铝锡合金制氢技术研究

采用机械球磨法制备了铝锡系列合金. 水解制氢曲线和XRD结果表明, 添加剂(锌和氢化物)的加入和球磨时间的延长, 有利于金属铝和金属锡的均匀混合和活性一致. 常温下该系列合金与水反应迅速, 氢气产量高. 尤其是球磨10 h的Al-10%Sn-5%Zn-5%MgH2(质量分数)合金, 在10 min内水解反应结束, 氢气产量为785 mL/g, 水解速率为78.5 mL/(min·g).     

氢的制备、储存、安全检测与生物燃料电池研究

目前,化石能源日益枯竭和二氧化碳排放导致的温室效应引起了世界各国的高度关注.约五分之一的二氧化碳是由使用化石燃料的交通工具所导致的.氢能是人类至今为止已知的、最为理想的清洁能源,使用零排放的氢燃料电池驱动交通工具是减少二氧化碳排放的有效手段之一.世界各国把氢能作为战略能源进行研究,我国既是能源短缺国,又是能源消耗最大的国家之一.     

微通道连续合成UiO-66系列改性MOF材料

采用内交叉指型微反应器连续合成UiO-66材料. 连续微通道法强化了物料之间的混合, 极大提高了生产效率, 晶体产物呈六面体形, 粒径在100 nm以下. 考察了温度、 总进料流量和停留时间等条件对合成过程及产物的影响. 结果表明, 升高温度有助于晶粒的生长; 随着总进料流量增大, 晶体粒径减小; 晶体的形成需要一定的停留时间, 超过该停留时间, 晶体粒径不再增大. 通过优化实验条件, 可以实现系列纳米级UiO-66-X材料(X=NH₂, NO₂, Br)的连续合成.     

基于聚锂均苯三甲酸/多壁碳纳米管复合膜的葡萄糖生物传感器的研究

利用电聚合方法在裸玻碳(GC)电极上修饰一种新型金属有机框架化合物锂均苯三甲酸(Li-BTC),并采用滴涂技术制备了Nafion/GOx/MWNTs/poly-Li-BTC/GC葡萄糖生物传感器。利用扫描电镜分析了复合膜(含MWNTs和poly-Li-BTC)的形貌,采用循环伏安和交流阻抗方法对修饰电极的电化学性能进行了研究。结果表明,此复合膜可增大裸玻碳电极的有效表面积、改善电极的电催化活性。利用循环伏安法和计时安培法研究了葡萄糖在Nafion/GOx/MWNTs/poly-Li-BTC/GC电极上的电化学特性。结果表明:葡萄糖的浓度在0.02～1.56 mmol/L范围内,此修饰电极的电流响应与葡萄糖的浓度呈线性关系,其相关系数为0.9992,检出限为5.1μmol/L(信噪比为3∶1)。修饰电极的米氏常数为0.832 mmol/L,回收率为96.3#～100.3#。本研究制备的葡萄糖生物传感器具有较好的重复性、重现性、选择性与稳定性,用于葡萄糖注射液中葡萄糖含量的检测,结果满意。     

氢的制备、储存、安全检测与生物燃料电池研究

目前，化石能源日益枯竭和二氧化碳排放导致的温室效应引起了世界各国的高度关注。约五分之一的二氧化碳是由使用化石燃料的交通工具所导致的。氢能是人类至今为止已知的、最为理想的清洁能源，使用零排放的氢燃料电池驱动交通工具是减少二氧化碳排放的有效手段之一。世界各国把氢能作为战略能源进行研究，我国既是能源短缺国，又是能源消耗最大的国家之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》明确指出，能源是未来15年我国科技发展的重要领域，清洁能源低成本规模化开发利用则是重点领域和优先主题。 本文将将简要介绍课题组在铝基材料制氢技术、多孔金属有机框架化合物（MOFs）材料储氢技术、基于石英微天平的氢气安全检测技术和生物燃料电池的有关研究工作。     

氟改性UiO-66固载钼基过氧化物催化氧化含硫化合物

采用预修饰方法对UiO-66进行配体官能团改性, 通过引入—F调控UiO-66的表面亲疏水性质; 其次, 通过引入—NH₂在UiO-66骨架上锚定MoO(O₂)₂. 接触角测试表明, 氟的引入有效地提高了载体表面的疏水性; 热重分析证明, 氟修饰的UiO-66骨架上存在更多配体缺失, 从而有效提高了整体MOF骨架的Lewis酸性. 以二苯并噻吩(DBT)氧化为氧化脱硫模型反应, 过氧化氢异丙苯(CHP)为氧化剂, 采用正交实验考察了反应温度、 氧硫比及催化剂用量对催化性能的影响, 其中氧硫比是影响DBT转化率的决定性因素. 经过氟改性后的催化剂经过5次催化反应循环后其催化活性未见明显变化, 且骨架仍保持稳定.     

负载镍的金属有机骨架化合物在温和条件下的储氢性能

利用传统的浸渍法在一种金属有机骨架化合物MIL-101(Cr3F(H2O)2O[(O2C)-C6H4-(CO2)]3.nH2O,n≈25)上负载金属镍,制备了Ni/MIL-101复合材料.通过采用不同的浸渍手段(过量浸渍,等体积浸渍)和不同的还原方法(液相化学还原,固相加氢还原)制得了不同的Ni/MIL-101样品,并考察了这些样品在温和条件(25~100℃,0.01~4MPa)下的储氢性能.结果表明,Ni/MIL-101样品的储氢性能均比MIL-101的储氢性能有所改善.其中,采用过量浸渍和液相化学还原相结合制备的Ni/MIL-101样品的储氢性能最佳,储氢量可达1.02%.     

COF固载铜盐催化苯硼酸与咪唑的Chan-Lam偶联反应

制备了一种含有联吡啶位点的共价有机骨架(COF)材料TpBpy, 并通过配体上的联吡啶位点固载铜盐实现了功能化, 得到的Cu@TpBpy具有大量的不饱和铜配位位点和高表面积, 可用作苯硼酸与咪唑的Chan-Lam偶联反应的多相催化剂. 通过优化溶剂、 铜源、 碱及反应时间等反应条件, 发现使用质子极性溶剂MeOH时的反应产率最高, 而Cu(OAc)₂@TpBpy是效果最佳的催化剂, 可溶性有机碱三乙胺(TEA)的促进效果最好. Cu(OAc)₂@TpBpy在碱TEA的促进下于70 ℃催化咪唑与苯硼酸反应4 h后, 得到目标产物1-苯基咪唑的最大产率为66%. 在最优反应条件下进行了底物拓展, 结果表明, 取代基的位阻效应对催化体系影响显著, 其中对位取代基的4-氯苯硼酸的产率最高(62%).