介孔二氧化硅对映选择性吸附的手性印迹调控

使用手性阴离子表面活性剂作为超分子模板, 采用共结构导向法制备手性介孔二氧化硅(CMS), 并运用圆二色谱(CD)对CMS对映选择性吸附结果进行检测, 比较了有无共结构导向剂(CSDA)在介孔表面的排列对吸附选择性的影响. 结果表明, 当使用构型相反的手性超分子模板剂对原合成CMS材料的介孔内表面进行修饰时, 可诱导结构共导向剂N?三甲氧基硅基丙基?N, N, N?三甲基氯化铵(TMAPS)发生手性相反的排列进而导致完全相反的对映选择性吸附. 实验证明此方法合成的CMS的对映选择性吸附及分离能力主要是由修饰在介孔表面的TMAPS螺旋排列形成的手性印迹所导致. 此手性超分子模板诱导TMAPS手性印迹的策略具有一定的普适性, 可对原合成介孔材料对映选择性吸附进行原位调控, 对于拓展其在立体选择性识别、 不对称催化及药物输送等方面的应用具有一定的指导意义.     

超分子手性聚苯胺-金复合纳米酶的构建及其对映选择性催化

对映选择性催化是生物体内普遍存在的反应,与生命的产生代谢有着非常紧密的联系。设计研发具有高对映选择性催化效果的纳米酶在各类生物医药相关领域都至关重要。目前,关于纳米酶的研究大都集中在提高其催化活性,而涉及纳米酶对映选择性的研究相对较少。已有对映选择性酶催化报道表明,手性纳米酶主要通过手性分子修饰纳米颗粒来构建。考虑到天然酶的选择性不仅仅取决于氨基酸等手性分子的手性,而且与蛋白质空间排列和折叠所产生的超分子手性微环境密切相关,因此构建具有超分子手性微环境的纳米酶也成为设计具有优异对映选择性纳米酶的有效途径。此外,为了进一步提高手性纳米酶的对映选择性,深入理解手性纳米酶选择性因子的影响因素也成为一个重要研究方向。基于此,本文构建了一种由不含任何手性分子的M-聚苯胺(M-PANI)扭曲纳米带和三种不同尺寸(3、10和16 nm)的金纳米颗粒(AuNPs)组成的超分子纳米复合材料。扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱和X射线光电子能谱结果证实了M-PANI-Au超分子纳米复合材料的成功制备。同时,圆二色光谱显示M-PANI-Au超分子复合材料具有清晰的手性信号,表明它们在手性纳米催化方面具有潜在应用。以手性R-/S-3, 4-二羟基苯丙氨酸(R-/S-DOPA)对映体的催化氧化为模型反应,该类纳米酶对R-DOPA的催化选择性均高于对S-DOPA。进一步研究表明,得益于超分子手性聚苯胺载体和3 nm AuNPs之间的强手性传递作用,3 nm Au NPs(2.59)负载的M-PANI比10 nm Au NPs(1.46)和16 nm NPs(1.58)负载的M-PANI具有更高的选择因子。这一发现阐明了手性转移是调控对映选择性催化的关键影响因素,为负载型超分子手性纳米酶的构建和设计提供了方向和指导。     

水热法合成LaPO_4/TiO_2异质结复合光催化材料及性能研究

以静电纺丝技术制备的锐钛矿相TiO_2纳米纤维为基质,尿素为碱源,环己烷六羧酸为小分子模板剂,采用水热法合成了LaPO_4/TiO_2异质结复合纳米纤维。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高倍透射电子显微镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)等分析测试手段对产物形貌和结构进行了表征,并以甲基橙为模拟污染物,紫外光为光源,评价了样品光催化降解活性。结果表明:LaPO_4纳米棒均匀地构筑在TiO_2纳米纤维表面,制备了LaPO_4/TiO_2异质结复合纳米纤维光催化材料,其具有比纯TiO_2纳米纤维和Degussa P-25更强的光催化活性,降解率达到89.4%。     

基于单晶TiO_2纳米颗粒光阳极的高效染料敏化太阳能电池

以阳极氧化法制备的TiO_2纳米管阵列为原料,在含氟化铵的密闭环境中通过热处理直接将TiO_2纳米管阵列转化为单晶TiO_2纳米颗粒膜.不同热处理时间样品的扫描电子显微镜(SEM)图表明,单晶TiO_2纳米颗粒是由TiO_2纳米管坍塌后重新生长成的.X射线衍射(XRD)及高倍率透射电子显微镜(HR-TEM)图显示出TiO_2纳米颗粒为锐钛矿单晶.将这种单晶TiO_2纳米颗粒膜转移到导电玻璃上制备染料敏化太阳能电池光阳极,获得良好的光电性能.对单晶TiO_2纳米颗粒膜厚度进行优化后,染料敏化太阳能电池最高光电转换效率达到8.66%,单色光光电转换效率最高值为86.70%.该方法是一种非水热制备法,克服了水热法对产量的限制,从而为大量制备高质量单晶TiO_2纳米颗粒提供了一种简单可行的方法.     

原位聚合那格列奈分子印迹手性固定相的分子识别特性研究

以手性药物那格列奈为模板分子,采用原位聚合法制备了具有特定识别性能和手性拆分能力的分子印迹聚合物,并用作高效液相色谱固定相实现了那格列奈与其对映体的手性拆分．通过静态结合方法考察了该聚合物的选择结合能力,并讨论了手性分离过程中的热力学性质．结果表明,原位聚合法制备的棒状聚合物固定相对模板分子及其对映体有很好的手性拆分性能．     

石英晶体微天平用于预测非对映体盐结晶分离手性扁桃酸的分离效率

研究了以石英晶体微天平(QCM)手性识别结果预测手性选择剂对外消旋物的手性识别能力的新方法。经过两步组装方式将手性选择剂L-苯丙氨酸(L-Phe)组装到QCM电极表面。通过检测电极共振频率、接触角和X射线光电子能谱的变化对组装结果进行了表征。应用蒸气扩散分子组装(VDMA)方式检测L-Phe修饰QCM电极对L-扁桃酸(MA)的手性识别能力,其手性识别选择性系数约为8。随后用L-Phe作为拆分剂试验了非对映体盐结晶法拆分手性扁桃酸,并优化了手性拆分条件。结果显示,以L-Phe作为拆分剂进行非对映体盐结晶法拆分手性扁桃酸的结果与QCM手性识别结果高度吻合,表明QCM手性识别可用作辅助筛选和预测非对映体盐结晶手性拆分法的手性拆分剂。     

热分解法制备Fe_2O_3修饰的TiO_2纳米管阵列及其光电性能研究

为提高TiO_2纳米管阵列(TiO_2-NTs)的可见光活性,通过阳极氧化和热分解法制备了Fe_2O_3纳米粒子修饰的TiO_2纳米管阵列(Fe_2O_3/TiO_2-NTs)。通过扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光漫反射光谱(UV-vis DRS)等对产物进行了相关表征,同时测试了产物的光电性能及其光催化降解甲基橙的性能。结果显示,Fe_2O_3/TiO_2-NTs的光电流强度和光催化降解率分别是是TiO_2-NTs的19倍和8.7倍。     

基于手性大环主体的对映选择性识别

手性均一性是生命体系的基本物质结构特征,这导致手性对映体分子的识别和区分在许多与生命健康相关的领域都具有重要意义.大环主体是进行分子识别的重要工具,而通过构筑手性大环主体来实现对手性对映体客体的识别和区分一直是超分子化学研究的重要课题.近年来,随着大环主客体化学的蓬勃发展,基于手性大环主体的对映选择性识别也取得长足进步.本文概述了手性大环的常用构筑策略,并重点综述了具有代表性的手性大环主体以及它们的对映选择性识别能力,旨在激发具有优异对映选择性识别和区分能力的大环主体的开发和应用.最后总结了这一领域目前存在的挑战和发展前景.     

热分解法制备Fe2O3修饰的TiO2纳米管阵列及其光电性能研究

为提高TiO_2纳米管阵列(TiO_2-NTs)的可见光活性,通过阳极氧化和热分解法制备了Fe_2O_3纳米粒子修饰的TiO_2纳米管阵列(Fe_2O_3/TiO_2-NTs)。通过扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光漫反射光谱(UV-vis DRS)等对产物进行了相关表征,同时测试了产物的光电性能及其光催化降解甲基橙的性能。结果显示,Fe_2O_3/TiO_2-NTs的光电流强度和光催化降解率分别是是TiO_2-NTs的19倍和8.7倍。     

Ti/TiO_2纳米管阵列/PbO_2-Pr电极制备及在电氧化有机废水中应用

以二氧化钛纳米管阵列(TiO_2NTs)为基体,利用脉冲电沉积的方法将Pr掺杂的PbO_2修饰到TiO_2NTs管中,制备出新型电极材料Ti/TiO_2NTs/nanoPbO_2-Pr用来降解有机废水。通过循环伏安测试(CV)和线性伏安法(LSV)等手段对电极性能进行评估,研究表明,新型电极材料Ti/TiO_2NTs/nanoPbO_2-Pr具有高的电催化活性。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等对其进行表面形貌、晶形结构和元素组成进行研究。结果表明,通过脉冲电沉积成功将Pr-PbO_2沉积到TiO_2纳米管中,其中元素Pr是以Pr_2O_3形式存在。亚甲基蓝降解实验证明,Ti/TiO_2NTs/nanoPbO_2-Pr电极降解120min后亚甲基蓝的去除率高达99.8%。     

Tris-chelate complexes with chiral ligands: In search of diastereoisomeric selectivity with remote stereogenic centres

The chiral ligands, 4,4′-bis{(1S,2R,4S)-(−)-bornyloxy}-2,2′-bipyridine, (1S,2R,4S)-1, and 4,4′-bis{(1R,2S,4R)-(+)-bornyloxy}-2,2′-bipyridine, (1R,2S,4R)-1, have been prepared and characterized by spectroscopic techniques and, for (1S,2R,4S)-1, by single crystal X-ray diffraction. Despite the use of enantiomerically pure ligands, the formation of the complexes [Fe((1S,2R,4S)-1)₃]²⁺, [Ru((1S,2R,4S)-1)₃]²⁺, [Ru((1S,2R,4S)-1)(bpy)₂]²⁺ and [Ru((1R,2S,4R)-1)(bpy)₂]²⁺ proceeds without preference for either the Δ or Λ-diastereoisomers.     

基于MWCNT/TiO2对电极和硫醇盐/二硫化物非碘氧化还原电对的染料敏化太阳能电池性能

采用水热法合成出多壁纳米碳管/二氧化钛(MWCNT/TiO₂)复合物, 并作为染料敏化太阳能电池(DSSC)中对电极材料并组装成电池. 通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线粉末衍射(XRD)、同步热重-差示扫描量热(TGA-DSC)、拉曼(Raman)光谱和光电子能谱(XPS)等方法对其形貌、组成和结构进行表征. 结果表明, 酸化MWCNT表面―COOH与水热生长出的锐钛矿TiO₂表面―OH之间, 通过形成类似于O＝C―O―Ti 或者C―O―Ti 的结构, 能有效地增强复合物薄膜层与导电玻璃基底之间的相互作用. 通过循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、塔菲尔曲线(Tafel)和电池的伏安特性曲线等方法研究了该类对电极对硫醇盐/二硫化物(T-/T₂)非碘氧化还原电对的光电化学特性. 结果表明: 当MWCNT与TiO₂质量比为3:1时, 基于该复合物对电极与T-/T₂非碘氧化还原电对所组装DSSC的开路电压为0.63 V, 短路电流为15.81 mA·cm^-2, 填充因子为0.65, 光电转换效率达到6.47%.     

Enantioselective sensor based on microgravimetric quartz crystal microbalance with molecularly imprinted polymer film

We report a novel quartz crystal microbalance sensor that provides enantioselectivity to dansylphenylalanine enantiomers by using a molecularly imprinted polymer film as a recognition element. The polymeric recognition thin film, imprinted with chiral dansyl-L-phenylalanine, was immobilised on a gold electrode modified with a photoactive precursor monolayer via a self-assembly process using photopolymerization. The fabricated sensor was able to discriminate between L- and D-dansylphenylalanine enantiomers in solution owing to the enantioselectivity of the imprinted sites. The enantiomeric composition of L- and D-enantiomeric mixtures could be quantitatively determined by the fabricated sensor. The detection limit is 5 micrograms mL-1 with a response range of 5-500 micrograms mL-1 at pH 10.0. The influence of the template concentration on the sensitivity and selectivity of the synthesised polymer membranes was investigated and optimised. The surface characteristics of the polymer coating were studied by varying the pH value of the buffer solution, and a convenient regeneration process was proposed to increase the reproducibility and reusability of the sensor by flushing with pH 2.0 buffer. The selectivity and recognition mechanism of the imprinted polymer film were studied with compounds that are structurally related to the template. The method presented in this work provides a novel means of preparing highly selective and sensitive chemical sensors via self-assembly and molecularly imprinting techniques.     

TiO_2纳米管电极上电化学还原CO_2生成CH_3OH

采用原位阳极氧化-煅烧法制备TiO_2纳米管(TiO_2NTs)电极,运用X射线衍射(XRD)、电场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、双电位阶跃测试等对制备电极进行表征,考察了其在0.1mol?L~(-1) KHCO_3水溶液中电化学还原CO_2的催化活性。结果表明TiO_2NTs电极上电化学还原CO_2的主产物为CH_3OH,CH_3OH由HCOOH和HCHO进一步还原而来。电极制备的最佳煅烧温度为450℃(TiO_2NTs-450),电解电位-0.56 V(vs RHE(可逆氢电极))时反应120 min后,生成CH_3OH的法拉第效率和分电流密度分别为85.8%和0.2 m A?cm~(-2)。与550和650℃煅烧的电极相比,TiO_2NTs-450电极具有更高的催化活性,归因于电极表面更多的三价钛活性位,有利于CO_2吸附,从而对·CO_2-起到稳定的作用,速率控制步骤转变为·CO_2-的质子化反应。     

偏压控制Cu2O和Cu在TiO2表面的生长及其光电化学性质

基于TiO2/Ti电极在含Cu2+溶液中的循环伏安图,调节电沉积的沉积电压,我们在TiO2平整表面制备出Cu2O和/或Cu颗粒.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征,发现Cu2O和Cu有不同的生长机制:Cu2O颗粒在TiO2表面分散结晶,而Cu颗粒是在已生长的颗粒上成核,从而形成堆积颗粒结构.这是由于在Cu2O/TiO2界面和Cu/TiO2界面形成不同的能带结构,使得电子的转移方式不同.与纯TiO2光阳极比较,可以观察到Cu2O/TiO2和Cu/TiO2异质结构的光电流均有显著增强.特别地,存在一个电压区间使得Cu2O和Cu同时生长在TiO2表面,此时对应的光电流比较稳定并且能达到最大.紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱、电化学阻抗谱(EIS)和光电流-电压特性曲线均显示,Cu2O和Cu明显有助于光的可见光吸收,同时Cu/TiO2在光电转换过程中显示更宽波段的可见光利用率.此外,开路电压的增加、有效的电荷分离和电极/电解质界面上载流子的快速迁移也增强了材料的光电化学性质.     

柔性不锈钢基底上一维TiO_2纳米线薄膜的制备及表征

采用直流磁控溅射的方法在柔性不锈钢基底(50μm)上沉积纯钛薄膜,后在NaOH碱溶液中经水热法制备了非钛基大长径比的一维TiO2纳米线薄膜,并通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及光电化学的方法对不锈钢基一维TiO2纳米线薄膜进行了表征.结果表明,纯钛薄膜的致密度、结晶性能以及与基底的结合强度均随衬底温度的升高而加强;在10mol·L-1NaOH浓度下,生长一维TiO2纳米线结构的适宜温度为130-150℃;TiO2纳米线长度达到几个微米,直径在10-30nm之间,并且相互交叉生长,构成一个三维网络结构.此外,在Na2SO4溶液中对TiO2纳米线薄膜进行了线性扫描和瞬态光电流测试,结果表明,一维TiO2纳米线薄膜电极较TiO2纳米颗粒电极表现出更优异的光电化学性能.这种磁控溅射与水热反应相结合的方法,为非钛异质基底上制备一维TiO2纳米线薄膜提供了新的思路.     

载有微量贵金属的n-TiO2电极的光电化学研究

利用在富氧和乏氧溶液中光照下与不光照下测得的极化曲线,研究了载有铂和银的TiO₂电极的光电化学行为及反应机理.在富氧溶液中,光照载有贵金属的TiO₂电极时,贵金属上发生氧的还原反应,其速度与光照与否无关;而在未被贵金属覆盖的电极表面上进行水或其它组份的光氧化;二者组成一对共轭反应,相当于短路的光电化学电池.共轭反应速度一般由氧的还原反应速度控制.增加贵金属的载量能使共轭反应速度增大,外电路中通过的电流等于这一对反应所引起的电流的代数和.根据对极化曲线的分析和界面阻抗的测量结果,可以确定载在TiO₂表面上的铂、银与基底之间的接触基本上是欧姆型的.光照下贵金属中的电子具有与半导体整体相同的费米能级.在含载有贵金属的TiO₂粉末的悬浮液中实现了CN^-和二乙胺的光氧化,其速度随贵金属载量变化的规律可用上述反应机理加以解释.     

一维TiO2锐钛矿/金红石异相结的制备及光催化降解甲醛性能

TiO₂异相结主要通过高温方法制备,所制备材料的形貌和组成较难控制,尤其是在较低温度下一步制备一维TiO₂异相结仍具有一定的挑战性。采用简单、方便的一步水热法,在较低温度下(180℃)制备了一维纳米TiO₂异相结材料。X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)分析表明,制备的材料以一维金红石相TiO₂纳米棒(长度：(400±50) nm,直径：(60±5) nm)为基本结构,粒径分布均匀的锐钛矿相TiO₂纳米粒子(直径：(9.5±0.5) nm)高密度、单分散地负载在纳米棒上。通过控制水热反应时间成功调控了异相结中锐钛矿相TiO₂的含量(20%～50%),进而实现了其光催化降解HCHO性能的调控。实验结果表明,当锐钛矿相TiO₂的含量为33%时(TiO₂-24,水热时间24 h制备的样品),异相结光催化剂表现出最佳的HCHO降解性能：在低光强LED灯(波长为365 nm,光强为12.26 mW·cm     

Regulating Phase Junction and Oxygen Vacancies of TiO2 Nanoarrays for Boosted Photoelectrochemical Water Oxidation

In this study, we have provided a facile solution to synthesize well-aligned titanium dioxide nanorods by using hydrothermal reaction. By calcining the materials under different atmospheres and temperatures, a batch of titanium dioxides with excellent oxygen evolution reaction(OER) catalytic efficiency were obtained. This new structured TiO₂ photoanode material yields a high photocurrent density of 5.69 mA/cm² at 1.23 V vs. reversible hydrogen electrode(RHE) under simulated solar light(100 mW/cm²). Surface photovoltage techniques and other measurements were carried out to confirm that the enhanced photoelectrochemical performances were attributed to the synergistic effect of the phase junction and a certain content of surface states, which accelerate the separation and transmission of the photogenerated charges. This material with phase junction and surface states promises a potential application in the field of photoelectric catalysis under solar light.