β-环糊精诱导的三氧化钼水溶性的增加

报道了由β-环糊精诱导的三氧化钼(MoO₃)水溶性增加及其与β-环糊精浓度的相关性, 认为MoO₃水溶性的增加是由于β-环糊精的加入导致了MoO₃在水中的沉淀-溶解平衡向溶解方向移动. 几个独立的实验证明了由β-环糊精和钼酸根离子(MoO₄^2-)组成的灰蓝色产物的形成. 结果表明: (1) X射线光电子能谱显示, 与MoO₃相比, 灰蓝色产物中钼的3d_5/2和3d_3/2电子轨道的结合能有明显的降低; (2) 在灰蓝色产物中出现了213 nm处的强吸收带(Mo＝O)和775 nm处的宽吸收峰(Mo―O); (3) 由于MoO₄^2-的影响, β-环糊精的质子有很明显的低场漂移. 总之, 我们的工作不仅明确地揭示了β-环糊精和MoO₄^2-之间的分子-离子相互作用, 同时揭示了这种相互作用在改善MoO₃物理性质上的潜在应用价值.     

离子液体1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐在水溶液中的聚集行为

采用等温滴定量热法、静态荧光猝灭法和电导法系统研究了典型离子液体1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Cnmim][BF₄])在水溶液中的聚集行为, 获得了胶束形成的临界胶束浓度(cmc), 摩尔焓变(ΔH_mic), 摩尔吉布斯自由能变(ΔG_mic), 摩尔熵变(ΔS_mic)以及不同浓度时[Cnmim][BF₄]胶束的平均聚集数等基本参数. 发现这类离子液体的聚集为熵驱动, 阳离子的烷基链越长, ΔG_mic越负, 聚集更容易发生. 此外, 结合[C_nmim]X (X=Cl^-, Br^-)的相关研究发现, 阳离子相同时, 体积越大和疏水性越强的阴离子与头基的结合能力越强, 能有效地降低头基之间的静电排斥, 降低cmc, 利于胶束的形成. 对于[C₁₂mim][BF₄], 添加剂β-环糊精(β-CD)的加入可使cmc增大, ΔH_mic和ΔS_mic减小, 而KBF₄则可使cmc和ΔH_mic减小, ΔS_mic增大.     

杉木活性炭吸附处理水溶液中的尼古丁

用不同孔径及化学性质的活性炭对尼古丁水溶液进行吸附研究. 以杉木屑为原料, 分别用氯化锌化学活化法和水蒸气物理活化法制备活性炭, 并分别命名为AC-Z和AC-H. 同时选用椰壳基商品活性炭作为对比吸附剂, 命名为AC-C. 采用比表面积孔径测定分析仪及Boehm滴定法对活性炭进行表征, 分别测定其比表面积、孔径分布和表面官能团含量. 吸附实验主要考虑吸附时间、温度和尼古丁溶液的初始浓度三个因素, 实验数据分析结果表明微孔有利于物理吸附的进行, 而表面酸性官能团及金属原子作为吸附活性位的作用更加重要. 由改变温度对各样品的吸附量影响也能说明活性位在吸附中的作用. AC-Z拥有较多的活性位, 温度变化时尼古丁的吸附量先升高后减小, 这主要是由于适合的温度能加快尼古丁分子的离解并促使其与活性位相结合, 而过高的温度会造成尼古丁分子动能增加, 导致分子间碰撞的机率和强度增大, 使吸附在活性炭表面的尼古丁分子脱落. AC-H和AC-C由较多的微孔和不同程度的活性位组成, 优先发生物理吸附, 并且伴随发生吸附剂表面分子团簇现象, 其吸附趋势与AC-Z相反. 动力学研究表明活性炭对尼古丁的吸附反应非常迅速, 并且符合准二阶动力学程模型. 各热力学参数ΔG⁰, ΔH⁰和ΔS⁰的计算结果表明吸附剂对尼古丁的吸附为吸热和自发性过程.AC-Z和AC-H的ΔH⁰值远低于AC-C, 说明吸附剂表面的活性位对尼古丁分子有强烈的吸引作用, 所以吸附相同数量吸附质分子所需的吸附热更小, 这也说明了活性位在吸附过程中发生作用.     

磁性壳聚糖/Fe3O4/氧化石墨烯吸附剂的制备及其多染料吸附性能

为了提高壳聚糖的多染料吸附性能并使其便于固液分离,采用共沉淀法制备了壳聚糖、磁铁矿纳米颗粒、氧化石墨烯复合磁性吸附剂(CS/Fe₃O₄/GO)。系统的结构表征显示,CS包覆的Fe₃O₄磁性纳米颗粒均匀地分布在GO的表面。CS/Fe₃O₄/GO具有高达42.5 emu·g^-1的室温铁磁性,因此可在外加磁场中实现高效固液分离。研究表明,CS/Fe₃O₄/GO对亚甲基蓝(MB)、甲基橙(MO)和刚果红(CR)等多种染料具有良好的吸附性能,溶液的pH、初始浓度和吸附时间对其多染料吸附性能具有显著影响。在最佳条件下,CS/Fe₃O₄/GO对MB、MO和CR的吸附量分别达到210.6、258.6和308.9 mg·g^-1。CS/Fe₃O₄/GO具有优异的循环利用性能,经5次循环后仍能保留90%以上的原始吸附量。采用吸附等温线和吸附动力学对CS/Fe₃O₄/GO的多染料吸附性能进行了拟合分析,并详细讨论了其吸附机理。     

钴掺杂氮化硼纳米管吸附氯酚类污染物的理论研究

氯酚(CPs)类污染物是形成持久性有机污染物二噁英的先驱物, 具有较强的致畸、致癌和致突变性. 为探索去除或检测这类污染物的新型材料, 应用密度泛函理论研究了(8,0)单壁氮化硼纳米管(BNNT)和Co掺杂的(8,0)单壁氮化硼纳米管(Co-BNNT)对2-氯酚(2-CP)、2,4,6-三氯酚(TCP)、五氯酚(PCP)的吸附行为及作用机制. 结果表明, 与BNNT相比, Co-BNNT费米能级附近出现杂化态, 带隙明显减小. BNNT对2-CP、TCP和PCP呈现物理吸附, 而Co-BNNT对三种氯酚则是化学吸附, 纳米管与分子间发生了明显的电荷转移, 体系态密度在费米能级附近发生了明显变化. Co原子掺杂明显增强了BNNT的电子输运能力, 提高了纳米管对氯酚的吸附活性. Co-BNNT有望是去除或检测氯酚类污染物的潜在资源.     

β-环糊精与18-冠-6超分子包合物的形成、结构和热降解

采用元素分析、¹H核磁共振谱(¹H NMR)和电喷雾电离质谱研究了两个大环主体分子β-环糊精(β-CD)和18-冠-6 (18C6), 结果显示, 二者通过简单地混合形成了计量比为1:1的超分子包合物18C6-β-CD. 基于二维核磁共振谱(ROESY)的分析, 提出了分子间相互作用的可能位点: 18C6更倾向于驻留在β-CD的小口端. 用热重分析和气相色谱飞行时间质谱比较了包合作用前后热降解过程包括降解度和降解产物的差异性, 研究表明, 18C6的存在促使β-CD提前分解, 同时, 由于分子间相互作用, 导致二者分解产物中大碎片的相对含量大幅减小. 这些结果显示, 一个柔性大环分子18C6和一个刚性大环分子β-CD之间通过分子组装可以形成超分子包合物.     

纳米Fe0降解2,4-二氯酚的影响因素及其机理

采用化学还原法制备了纳米Fe⁰, 并研究了不同条件下纳米Fe⁰对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的降解情况, 探讨了纳米Fe⁰降解2,4-二氯酚的反应途径. 结果表明, 纳米Fe⁰对2,4-二氯酚的去除作用包括吸附、脱氯、开环三种机制. 其中脱氯作用是一种界面反应, 发生在氯酚分子被吸附到Fe原子表面之后. 2,4-二氯酚可以脱去一个氯原子生成2-氯酚或4-氯酚, 也可以脱去两个氯原子生成苯酚. 随着氯酚初始浓度的增大, 其相对去除率略有降低, 但绝对降解量有较大提高. 温度不仅影响脱氯速率, 而且影响氯酚的去除途径. 温度较高时脱氯作用占主导地位, 先脱氯后开环, 温度较低时吸附作用占主导地位, 较易发生先开环后脱氯的情况.     

分子印迹β-环糊精聚合物选择性识别水中的双酚A

以双酚A为模板分子, β-环糊精为功能单体, 六亚甲基二异氰酸酯为交联剂, 二甲基亚砜为溶剂, 采用沉淀聚合法合成了分子印迹β-环糊精聚合物. 用傅里叶变换红外光谱仪、 扫描电子显微镜对聚合物的结构进行表征. 从选择性、 吸附容量、 结合特性对吸附剂的性能进行了评价. 底物类似物的机会均等与机会不均等竞争吸附实验证明了β-CD-MIPs对底物的结合容量远大于对类似物的结合容量. 用热力学参数对实验数据进行拟合, 发现β-CD-MIPs对BPA的吸附为自发的放热过程, 温度低对吸附有利.     

四氯合锌酸正九烷铵的晶体结构及热化学性质

合成了四氯合锌酸正九烷铵复合物(C₉H₁₉NH₃)₂ZnCl₄(s) (C₉Zn(s)), 并使用X射线单晶衍射、化学分析以及元素分析确定了其晶体结构和化学组成. 利用其晶体学数据推导了C₉Zn(s)的晶格能U_POT=952.94 kJ·mol^-1. 在298.15 K下, 利用恒温环境溶解-反应热量计测定了C₉Zn(s)在不同质量摩尔浓度下的摩尔溶解焓. 在Pitzer电解质溶液理论基础上确定了C₉Zn(s)的无限稀释摩尔溶解焓Δ_sΗ_m^∞=20.09 kJ·mol^-1, 以及Pitzer焓参数组合(4β_C9H19NH3,Cl^(0)L+2β_Zn,Cl^(0)L+θ_C9H19NH3,Zn^L)和(2β_C9H19NH3,Cl^(1)L+β_Zn,Cl^(1)L)的值.     

分子动力学模拟研究结构金属镁离子在GSK-3β激酶磷酸化中的作用

糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶, 调节糖原合成酶的活性, 并在生物体内的多条信号通路中发挥作用. GSK-3β是糖尿病, 肿瘤, 急性炎症, 早老性痴呆等多种复杂疾病的药物作用靶标.Mg²⁺是GSK-3β激酶的保守结构金属离子, 与三磷酸腺苷(ATP)分子作用, 在激酶的磷酸化中扮演重要的角色,本文阐明了两个Mg²⁺离子(Mg²⁺_I , Mg²⁺_II)在激酶磷酸化中的作用: Mg²⁺稳定GSK-3β与ATP的构象. 缺乏Mg²⁺离子, GSK-3β结构的柔性增强, 同时ATP的构象发生改变, 相对Mg²⁺_II离子而言, Mg²⁺_I离子在磷酸化反应中的作用更突出, 但Mg²⁺_II离子也是必不可少的, 如果没有Mg²⁺_II离子, Lys183 无法独立稳定ATP的合适构象. 当两个Mg²⁺离子都不存在时, ATP形成分子内的氢键, 成为一种折叠的构象.     

乙二胺改性磁性壳聚糖纳米粒子对酸性染料的吸附特性

利用乙二胺改性磁性壳聚糖纳米粒子(EMCN)吸附酸性橙7 (AO7)和酸性橙10 (AO10). EMCN制备时先通过在由环已烷/正已醇、壳聚糖和铁盐组成的反相微乳体系中加NaOH溶液沉淀剂, 得到磁性壳聚糖纳米粒子, 再经乙二胺改性以增加氨基含量和提高吸附容量. 透射电镜表明, EMCN分散良好, 粒径15-40 nm. 吸附实验表明, AO7和AO10最佳吸附分别在pH 4.0和pH 3.0. EMCN具有粒径小和高表面活性, 因此吸附速率快. 吸附平衡符合Langmuir模型, AO7和AO10的最大吸附容量分别为3.47和2.25 mmol·g^-1. 热力学分析表明吸附过程放热, 且能自发进行. EMCN可用NH⁴OH/NH⁴Cl (pH 10.0)溶液再生并可重复使用.     

乙醇对环糊精葡萄糖基转移酶催化作用的影响

采用紫外吸收光谱法测定了乙醇、环已烷与β-环糊精包合反应稳定常数及自由能变化, 确定乙醇与β-环糊精的包合反应稳定常数K_s=4.71 L/mol, ΔG=-3.84 kJ/mol; 环己烷与β-环糊精包合反应的K_s=19.56 L/mol, ΔG=-7.37 kJ/mol. 环己烷与β-环糊精的结合能力大大高于乙醇, 故用乙醇提高其产率的机理不同于传统工艺中所添加的环己烷. 通过测定乙醇对环糊精葡萄糖基转移酶催化作用的影响进一步探究其作用机理. 结果表明, 乙醇不仅能提高环糊精葡萄糖基转移酶环化作用的活力, 并在一定程度上阻止对转化环糊精有抑制作用的小分子糖的形成, 还可以减轻环糊精葡萄糖基转移酶对环糊精的水解及偶合作用, 从而提高环糊精的产率.     

声电协同氧化2-氯酚的机理及动力学研究

为提高有机物的降解效率, 提出了超声波协同电催化的集成一体化反应体系. 在声电协同反应器中, 研究了2-氯酚(2-CP)的去除效果, 探讨了声电协同工艺降解2-CP的机理, 建立了声电协同作用的动力学模型. 降解途径研究表明, 2-CP降解经历了羟基对位氧化、开环分解、形成小分子有机酸等过程. 数据拟合显示, 在电流密度20 mA·cm^-2、声频率20 kHz、声强0.27 W·cm^-2、2-CP初始浓度200 mg·L^-1等实验条件下, 声电协同氧化2-CP表观速率常数表示的增强因子达1.324, 表明协同效应存在. 根据反应动力学方程和Langmuir表面吸附理论, 推导出的动力学模型, 能较准确地描述声电协同体系中2-CP的初期降解情况, 模型数值解与实验值总体吻合良好, 模型参数取值与反应条件相关联.     

含咔唑生色团的有机芳香杂环分子的二阶非线性光学性质

采用密度泛函理论B3LYP/6-31G^*方法, 对一系列含咔唑生色团的有机芳香杂环分子进行结构优化, 并采用有限场(FF)和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法在6-311G^**水平上探讨了体系的二阶非线性光学(NLO)性质和电子光谱. 结果表明, 咔唑取代基推或拉电子能力的改变和引入芳香杂环对研究分子的极化率α和二阶NLO系数β值都有较大影响. 当取代基分别连有拉电子硝基和推电子羟基, 以及引入呋喃杂环都可以使体系分子的β值随分子的最大吸收波长λ_max的增大而减小(蓝移). 该系列化合物兼具有很大的二阶非线性响应与良好的透光范围, 避免了“非线性-透光性”矛盾, 可能在非线性材料领域中有很大的潜在应用价值.     

聚乙烯亚胺改性氧化石墨对水中Cr(Ⅵ)的吸附

通过对石墨氧化、酯化,将聚乙烯亚胺耦合接枝到氧化石墨表面,制备聚乙烯亚胺改性氧化石墨(PEI-GO).通过FTIR、XRD、TEM、RS和XPS等对合成材料进行表征,并研究了其对水中的Cr(Ⅵ)吸附和脱附性能.表征结果表明,聚乙烯亚胺成功嫁接到氧化石墨上,其氨基含量为4.36 mmol·g^-1.PEI-GO对水中Cr(Ⅵ)具有很好的吸附性能,吸附等温线符合Freundlich方程,吸附动力学可用拟二级动力学方程来描述.PEI-GO对水中Cr(Ⅵ)的吸附随pH的升高而降低.阴离子的存在降低吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附,不同阴离子的影响大小顺序为PO₄^3- >SO₄^2- >NO^3- >Cl^-.XPS结果表明,PEI-GO对Cr(Ⅵ)的去除是吸附-化学还原耦合作用的结果.经4次脱附再生循环,PEI-GO对Cr(VI)仍具有较高吸附量,表明该吸附剂再生性好,可循环使用.     

改性硅藻土负载亚铁氰化铜复合物的制备及其对Cs+的吸附性能

采用水热法、以氯化铝为铝源对硅藻土(De)进行改性,通过浸渍法将亚铁氰化铜(KCuHCF)纳米颗粒负载于改性De表面,制备出γ-AlOOH/De-KCuHCF和γ-Al₂O₃/De-KCuHCF两种复合吸附剂,对所制备的吸附剂进行了表征,并研究了其对Cs⁺的吸附性能。结果表明,所制备吸附剂具有优异的Cs⁺吸附性能,γ-AlOOH/De-KCuHCF和γ-Al₂O₃/De-KCuHCF最高吸附容量分别可达75.44、84.02 mg·g^-1,γ-Al₂O₃/De-KCuHCF对模拟卤水中Cs⁺的吸附率高达97.55%;以3 mol·L^-1 NH₄NO₃为脱附剂,经3级连续脱附后,γ-Al₂O₃/De-KCuHCF的Cs⁺脱附率可达81.88%,经过5次吸附-脱附循环后仍保持了较高的吸附量。     

磁性壳聚糖复合微球的制备及其Cu2+吸附性能

以球磨后的粉煤灰磁珠（MS）颗粒为磁核,通过溶胶凝胶法和反相微乳液法依次包覆SiO₂和壳聚糖（CS）,制备了MS@SiO₂@CS磁性微球。利用扫描电镜及能量色散谱仪、热重分析仪、红外光谱仪、X射线衍射仪、振动样品磁强计对所得样品的结构和磁性进行了系统表征。结果表明,磁珠颗粒表面实现了逐层包覆,较均匀的分散于壳聚糖基体中,MS@SiO₂@CS微球的比饱和磁化强度可达7.04 emu·g^-1。Cu²⁺离子吸附实验表明,所得磁性壳聚糖微球对Cu²⁺具有良好的吸附能力,最大吸附量可达11.08 mg·g^-1;而且可通过磁选法高效固液分离。吸附动力学研究表明,MS@SiO₂@CS微球对Cu²⁺离子的吸附符合准二级动力学模型,以化学吸附为主。     

一个与吸附剂浓度有关的Langmuir等温式

实验测定了不同吸附剂浓度下, 高岭土对Pb(II)和Cu(II)的吸附作用, 结果表明存在明显的吸附剂浓度效应, 即吸附等温线随吸附剂浓度升高而降低. 采用传统的Langmuir 吸附等温式对实验数据进行拟合表明, 此等温式可准确地描述给定吸附剂浓度下的吸附结果, 但不能预测其吸附剂浓度效应. 根据表面组分活度(SCA)模型, 假设吸附剂颗粒间存在相互作用, 吸附剂表面吸附位的活度系数不等于1, 而应为吸附剂浓度的函数, 推导出了一个与吸附剂浓度有关的Langmuir (Langmuir-SCA)方程. 运用高岭土吸附Pb(II)和Cu(II)以及文献中蛭石吸附Zn(II)和Cd(II)、咖啡吸附Pb(II)的实验数据检验方程的适用性, 结果表明Langmuir-SCA方程可准确地描述所观察到的吸附剂浓度效应. 方程的两个内禀参数, 热力学平衡常数(K_eq)和特征饱和吸附量(Γ_m⁰), 与吸附剂浓度无关, 并可由吸附实验数据拟合求得.     

邻甲苯胺修饰的超高交联吸附树脂对氯酚的吸附研究

通过后交联反应和化学修饰制备了邻甲苯胺修饰的超高交联吸附树脂(OTMR),对其结构性质进行了表征。通过吸附动力学实验和等温吸附实验,探讨了OTMR对溶液中4-氯酚(4-CP)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)和2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)的吸附性能。实验结果表明,OTMR树脂具有较高的的比表面积和较丰富的微孔,对3种氯酚均具有良好的吸附性能。OTMR树脂对3种氯酚的吸附动力学过程符合准一级动力学方程,颗粒内扩散和液膜作用均是吸附速率的控制步骤。OTMR对4-CP和2,4-DCP以氢键、π-π作用形成的物理吸附为主;而对2,4,6-TCP的吸附过程还存在化学键形成的化学吸附作用。Langmuir等温方程能较好地拟合OTMR对3种氯酚的吸附等温线。OTMR对4-CP和2,4-DCP的吸附是自发、放热、熵减小的过程;而对2,4,6-TCP的吸附为自发、吸热、熵增加的过程。     

CS-CMC聚合物电解质膜的制备及在电生成FeO42-中的应用

以戊二醛为交联剂, 制备了壳聚糖(CS)-羧甲基纤维素(CMC)聚合物电解质膜. 用电子显微镜观察其表面形貌. IR分析表明该聚合物薄膜含有COOH, NH₃⁺官能团, 具有两性离子的特征. 与CS膜或CMC膜相比, 该膜能稳定存在于酸碱溶液中. 膜特性研究表明CS-CMC聚合物电解质膜具有离子交换和选择性渗透能力, 可作为隔膜电解制备高铁酸盐.