石墨基液流电池复合双极板

液流电池是一种安全性高、使用寿命长、可扩展的大规模储能系统,可以协助电网调峰储能,提高能源利用率,发展前景广阔。双极板是液流电池的重要组成部分。功能上起到了分隔、串联电池、传导电流、为电堆提供结构支撑等作用。从成本构成角度看,双极板的价格占电堆成本的比重也较大。开发高性能、低成本的双极板对加快液流电池的商业化应用具有重要意义,也是目前业界的迫切需求。虽然文献上报道了许多针对液流电池双极板开发的工作,但是目前高性能、低成本的液流电池双极板产品仍无法充分满足市场需求。本文着重介绍了石墨基复合双极板的研究现状,介绍了材料选择、工艺流程对关键性能的影响,对相关工作进行了评述,并为液流电池双极板的开发提出了建议。     

直接碳燃料电池燃料的研究进展

直接碳燃料电池(DCFC)是一种清洁高效利用碳资源发电的装置。其因能量转换率高,对环境污染小,燃料选择范围广等优点获得了越来越多的关注。DCFC的性能与使用的燃料密切相关,为了探究燃料对DCFC的影响,本文分别阐述了石墨、炭黑、中密度纤维板、生物质、煤、活性炭的特性及改性方法,分析讨论了燃料表面含氧官能团以及燃料中的金属催化剂对阳极电化学反应的促进作用,发现燃料表面化学性质要比比表面积更加重要。同时,本文也提出了对生物质这一优良的可再生资源的期待,为未来DCFC燃料的发展提供参考。     

新型功能碳材料的高压截获

高性能功能材料在诸多领域具有广泛的应用前景,是人们一直关注的研究热点。高压可以有效地改变物质的原子间距和成键方式,是获得新型功能材料的重要途径。在碳材料的高压研究中,许多有趣的功能碳材料,如光学透明碳、高强度弹性碳和超硬非晶碳等,已经通过不同的碳前驱体合成。本文简要介绍了作者近年来在低维碳基纳米复合材料高压研究中取得的进展,基于设计的不同低维碳前驱体,高压下截获了具有超硬特性、新型压致共价聚合及发光增强的碳材料。     

基于有序介孔碳的氯离子选择性电极的制备及其在手持传感系统中的应用

以有序介孔碳(OMC)球为离子-电子转换层,制备了固态氯离子选择性电极,构建了基于离子敏感的场效应晶体管(ISFET)的手持式传感系统,用于检测人体血清中的氯离子。优化了OMC前驱体的碳化温度,探究了OMC形貌结构对电极传感性能的影响;电极柔性化制备后考察了其在手持系统中对氯离子的检测效果。结果表明,最优条件下,电极在5.12×10^-4~1.02 mol/L的浓度范围呈现线性响应,响应斜率为60 mV/decade。该柔性电极在手持传感系统中展现出高灵敏度和重现性,可用于人体血清样品中氯离子的检测,其回收率为96.3%~104.9%。     

基于“真实情境与实际问题”的化学试题命制——以“碳九泄漏事故”为例

以“11·4福建泉港碳九泄漏事故”为测试载体，在深入挖掘和甄选考点后，结合当前《普通高中化学课程标准（2017年版）》对考试评价的有关说明和试题命制基本理论及技术要求，命制了一道高中化学考试试题，并在文中对试题的测试目标，如认知操作、核心素养和达到的学业质量水平加以详细分析，对试题命制的技术性要求辅以论证，以期能给同行以核心素养为测试宗旨的命题提供一些参考。     

基于碳量子点和罗丹明B的新型比率荧光试纸片检测水中Hg(Ⅱ)

水环境中Hg(Ⅱ)的污染对生态环境和人类健康危害极大，目前Hg(Ⅱ)的检测主要有原子光谱/质谱和电化学等方法，但存在检测仪器昂贵、操作繁琐及前处理复杂等缺点，难以在日常水环境中微量Hg(Ⅱ)现场检测的应用。因此，建立一种灵敏、准确、快捷和经济的水中Hg(Ⅱ)检测方法具有重要意义。试纸法是将普通的化学反应从玻璃仪器转移到试纸上进行的一种快速检测方法，利用试剂与目标物之间产生的化学反应，通过颜色的变化可对目标物进行定性或半定量检测，具有操作简便、快速等优点。碳量子点是一类粒径小于10 nm的碳基纳米材料，具有优异的荧光性能、较低的毒性和较高的化学稳定性。利用Hg(Ⅱ)对碳量子点的荧光具有灵敏和高效的猝灭作用，构建了一种双色比率荧光试纸片用于快速检测水中微量Hg(Ⅱ)的含量。其中，采用氮掺杂水溶性碳量子点（NCDs）作为荧光响应信号、罗丹明B（RhB）作为荧光内标信号，在单一波长（355 nm）激发下产生位于440和580 nm的双色荧光发射峰。当体系加入不同浓度Hg(Ⅱ)后，NCDs表面官能团与Hg(Ⅱ)之间的静电作用和金属配位协同作用使荧光发生猝灭，而RhB的荧光信号保持不变，利用440和580 nm双色荧光信号或其强度的比值（F₄₄₀/F₅₈₀），可实现对微量Hg(Ⅱ)的快速检测。实验对检测条件进行了优化，结果表明在HAc-NaAc缓冲液浓度为1 mmol·L-1、pH为7的条件下，F₄₄₀/F₅₈₀值与Hg(Ⅱ)浓度（0～3 μmol·L-1）呈现良好的线性关系，线性方程为F₄₄₀/F₅₈₀=-0.785 2ｃ_Hg(Ⅱ)+3.103 8，相关系数r＞0.99，以3倍标准偏差计算的检出限为2.7 nmol·L-1(n=9)。对湖水与自来水中Hg(Ⅱ)进行加标回收实验，其加标回收率在91.9%～117.9%之间，说明该方法灵敏、准确，能用于水中Hg(Ⅱ)的检测。同时，将NCDs和RhB浸渍于尼龙片上构建了双色比率荧光检测试纸片，在紫外灯（365nm）照射下可观测到试纸发射淡蓝紫色荧光。而随着Hg(Ⅱ)浓度的增加，荧光颜色从淡蓝紫色到橙色发生变化，每次检测时间只需3分钟，裸眼可检出Hg(Ⅱ)浓度低至10 nmol·L-1，实现了对水中微量Hg(Ⅱ)的灵敏、快速检测。此外，该方法对Hg(Ⅱ)的检测表现出良好的特异性。因此，基于碳量子点和罗丹明B构建的双色比率荧光试纸片具有携带方便、操作简单，以及灵敏和快速等优点，为水中微量Hg(Ⅱ)的快速检测提供了新的方法和思路。     

基于碳点的荧光纳米开关灵敏检测Cu(Ⅱ)离子和焦磷酸盐

利用羟基与氨基在高温条件下反应，不断聚合生成碳点（CDs），该碳点可发射不依赖激发波长的明亮的红色荧光.将CDs作为目标敏感荧光团时，发现Cu²⁺可特异性猝灭碳点的荧光，而焦磷酸盐（PPi）可在一定程度上恢复上述体系的荧光.其中，Cu²⁺对CDs的荧光猝灭是由于Cu²⁺与CDs发生络合反应，从而发生静态猝灭过程；而加入PPi之后，由于它与CDs的结合能力更强，因此Cu²⁺离开CDs的表面，体系的荧光得以恢复.在此基础上构建了一种高选择性、高灵敏度的off-on荧光纳米开关传感体系，分别用于Cu²⁺和PPi的定量检测，检出限分别达2.14 μmol/L和1.85 μmol/L.该传感体系可应用于实际样品检测，拓宽了荧光CDs的传感应用，为其在生物体内目标分子的检测提供了可能性.     

3位间接连接有叔胺(仲胺)氮原子的3-季碳氧化吲哚化合物的合成

以3-卤氧化吲哚为起始原料，1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯为催化剂，在二氯甲烷中与1-甲基吲哚经取代反应，或在甲苯溶液中于120 ℃条件下与吲哚（吲哚苯环上可连接有取代基）直接发生取代反应，合成了7个3位间接连接有叔胺（仲胺）氮原子的3-季碳氧化吲哚化合物，收率分别为80%~89%和 53%~70%，其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和HR-MS（ESI-TOF）表征。