氮掺杂碳材料负载Pd纳米催化剂在有机反应中的最新研究进展

氮掺杂碳材料负载Pd纳米催化剂因其具有反应活性高、反应完成后便于分离和重复使用等优点,在催化领域引起了极为广泛的关注.简要综述了基于氮掺杂多孔/介孔碳NC、氮掺杂石墨烯NG、氮掺杂碳纳米管NCNT和氮掺杂碳纳米片NCNS等不同类型碳材料载体制备的负载型Pd纳米催化剂的合成与应用的最新研究进展,同时对氮掺杂碳材料负载Pd纳米催化剂的发展方向进行了展望.     

模板辅助合成氮掺杂的多孔碳基氧还原电催化剂的研究进展（英文）

氮掺杂的多孔碳材料有望能取代当前普遍应用于质子交换膜燃料电池和金属-空气电池阴极中的贵金属氧还原催化剂,因而备受关注.模板辅助合成技术作为一种可靠、通用的方法已经在多孔碳电催化剂的制备中得到了广泛的应用.在碳基ORR电催化剂中,其ORR活性受到诸多因素的影响,如掺杂剂的浓度及其在碳上的分子掺杂态、孔洞结构、比表面积以及碳基材料的导电性等.本文对近期氮掺杂多孔碳电催化剂的设计、制备、功能化及其在氧还原电催化中的应用研究进展进行了总结,同时展望了模板辅助合成法的一些发展趋势.     

模板辅助合成氮掺杂的多孔碳基氧还原电催化剂的研究进展

氮掺杂的多孔碳材料有望能取代当前普遍应用于质子交换膜燃料电池和金属-空气电池阴极中的贵金属氧还原催化剂,因而备受关注. 模板辅助合成技术作为一种可靠、通用的方法已经在多孔碳电催化剂的制备中得到了广泛的应用. 在碳基ORR电催化剂中,其ORR活性受到诸多因素的影响,如掺杂剂的浓度及其在碳上的分子掺杂态、孔洞结构、比表面积以及碳基材料的导电性等. 本文对近期氮掺杂多孔碳电催化剂的设计、制备、功能化及其在氧还原电催化中的应用研究进展进行了总结,同时展望了模板辅助合成法的一些发展趋势.     

生物质基氮掺杂碳材料的研究进展

氮掺杂碳材料是近年来新兴的一种多孔材料,具有高比表面积、高导电性、高活性和良好的稳定性,但制备过程繁琐,成本较高.本文简要介绍了采用廉价生物质制备氮掺杂碳材料的方法,生物质来源广泛、安全无毒且成本低廉,虾壳、藻类、果壳和毛发等生物废弃物中所含木质素、蛋白质和氨基酸等提供了丰富的N、P、C等元素,既可作为氮源也可以作为碳源.生物质经过活化可制成生物质基氮掺杂碳材料,由于N元素改变了碳材料的电荷密度和表面理化性质,提供更多活性位点,使材料不但具有优异的电化学性能,又可作为载体均匀负载金属催化各类反应,能够得到比商业催化剂更好的催化性能.重点介绍生物质基氮掺杂碳材料在燃料电池和超级电容器领域的应用,讨论了生物质基氮掺杂碳材料的制备和应用存在的问题,展望其未来的发展趋势.     

水热法一步合成氮掺杂碳点及其在Cu(Ⅱ)离子检测中的应用

采用水热法以聚乙烯亚胺为原料一步制备氮掺杂荧光碳量子点。紫外-可见吸收光谱、荧光光谱以及透射电镜显示,所制备的碳点荧光性能优异、分散性好、且无团聚现象。在0.1mol/L PBS溶液中,荧光碳点的荧光强度随着Cu(Ⅱ)浓度的增加逐渐减弱。该方法对Cu(Ⅱ)检测的线性范围为50~150μmol/L,检出限为10μmol/L。细胞毒性测试结果表明,不同浓度的碳点对细胞活性影响均较小,其细胞毒性低。以上结果说明该碳点能成功检测Cu(Ⅱ)且细胞毒性低,在生物传感方面有潜在应用价值。     

荧光碳点在分析检测中的研究进展

碳点是一种具有强荧光、低毒性、荧光波长可调、无光闪烁等特性的新型荧光纳米粒子。经过近年来的发展,碳点的制备方法逐渐多样化,合成过程更加快捷、简便;使其在生化传感、环境检测等领域中得到了广泛应用。该文简述了碳点的特性及制备方法,综述了荧光碳点在金属离子、阴离子、有机小分子及生物大分子检测中的研究进展,最后提出了其发展过程存在的问题并对其应用前景进行了展望。     

生物质基双功能氮掺杂多孔碳在对硝基苯酚还原和苯乙烯氧化中的应用（英文）

大多数催化过程需以金属甚至贵金属作为活性位点,尽管金属基催化剂在很多情况下可以展现出较好的催化性能,但其实际应用受到价格较高、储量有限、组分流失和金属位点烧结等因素的限制.在非金属催化剂中,碳材料由于具有来源丰富、稳定性好以及可调控性强等特点而得到了广泛应用.研究表明,将具有供电子或吸电子特征的异质原子如氮、硼、硫和磷等掺入碳结构中是一种可行的策略,可通过电子结构调控产生缺陷来提高催化性能.其中,氮原子与碳原子的原子半径相近,可有效改善碳的化学惰性,是一种理想的掺杂原子.基于这些认识,各类氮掺杂碳材料,如碳纳米管、碳纳米球、石墨烯、介孔碳、碳纤维等已经被开发出来且显示出令人满意的催化效果.然而,传统氮掺杂碳材料的制备还存在反应条件苛刻、需要使用各类有毒试剂以及制备过程复杂等缺点.近年来,以廉价易得的生物质为原料,通过简单绿色方法合成氮掺杂碳材料,并进一步探索其在更多催化领域如有机催化中的应用得到了广泛关注.对硝基苯酚的催化还原反应和苯乙烯的催化氧化反应一般需要金属催化剂.其中,对硝基苯酚是化学工业中常见的难降解污染物,可对环境和人类健康造成严重威胁.在所有减轻其污染和危害的方法中,从环境和工业角度出发,将其催化还原成对氨基苯酚是最经济的方法.苯乙烯的氧化反应可用于生产各类高附加值化学品,例如环氧苯乙烷是合成增塑剂、香料和药品等的重要中间体.对于这两个反应,开发高效的生物质基碳氮掺杂碳材料作为非金属催化剂仍具有挑战性.本文以价廉易得的萝卜为原料,通过耦合氮掺杂、碳化和氢氧化钾活化过程,采用简单的一步法制备得到了一系列氮掺杂多孔碳(NKC),发现其在对硝基苯酚还原反应和苯乙烯氧化反应中均表现出良好的催化性能.NKC系列催化剂的比表面积、孔体积和N掺杂含量分别为918.9–3062.7 m~2 g~(-1), 1.01–2.04 cm~3 g~(-1)和1.29–15.3 at%.综合表征结果和催化反应结果发现,催化性能与结构参数并不直接相关,而是与催化剂中石墨化氮的含量呈正相关关系.在NKC系列催化剂中, NKC-3-800对于这两个反应的催化反应效果最佳,其催化效果可达到或超过已报道的金属甚至贵金属催化剂.此外,本文还计算了两个反应的各类动力学和热力学参数,并分析了可能的催化反应机理.本文不仅为生物质的高附加值利用提供了新的思路,而且为廉价和丰富的生物质基碳催化剂在有机反应中的进一步应用开辟了更多的可能性.     

水热法一步合成氮掺杂碳点及其应用于Cu(Ⅱ)离子检测

采用水热法以聚乙烯亚胺为原料一步制备氮掺杂荧光碳点。紫外-可见吸收光谱、荧光光谱以及透射电镜显示,所制备的碳点荧光性能优异、分散性好、且无团聚现象。Cu(Ⅱ)对所得的碳点表现出选择性荧光猝灭效果,这种现象可用于Cu(Ⅱ)检测。在0.1 mol/L PBS溶液中,荧光碳点的荧光强度随着Cu(Ⅱ)浓度的增加逐渐减弱。该方法对Cu(Ⅱ)检测的线性范围为50~150 μmol/L,检出限为10 μmol/L。细胞毒性测试结果表明,不同浓度的碳点对细胞活性影响均较小,其细胞毒性低。以上结果说明该碳点能成功检测Cu(Ⅱ)且细胞毒性低,在生物传感方面有潜在应用价值。     

异元素掺杂碳点的制备及其在生物成像中的应用

荧光碳点具有良好的生物相容性和优良的抗光漂白能力,因此碳点在生物荧光成像方面的应用潜力受到广泛关注,但是碳点相对较低的荧光量子产率和缺乏近红外荧光发射的缺陷限制了碳点在荧光成像分析中的应用.随着异元素掺杂对碳点结构和荧光性质的改善,碳点被越来越广泛地用于生物成像.本文对近年来元素掺杂碳点的合成方法、异元素掺杂对碳点光学性质的影响和元素掺杂碳点在成像分析中的进展进行了综述,并对其应用前景进行了展望.     

碳点的功能化及其在食品安全领域的应用

作为新型的传感材料,碳点在过去10年中受到了广泛的关注。由于制备方法相对单一,未经功能化碳点的表面有效传感作用位点的种类受到了限制（多为羧基、羟基、醛基等含氧官能团）,导致其选择性和灵敏度不佳。因此,功能化在开发碳点传感器中扮演了重要的角色。碳点的功能化主要分为两大类：掺杂改性及表面修饰。掺杂改性是在碳点的骨架结构中引入新的元素,一方面能够实现碳点的光学改性,另一方面也可以在其表面形成新的作用位点用于传感。表面修饰是在碳点表面原有结构的基础上,通过共价或非共价的形式与其他功能结构相结合,从而拓展碳点的选择性并提升其灵敏度。本文对近8年来碳点功能化及其在食品安全检测领域应用的相关研究进展进行了系统性的梳理,为开发基于功能化碳点的食品快检设备提供一些新的思路。     

国内光催化研究进展简述

分1975~1985, 1985~1995和1995~2012三个时期简要介绍了国内光催化研究进展, 主要侧重于光催化材料及其改性、应用和反应机理方面的研究进展, 并指出了当前光催化领域存在的一些重要问题和未来的发展趋势, 涉及到光解水、CO₂还原、环境净化和选择性有机合成等方面.     

青蒿素研究进展

青蒿素是目前治疗疟疾的特效药。本文对自青蒿素发现以来的最新研究进展进行了比较详尽的综述。内容包括: 青蒿素的发现及历史, 青蒿素的来源, 青蒿素的全合成,青蒿素的生物合成, 青蒿素衍生物以及植物组织培养生产青蒿素。     

Reactions in droplets in microfluidic channels

Fundamental and applied research in chemistry and biology benefits from opportunities provided by droplet-based microfluidic systems. These systems enable the miniaturization of reactions by compartmentalizing reactions in droplets of femoliter to microliter volumes. Compartmentalization in droplets provides rapid mixing of reagents, control of the timing of reactions on timescales from milliseconds to months, control of interfacial properties, and the ability to synthesize and transport solid reagents and products. Droplet-based microfluidics can help to enhance and accelerate chemical and biochemical screening, protein crystallization, enzymatic kinetics, and assays. Moreover, the control provided by droplets in microfluidic devices can lead to new scientific methods and insights.     

Interpretation of inorganic arsenic metabolism in humans in the light of observations made in vitro and in vivo in the rat

The toxicity of inorganic trivalent arsenic for living organisms is reduced by in vivo methylation of the element. In man, this biotransformation leads to the synthesis of monomethylarsonic (MMA) and dimethylarsinic (DMA) acids, which are efficiently eliminated in urine along with the unchanged form (As_i). In order to document the methylation process in humans, the kinetics of As_i, MMA and DMA elimination were studied in volunteers given a single dose of one of these three arsenicals or repeated doses of As_i. The arsenic methylation efficiency was also assessed in subjects acutely intoxicated with arsenic trioxide (As₂O₃) and in patients with liver diseases. Several observations in humans can be explained by the properties of the enzymic systems involved in the methylation process which we have characterized in vitro and in vivo in rats as follows: (1) production of As_i metabolites is catalyzed by an enzymic system whose activity is highest in liver cytosol; (2) different enzymic activities, using the same methyl group donor (S-adenosylmethionine), lead to the production of mono- and di-methylated derivatives which are excreted in urine as MMA and DMA; (3) dimethylating activity is highly sensitive to inhibition by excess of inorganic arsenic; (4) reduced glutathione concentration in liver moderates the arsenic methylation process through several mechanisms, e.g. stimulation of the first methylation reaction leading to MMA, facilitation of As_i uptake by hepatocytes, stimulation of the biliary excretion of the element, reduction of pentavalent forms before methylation, and protection of a reducing environment in the cells necessary to maintain the activity of the enzymic systems.     

Recent Advances in Analytical Methodology for in vivo Electrochemistry in Mammals

Electrochemistry is one of the most advanced techniques for monitoring neurochemical activities in the living brain because electrochemical approaches bear the advantageous features of high spatial and temporal resolutions, which facilitate its tremendous potential in investigating the highly spatially heterogeneous brain system and the fast dynamics of neurochemical activities. On the other hand, since brain is the most complicated organ in the sense of its numerous kinds of neurochemical species, high selectivity is always required for any analytical methods that approach the brain. In this review, we will discuss various electrochemical methodologies to achieve selective detection of neurochemicals in mammalian brain and the strategies developed mainly by our group towards selective monitoring of both electrochemically active and inactive neurochemicals. At the end, we will discuss possible solutions towards brain mapping of neurochemical species and combination of neurochemical detection strategy with electrophysiology as the direction of future development of electroanalysis in living brain.     

乙基香兰素研究前景

报导了近几十年来国内外关于乙基香兰素的研究进展与动态,并简单介绍了本文作者在该方面所取得的研究成果,参考文献33篇。     

Gemini表面活性剂合成进展

系统总结了近百种Gemini表面活性剂的合成路线和方法,并且按照其结构特点分门别类地进行比较和归纳,对今后Gemini表面活性剂的合成发展方向提出了一些看法,这对促进此类新颖表面活性剂的工业化进程将具有指导意义。     

钙与人体及临床

钙是宏量元素，是人体中含量较高的元素之一，体内99％的钙构成骨骼和牙齿以及维持骨骼结构，1％的钙调节人体重要生理功能。钙的含量过高或过低都与许多疾病有关，只有保持一种平衡状态，才能使机体处于正常环境。     

Trends in education in analytical chemistry

Summary At the session of the WPAC of Fechem on education in analytical chemistry it was concluded that it is now essential to include chemometrics and basic knowledge of computers in all courses on analytical chemistry.

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Tendenzen in der analytisch-chemischen Ausbildung

Zusammenfassung Bei einer Tagung der WPAC über die Lehre auf dem Gebiet der analytischen Chemie wurde bei der Betrachtung neuer Aspekte festgestellt, daß vor allem Chemometrie und Grundkenntnisse in Computertechnik in die Ausbildung aufgenommen werden sollten.

     

AGET ATRP in the Presence of Air in Miniemulsion and in Bulk

Summary: The recently developed initiation system, activators generated by electron transfer (AGET), is used in atom transfer radical polymerization (ATRP) in the presence of a limited amount of air. Ascorbic acid and tin(II ) 2‐ethylhexanoate are used as reducing agents in miniemulsion and bulk, respectively. An excess of reducing agent consumes the oxygen present in the system and, therefore, provides a deoxygenated environment for ATRP. ATRP of butyl acrylate is successfully carried out in miniemulsion and in the presence of air. During polymerization the radical concentration remains constant. The polymerization reaches over 60% monomer conversion after 6 h, which results in polymers with a predetermined molecular weight = 14 000 g · mol⁻¹ and a low polydispersity ( = 1.23). AGET ATRP of styrene is also successful in bulk in the presence of air, as evidenced by linear semi‐logarithmic kinetics, which leads to polystyrene with an of 13 400 g · mol⁻¹ and a low polydispersity index ( = 1.14).

Appearance of miniemulsion before and after the reducing agent ascorbic acid was added (left); and GPC traces representing molecular weights during the AGET ATRP of BA in miniemulsion in the presence of air (right).