但是整体的光催化转换效率还非常低。因此,需要发展更加高效的催化剂。由于半导体材料禁带宽度与太阳光谱相匹配,人们已经对其进行了广泛研究。其中TiO2因具有无毒、强氧化性以及良好的光学和电学性质等而成为最主要的研究对象。但是对于光催化还原CO2反应来说, TiO2仍存在很多不足,如只能吸收太阳光谱中的紫外光,光生载流子会快速结合,以及光生空穴的强氧化能力等,这些都限制了其光催化还原CO2的效率。采用窄禁带宽度半导体修饰TiO2是解决上述不足的有效途径之一。本文采用简单的电化学方法成功制备了一种由窄禁带半导体Cu2O修饰的TiO2纳米管(TNTs)的复合物,并运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)表征了所制备复合物的形貌、化学组成和结晶度。表征结果显示,所制备的TiO2为整齐排列的纳米管阵列结构;复合物中的纳米颗粒为Cu2O;当电化学沉积Cu2O的时间为5 min时,得到的Cu2O纳米颗粒初步呈类八面体结构。随着沉积时间的增加, Cu2O颗粒尺寸增加,具有八面体结构。 XRD和XPS结果表明, TiO2纳米管为锐钛矿,八面体Cu2O纳米颗粒的主要暴露晶面为(111)面。我们还进一步研究了不同量Cu2O纳米颗粒修饰的TiO2纳米管复合物在可见光以及模拟太阳光下光催化还原CO2的能力。在可见光下,由于自身的禁带宽度,纯净的TiO2纳米管没有任何光催化还原CO2的能力;经过Cu2O纳米颗粒的修饰,复合物显现出明显的光催化还原CO2的能力,其中经过30 min Cu2O沉积的TNTs具有最高的光催化效率。在模拟太阳光下,经过15 min Cu2O沉积的TNTs具有最高的光催化效率。在所有光催化还原CO2过程中,主要碳氢产物为甲烷。为了深入地理解该复合体系在还原CO2中的高催化效率,我们对催化剂进行了进一步的表征。紫外-可见漫反射光谱表明, Cu2O八面体纳米颗粒的沉积将TNTs的吸收光谱拓展到了可见光区域,提高了复合物对太阳光的吸收能力。此外,我们还通过测试所制样品的光电流反应、荧光发射光谱以及电化学阻抗谱,研究了催化剂中光生电子和空穴的分离和迁移能力。结果表明,适量的Cu2O沉积提高了复合物对光的吸收能力,增加了光生载流子的数量,从而使更多的光生载流子参与光催化反应。综上,本文首次报道了八面体Cu2O纳米颗粒修饰TNTs复合物的光催化还原CO2的能力。在一定量的Cu2O纳米颗粒修饰下,该复合物在光催化还原CO2生成烃类反应中表现出高效性。经过一系列详细的表征和讨论,我们认为其高效性主要源于三个方面：(1) TNTs的管状结构为反应物的吸附提供了大量的活性位点,同时一维的管状结构更有利于光生载流子的运载,从而提高了电子和空穴的分离;(2) Cu2O纳米颗粒的修饰提高了催化剂对光的吸收,促进催化剂最大程度地利用太阳光;(3) TiO2和Cu2O之间导带以及价带位置的匹配,在减少光生载流子复合的同时也降低了TiO2价带上空穴的氧化能力,从而抑制了CO2还原产物的再氧化过程。     

脂肪酶Lipozyme 435催化合成海藻糖脂肪酸单酯

本文通过对溶剂系统的优化,以脂肪酶Lipozyme 435为催化剂,叔了醇/吡啶为溶剂,由海藻糖与脂肪酸的酯化反应可高选择性地合成海藻糖单脂肪酸酯.海藻糖单脂肪酸酯的溶解性能和临界胶束浓度(CMC)均随着脂肪链长度的增加而降低.预期具有合适的溶解性和CMC具有可作为安全、高效的新型增溶剂.     

芳香寡聚磺酸酯桥联大环化合物的合成及其对Sn2+和Bi3+的识别作用

以4,6-二烷氧基-1,3-苯二磺酰氯和芳香二酚为原料,三乙胺作缚酸剂,二氯甲烷作溶剂,采取一步成环法合成了3种磺酸酯桥联大环化合物。合成产物的结构用IR、¹H NMR、¹³C NMR和MALDI-TOF等技术手段进行了确认。利用紫外光谱分析的方法研究了4,6,16,18-四正戊氧基-11,23-二甲基-1,3,13,15-四磺酸酯间苯芳香大环(5)对Ca²⁺、Pb²⁺及部分过渡金属等20种金属离子的识别。结果发现,其对Sn²⁺显示出一定的选择性,由于Sn²⁺和Bi³⁺协同作用的影响,在化合物5-Sn²⁺的体系中加入Bi³⁺,紫外吸收光谱在325 nm左右的吸收增强了许多,这说明化合物5对Bi³⁺显示出优于Sn²⁺的较好选择性。     

二氧化碳/环氧丙烷/马来酸酐三元共聚物对PPC/PHB共混物力学性能的影响

采用稀土三元催化剂制备了二氧化碳-环氧丙烷-马来酸酐三元共聚物(PPCMA).用红外和核磁谱图确定了PPCMA的结构及马来酸酐单元的含量,3 wt％马来酸酐投料量的PPCMA(共聚物中马来酸酐单元含量4.1％)的玻璃化转变温度(Tg)和起始热分解温度(Td-5％)分别为13.4℃和217℃,拉伸强度为2.88 MPa,断裂伸长率为1669％,与二氧化碳-环氧丙烷共聚物(PPC)相比,引入少量马来酸酐的PPCMA有望成为一种韧性材料,并可对PPC和聚3-羟基丁酸酯(PHB)共混体系进行改性.当在PPC/PHB共混体系中添加10 wt％的PPCMA时,所得共混材料的拉伸强度为18.2 MPa,断裂伸长率则提高到85％,较没有添加PPCMA的样品提高了4.25倍,因此PPCMA的加入能有效提高PPC/PHB共混体系的韧性,改善PPC/PHB共混体系的力学性能.偏光显微镜的研究表明PPC/PHB共混体系加入PPCMA后,很快形成大量尺寸小的PHB球晶,且结晶速度大幅度提高,因此PPCMA在一定意义上可视为一种特殊的“成核剂”.     

铁脂质体/水分配系数测定及影响因素考察

基于PAF-301分子模型通过Li 掺杂或B取代等模式设计了几种新型多孔芳香骨架(PAFs)材料, 采用量子力学和分子力学方法对新材料的储氢性能进行研究. 由量子力学计算得到了不同分子片段与H₂之间的结合能, 并结合DDEC方法计算了各分子片段的原子电荷分布. 利用巨正则蒙特卡洛(GCMC)模拟方法计算了77和298 K下H₂在不同PAFs材料中的吸附平衡性质. 结果表明, H₂直接与苯环的结合能较低, 但掺杂Li 原子能够提高H₂与六元环的结合能, 同时Li 原子体现出较高的正电性质, B原子取代苯环中的两个C原子后, 使得原有C原子电负性增强; 77 K下PAF-301Li 具有最高的储氢性能, 而PAF-C₄B₂H₄-Li₂-Si 和PAF-C₄B₂H₄-Li₂-Ge体现出较好的常温储氢性能, 各种材料的常温储氢性能远低于其低温储氢性能. 通过77 K下H₂在PAFs材料中的等位能面分布和吸附平衡质心密度分布对H₂在PAFs 材料中的优先吸附位置进行分析, 发现在PAF-301 和PAF-301Li 骨架中, 由于中心能量较低的等位能区域范围较宽, H₂在其中存在四个明显的吸附高密度分布区域, 而其它三种PAFs晶胞中心能量较低的等位能区域范围较窄, 使得H₂在其中只存在两个明显的吸附高密度分布区域.     

利用基于Gouy-Chapman模型的离子有效电荷定量表征离子特异性效应

离子特异性效应在固-液界面反应中是普遍存在的. 近期研究指出, 在较低电解质浓度的某些体系中, 离子特异性效应可能并非来源于色散力、经典诱导力、离子半径或水合半径的大小等, 而是界面附近强电场中的离子极化作用. 这种作用可使界面附近的吸附态反号离子被强烈极化(高达经典极化的10⁴倍). 强烈极化的结果将导致离子在界面附近受到的库仑力远远超过离子电荷所能产生的库仑力, 这体现在离子的有效电荷将远大于离子的实际电荷. 因此胶体体系中基于这种强极化的离子有效电荷可以用来定量表征离子特异性效应的强度. 本研究在蒙脱石-胡敏酸混合悬液凝聚过程中发现了Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cu²⁺四种离子的离子特异性效应, 提出了基于激光散射技术测定离子有效电荷的方法, 并成功获得了被强烈极化后的离子有效电荷数值. 实验测得的Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cu²⁺四种离子的有效电荷值分别为: Z_{Na(effective)}=1.46, Z_K(effective)=1.86, Z_{Ca(effective)}=3.92, Z_{Cu(effective)}=6.48.该结果表明: (1) 离子在强电场中的极化将大大提高离子的有效电荷, 从而极大地增强离子所受的库仑作用力;(2) 离子的电子层数越多, 离子极化越强烈, 离子的有效电荷增加越多.     

一元强碱滴定一元弱酸溶液的林邦滴定曲线方程及其应用

以林邦副反应思想为基础,用质子条件式PBE、物料平衡式MBE、滴定分数和条件稳定常数等知识推导出一元强碱滴定一元弱酸溶液的林邦滴定曲线方程,并用滴定曲线方程讨论了滴定开始至化学计量点时任意一点p H的计算。     

运用系统动力学模型预测稀土战略储备规模

基于全球稀土资源的供需形势和中国稀土资源减少的趋势,运用系统动力学的模型来预测未来17年我国稀土资源储备量。选取了2000~2013的生产和消费数据,通过定量模拟计算中国稀土供需差波动系数,设计了稀土资源供需差波动范围分别为0%,20%的两个方案,模拟计算了两个方案的年储备量、累计储备量和储备量绝对值。方案一范围是(-0%,+0%),仿真预测出稀土未来17年累积储备量为720551 t,即战略储备规模达到720551 t,该方案下不论供需差发生如何波动,国家都会进行储备或释放调节;方案二范围是(-20%,+20%),预测出未来17年战略储备规模为461331 t,国家只需在这个范围外进行收储释放调节,从而调节市场供求,降低价格波动幅度。本文从不同供需差的波动系数来模拟计算储备量,目的是为国家相关部门在进行稀土储备决策时提供参考,可以根据我国经济景气状况和供需形势,以及稀土产业发展状况,进行不同规模的稀土储备。     

两个有机锡对碘苯甲酸酯的合成、结构、热稳定性和除草活性

在乙醇-苯溶剂中,对碘苯甲酸分别与三苯基氢氧化锡、二丁基氧化锡反应,合成了2个有机锡对碘苯甲酸酯,Ph3Sn(p-IC6H4O2)(1)和{[n-Bu2Sn(p-I-C6H4O2)]2O}2(2)。经IR、1H NMR、元素分析和X射线单晶衍射对配合物进行了表征。配合物1属三斜晶系,空间群为P1,中心锡原子与苯基碳原子、羧基氧原子构成畸型四面体,并且分子间通过氢键和C-I…π共同作用形成二聚体结构;配合物2属单斜晶系,空间群为C2/c,配合物是以Sn2O2构成的平面四元环为中心的二聚体结构,并且分子间通过I…I共同作用形成了一维链状结构。热重分析表明,配合物1和2在230℃以下具有良好的热稳定性。配合物1、2对杂草刺苋(Amaranthus spinosus)、马齿苋(Portulaca oleracea)的抑制活性大于对农作物绿豆的影响,且配合物1的抑制活性高于配合物2的抑制活性,为刺苋、马齿苋除草剂研究提供了一种方法。     

1,3-双[3-(1-甲氧基-2-羟基丙氧基)丙基]封端聚硅氧烷的合成

以1,3-双[3-(1-甲氧基-2-羟基丙氧基)丙基]四甲基二硅氧烷和八甲基环四硅氧烷(D4)为原料,通过阳离子催化开环聚合制备了1,3-双(3-(1-甲氧基-2-羟基丙氧基)丙基)封端聚硅氧烷,研究了反应温度,反应时间,催化剂种类及加入量对于聚合反应的影响,结果表明,最佳反应条件为:反应温度65℃,反应时间24h,浓硫酸作为催化剂加入量为反应物质量的0.3%,此时反应拥有最高的转化率。通过红外光谱与核磁共振光谱对产物进行了表征。