以卟啉为前驱体制备的M-N-C(M=Co,Fe,Mn)催化剂中不同过渡金属中心对催化乙苯氧化反应的影响（英文）

近年来,过渡金属氮碳材料由于其廉价、高效与持久耐用的性质得到广泛研究,被视为钯基催化剂的良好替代品.除了可应用于电催化领域,过渡金属氮碳材料还可作为有机反应催化剂,并显示出良好的催化性能.金属卟啉化合物因其高效模拟自然酶的仿生催化功能而闻名,然而在均相催化体系中其难回收、易自我氧化失活的缺点大大阻碍了其实际应用.对金属卟啉进行热处理是提高其催化性能与稳定性的有效方法.此外,作为内部含有金属-氮配合键的含碳大环化合物,金属卟啉是一步合成金属氮碳材料的良好前驱体.本课题组已证明以金属钴卟啉作为前驱体制得的金属氮碳催化剂具有良好的催化乙苯氧化性能.在此基础上,本文采用含有不同过渡金属中心的四苯基金属卟啉(四苯基钴卟啉、四苯基铁卟啉和四苯基钴卟啉)为前驱体,通过无模板法热处理制备了过渡金属氮碳催化剂M-N-C(M=Co,Fe,Mn),考察不同过渡金属中心对催化剂性能的影响.所得催化剂采用N_2吸附-脱附、热重(TG)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱进行了表征.N_2吸附-脱附结果表明,所得M-N-C材料具有不同的比表面积与孔道结构,其中Co-N-C催化剂比表面积最大.TG显示,不同金属卟啉的失重情况不同,四苯基钴卟啉失重最多,四苯基铁卟啉次之,四苯基锰卟啉失重最少.从TEM和Raman结果可见,所得不同金属氮碳材料具有不同的石墨化程度,其中Co-N-C材料具有明显的石墨化层状碳结构,石墨化程度最高,Fe-N-C材料次之,而Mn-N-C材料中的碳主要呈片状无定形状态,表明其石墨化程度最低.这可能是不同过渡金属中心在加热过程中对卟啉结构碳化过程催化效果不同所致,其中钴中心对卟啉结构碳化过程的催化效果最佳.另外,考察了该M-N-C催化剂在无溶剂条件下催化分子氧选择性氧化乙苯的性能.结果发现,不同金属中心的M-N-C催化剂表现出不同的催化性能.这可能归因于金属种类的不同、所得催化剂碳氮结构的差别以及金属中心与氮碳结构的协同效应.此外,这些M-N-C材料作为多相催化剂在以氧气为氧源的无溶剂选择性氧化乙苯反应中表现出良好的催化性能,且多次使用后没有明显的活性损失,具有良好的回收使用性能.     

理论探究水溶液条件对TMNxCy催化氮还原性能的增强机制

在电化学氮还原(NRR)合成氨过程中, 为了认识真实水环境对过渡金属掺杂氮碳材料催化NRR活性的影响, 并筛选出实际催化性能最佳的构型, 本研究通过密度泛函理论(DFT)和从头算分子动力学(AIMD)相结合的方法, 对一系列不同配位形式的过渡金属掺杂氮碳催化剂(TMN_xC_y, TM=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn; x=1~4; y=4–x, 总共40种构型)催化NRR的热力学稳定性和实际氮还原催化活性进行了系统研究. 计算结果表明, 本工作所研究的40种催化剂结构均具有较高的热力学稳定性, 可作为实际的NRR候选催化剂. 其中, 利用隐性+显性水溶剂模拟真实水环境时, 过渡金属V掺杂形成的VN₃C₁结构催化NRR酶机制过程的最大吉布斯自由能变值仅为0.35 eV (在U=0 V vs. RHE时), 表现出最佳的NRR催化性能. 总体而言, 本研究采用DFT与AIMD相结合的方法, 深入地阐述了TMN_xC_y催化剂的实际NRR催化过程, 为实验过程做出了更为贴切的理论预测.     

应用于氧还原反应的非贵金属原子分散级金属-氮-碳催化剂的设计

为了进一步实现质子交换膜燃料电池(PEMFC)能量转化技术的大规模开发和应用, 提高催化剂的成本效益是先决条件. 目前, 与铂族等贵金属基催化剂相比, 原子分散的金属-氮-碳(M-N-C)催化剂也在提高活性位点密度、 原子利用率和催化活性等方面表现出巨大的潜力, 是最有望代替铂基催化剂的首选材料. 在原子分散M-N-C催化剂的制备过程中, 获得活性位点均匀分散且结构体系最优化是挑战性问题. 基于此, 我们重点研究了各种有利于原子分散的M-N-C催化剂的制备方法, 以及不同催化剂中原子的化学环境调控对催化位点的影响. 本文从M-N-C催化剂的合成与表征、 反应机理、 密度泛函理论计算等方面进行了深入的探讨, 着重讨论了双金属位点、 原子簇结构和杂原子对催化位点的化学环境调控. 最后, 提出了原子分散M-N-C催化剂大规模应用存在的问题及进一步优化的发展方向.     

壳聚糖固载的四苯基钴卟啉催化空气氧化环己烷

 将金属卟啉吸附固载到壳聚糖上,在室温下制备了壳聚糖四苯基钴卟啉催化剂,并用紫外光谱技术测定了四苯基钴卟啉的固载量. 在未加入任何溶剂和还原剂的条件下,研究了壳聚糖四苯基钴卟啉催化空气氧化环己烷的性能. 在418 K和0.8 MPa的空气压力下,壳聚糖四苯基钴卟啉能够很好地催化空气氧化环己烷,环己烷转化率为11%,相应的主产物环己醇和环己酮的选择性为87%,转化数为2.9×105,与未固载的四苯基钴卟啉相比,其催化性能大大提高,环己烷转化率和转化数分别提高了10倍和27倍. 研究结果表明: 壳聚糖对四苯基钴卟啉不仅有明显的保护作用,使之免遭氧化破坏,而且还有重要的助催化作用.     

Cu-bipy-BTC衍生碳基材料的制备及其氧还原电催化性能

制备高效、廉价的氧还原(ORR)电催化剂是燃料电池的技术关键. 本文采用水热法制备出前驱体金属有机骨架化合物（MOF：Cu-bipy-BTC,bipy=2,2′-联吡啶,BTC=均苯三甲酸）后,再高温煅烧得到碳基材料MOF-800. 采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、氮气吸附/脱附等温线和X射线光电子谱表征了材料的形貌和结构特征;采用线性扫描伏安曲线、i-t曲线等考察了材料的氧还原催化性能. 结果表明,与前驱体Cu-bipy-BTC相比,MOF-800含有大量的微孔(0.5 ~ 1.3 nm),为铜、氮掺杂多孔碳. MOF-800的电荷转移阻抗为10.6 Ω,比Cu-bipy-BTC降低了97.2%,具有优良的导电性. MOF-800具有优异的ORR催化性能,其起始电位约为-0.04 V(vs. Ag/AgCl),其电子转移数接近4. 铜、氮掺杂的多孔碳结构导电性好,高含量的吡啶氮、吡咯氮和石墨氮提供了大量催化活性位点(C-N, Cu-N_x),是MOF-800具有高氧还原电催化性能的主要原因. 本研究可为煅烧Cu-bipy-BTC制备碳基材料用于燃料电池修饰阴极提供技术支撑与理论依据.     

高分子多糖载体对四苯基金属卟啉催化性能影响

在壳聚糖四苯基金属卟啉中, 氨基或羟基可能对金属卟啉的稳定性和催化活性起重要作用. 为探索这两类基团的作用效果差异, 并调查具有类似壳聚糖结构的纤维素作为载体, 对金属卟啉的保护以及羟基的协助催化作用, 制备了纤维素四苯基铁、钴和锰卟啉. 研究了纤维素四苯基铁、钴和锰卟啉催化空气氧化环己烷的能力, 并与相应的壳聚糖金属卟啉比较. 在418 K和0.8 MPa的空气压力下, 纤维素四苯基铁(钴或锰)卟啉均只能作一次性催化而耗尽; 所获得的醇酮选择性均低于相应的壳聚糖四苯基金属卟啉. 研究结果表明: 纤维素对四苯基铁、钴和锰卟啉没有明显的保护作用, 羟基对其催化环己基过氧化氢的协助分解作用也比较小. 壳聚糖对金属卟啉有很强的保护作用, 氨基有较强的协助金属卟啉催化环己基过氧化氢分解的能力, 使醇酮选择性提高.     

具有不同长度碳链的不对称四苯基卟啉及其金属配合物的合成

叶绿素、血红素、维生素B_(12)等都是不对称的金属卟啉类化合物叫,1975年Anton等首次合成了几种不对称取代四苯基卟啉及其金属配合物.其后,Leznoff,Molinaro等也发表了有关工作.我们模拟叶绿素的结构合成了三个系列13个具有不同长度碳链的单取代四苯基卟啉及其铜、锌、钴、镍等金属配合物(图1).用元素分析、红外光谱、可见吸收光谱和核磁共振谱等表征了它们的可能结构.     

非贵金属氧还原催化剂的研究进展

开发可替代铂的非贵金属催化剂是今后燃料电池催化剂的重要发展方向,本文结合课题组研究的工作,总结了近年来非贵金属在氧还原催化方面的研究进展。并着重从材料合成和机理两个方面分析了目前在开发过渡金属氧化物、含过渡金属的氮掺杂碳材料和杂原子掺碳材料中存在的问题,提出了这些非金属催化剂今后的研究重点和努力方向。     

卟啉化合物的研究 Ⅵ.双环双金属钴卟啉的合成

金属卟啉配合物对氧还原反应有良好的电催化活性,是一种高效的氧还原反应催化剂.查全性等的研究表明,四对甲氧苯基钴卟啉配合物对氧还原反应有很好的电催化活性和稳定性,是适用于广泛pH范围的氧化还原反应催化剂.Collman等发现双环双金属卟啉配合物比单环单金属卟啉的催化活性好,这可能是由于两个卟啉环和两个中心金属离子协同作用的结果.Collman和Anson等合成了一系列“面-面”双环双金属卟啉配合物,并用于催化氧还原反应,发现它们可催化氧还原的四电子反应,将氧分子直接还原成水,可极大限度地     

高分散钴氮共掺杂碳纳米纤维氧还原催化剂

过渡金属氮掺杂碳基催化剂已成为替代铂基氧还原反应(ORR)电催化剂的理想选择。本文通过静电纺丝技术制备了高比表面、高度分散的钴原子配位氮掺杂的碳纳米纤维催化剂(Co-N/C)。X射线衍射(XRD)和高分辨率透射电镜(HRTEM)结果证实Co元素高度分散于制备的Co-N/C催化剂中。X射线光电子能谱结果表明N元素主要以吡啶N和石墨N形式存在。该Co-N/C催化剂对ORR反应呈现出较高的电催化活性,其氧还原起始和半波电位分别为0.92 V和0.80 V(相对于标准氢电极),接近于商业化Pt/C催化剂的性能。以制备的Co-N/C催化剂作为阴极,25℃下锌空气燃料电池的开路电位1.54 V、最大功率密度达到了190 m V·cm~(-2)表明该催化剂具有良好的应用前景。     

Gas-Chromatographie von Tl, Se, Te, Hg, As, Sb, Bi, Sn als Phenylverbindungen

Zusammenfassung Die Phenylverbindungen von Thallium, Selen, Tellur, Quecksilber, Arsen, Antimon, Wismut und Zinn sind zur gas-chromatographischen Analyse dieser Elemente geeignet. Sie entstehen bis auf Thalliumtriphenyl quantitativ beim Umsatz der aus saurer Lösung extrahierten Diäthyldithiocarbamidate mit magnesiumorganischen Verbindungen. Gas-chromatographisch lassen sich die Phenylverbindungen aller acht Elemente mit einer Säule unter Verwendung eines Temperaturprogramms trennen. Im Falle des Quecksilberdiphenyls konnte keine vollständige Elution erreicht werden.Vortrag anläßlich der Tagung Euroanalysis I, 28. 8.–1. 9. 1972 in Heidelberg.     

Bestimmung von Fe, Co, Cu, Zn, Se, Rb und Cs in NBS-Ochsenleber, Blutplasma und Erythrocyten durch INAA und AAS

Zusammenfassung Der Gehalt von Fe, Co, Cu, Zn, Se, Rb und Cs wurde in Blutplasma und in Erythrocyten von sechs Normalpersonen mittels der instrumentellen Neutronenaktivierungsanalyse und der flammenlosen Absorptionsspektrometrie (Cu) bestimmt. Zur Überprüfung der Richtigkeit wurde der NBS-Standard 1577, Ochsenleber, verwendet. Die erhaltenen Resultate für Elemente mit höheren Gehalten (Fe, Cu, Zn) liegen weitgehend im Bereich der bisher veröffentlichten Daten. Bei Elementen mit kleineren Gehalten (Co, Se, Rb, Cs) liegen unsere Werte in dem unteren Bereich oder darunter. Für diese Elemente wurden in Blutplasma und in Erythrocyten (hier bezogen auf Trockenmasse) die folgenden Mittelwerte ermittelt: Für Co 0,22 ±0,14 ng/ml, 0,59±0,23 ng/g, für Se 103±18 ng/ml, 401±29 ng/g, für Rb 167±36 ng/ml, 12,1±2,5 g/g und für Cs 0,88±0,18 ng/ml, 13,0±5,7 ng/g.

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Determination of Fe, Co, Cu, Zn, Se, Rb and Cs in NBS Bovine Liver, blood plasma and erythrocytes by INAA and AAS

Summary The content of the above elements has been determined in blood plasma and in erythrocytes of six normal persons by instrumental neutron activation analysis and flameless atomic absorption spectrometry (Cu). The over-all accuracy of these techniques was checked by using the NBS standard 1577, Bovine Liver. The results obtained for elements of higher content (Fe, Cu, Zn) are essentially in the range of other published data. However, our results for elements occurring with lower contents (Co, Se, Rb, Cs) are in agreement with the lowest values of the published data and in some cases they are even significantly below these. For these elements, the following contents have been determined in blood plasma and in erythrocytes (here related to dry weight): for Co 0.22±0.14 ng/ml and 0.59±0.23 ng/g, for Se 103±18 ng/ml and 401±29 ng/g, for Rb 167 ±36 ng/ml and 12.1±2.5 g/g and for Cs 0.88 ±0.18 ng/ml and 13.0±5.7 ng/g, respectively.

Diese Arbeit wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert.Dem Kernforschungszentrum danken wir für den Erlaß der Bestrahlungskosten.Herrn Dr. med. K. Spenger sind wir für die Mitwirkung bei der Blutentnahme und für wertvolle Diskussion dankbar.     

Simultaneous determination of seven elements (Cl, K, Ca, Br, Fe, Cu, Zn) in blood serum by PIXE

Summary Proton induced X-ray emission (PIXE) Spectra have been obtained for the blood serum of several old-age subjects by using the Van de Graaff accelerator of Catania University. The concentration levels of Cl, K, Ca, Br, Fe, Cu, Zn have been determined simultaneously within 2 min by using 5 l of blood serum. Good agreement with literature data has been found.

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Simultanbestimmung von sieben Elementen (Cl, K, Ca, Br, Fe, Cu, Zn) im Blutserum mit Hilfe von PIXE

Zusammenfassung Mit Hilfe des Van de Graaff-Beschleunigers der Univ. Catania wurden PIXE-Spektren vom Blutserum mehrerer alter Personen aufgenommen. Mit einer Probe von 5 l konnten die obigen sieben Elemente innerhalb von 2 min bestimmt werden. Die Übereinstimmung mit Literaturangaben war gut.

     

Thick target yields and analytical sensitivities for reactions induced with 12-mev-protons on Ti, Fe, Zn, Ge, Zr, Nb, Pd, Ta, and W

Summary Thick target yields and analytical sensitivities for reactions induced with 12-MeV-protons on titanium, iron, zinc, germanium, zirconium, niobium, palladium, tantalum, and tungsten have been measured. The proton energy of 12 MeV seems to be the best compromise with regard to the sensitivity and to the occurrence of primary interference reactions. The results obtained show that in an irradiation with a beam current of 5 A for 5 h, using individual postirradiation radiochemical separations and counting the indicator radionuclides with a well-type 3x3 NaI crystal, titanium, zinc, germanium, zirconium, and niobium can be detected at the ppb level, iron, palladium, and tungsten at the 10 ppb level, while tantalum can be detected only at the ppm level.

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Dicke-Target-Ausbeuten und analytische Empfindlichkeiten bei Aktivierung von Ti, Fe, Zn, Ge, Zr, Nb, Pd, Ta und W mit 12-MeV-Protonen

Zusammenfassung Dicke Targets von den natürlichen Elementen Titan, Eisen, Zink, Germanium, Zirkon, Niob, Palladium, Tantal und Wolfram wurden mit Protonen einer Energie von 12 MeV bestrahlt und aus den anschließend gemessenen absoluten Aktivitäten wurden Dicke-Target-Ausbeuten und analytische Empfindlichkeiten ermittelt. Die Protonen-Energie von 12 MeV erscheint bezüglich der Empfindlichkeit und primärer Interferenz-Reaktionen als bester Kompromiß. Die Ergebnisse zeigen, daß eine 5stündige Bestrahlung mit einem Protonen-Strom von 5 A, verbunden mit nachfolgenden individuellen Trennungen und Messung der Indicatorradionuklide mit einem 3x3 NaJ-Bohrloch-Detektor, die Bestimmung von Titan, Zink, Germanium, Zirkon und Niob im ppb-Bereich, von Eisen, Palladium und Wolfram im 10 ppb-Bereich, jedoch von Tantal nur im ppm-Bereich gestattet.

     

Ansatz zur simultanen Bestimmung von Na, K, Mg, Ca, Li, Fe, Cu und Zn in Humanserum mit einem Gleichstromplasma

Ohne Zusammenfassung

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Simultaneous determination of Na, K, Mg, Ca, Li, Fe, Cu and Zn in human serum using a direct current plasma

     

Beneficial Effects of Epigallocatechin-3-O-Gallate,Chlorogenic Acid,Resveratrol, and Curcumin on Neurodegenerative Diseases

Many observational and clinical studies have shown that consumption of diets rich in plant polyphenols have beneficial effects on various diseases such as cancer, obesity, diabetes, cardiovascular diseases, and neurodegenerative diseases (NDDs). Animal and cellular studies have indicated that these polyphenolic compounds contribute to such effects. The representative polyphenols are epigallocatechin-3-O-gallate in tea, chlorogenic acids in coffee, resveratrol in wine, and curcumin in curry. The results of human studies have suggested the beneficial effects of consumption of these foods on NDDs including Alzheimer’s and Parkinson’s diseases, and cellular animal experiments have provided molecular basis to indicate contribution of these representative polyphenols to these effects. This article provides updated information on the effects of these foods and their polyphenols on NDDs with discussions on mechanistic aspects of their actions mainly based on the findings derived from basic experiments.     

Extraction-flame atomic absorption determination of microtraces of copper, zinc, nickel, cobalt, manganese and iron in some alkali salts

Summary The microtrace content of Cu, Zn, Ni, Co, Mn and Fe in NaClO₄, KCl, KOH and KAl(SO₄)₂ · 12 H₂O is determined by flame atomic absorption spectrometry after preceding preconcentration of the traces using the extraction system PMBP/MIBK. It is proved that the salt matrix does not affect the quantitative extraction of the traces. The method permits the determination of the traces in the concentration range of 10^–3–10^–6% with good precision (variation coefficient 2–8%) and accuracy.

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Extraktions-Flammenatomabsorptions-Bestimmung von Mikrospuren von Cu, Zn, Ni, Co, Mn und Fe in Alkali-Salzen

Zusammenfassung Der Mikrospurengehalt von Cu, Zn, Ni, Co, Mn und Fe in NaClO₄, KCl, KOH, und KAl(SO₄)₂ · 12H₂O wurde durch Flammenatomabsorption nach Extraktionsanreicherung mit einer 1-Phenyl-3-methyl-4-benzoylpyrazolon-5 (PMBP)-Lösung in MIBK bestimmt. Die Salz-Matrix weist keinen störenden Einflu\ auf die quantitative Extraktion der Elementspuren auf. Die Bestimmung der Spuren im Konzentrationsgebiet von 10^–3–10^–6% erfolgt mit guter PrÄzision (Variationskoeffizient 2–8%) und Richtigkeit.

     

Direktbestimmung von Cu, Fe, Zn, Ca, Mg und Na im Serum mittels ICP-Emissionsspektralanalyse

Zusammenfassung Die Anwendung der ICP-Emissionsspektralanalyse für die direkte Bestimmung von Cu, Fe, Zn, Ca, Mg und Na in menschlichem und tierischem Blutserum wird beschrieben. Aufgrund der hohen Anregungstemperatur in einem Plasma treten dabei die von der konventionellen Atomabsorptionsspektroskopie her bekannten chemischen Interferenzen nicht auf, so daß mit geringen Probenmengen (max. 1 ml Serum für den Nachweis dieser 6 Elemente) ein sehr empfindlicher und sehr gut reproduzierbarer Nachweis möglich ist.

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Direct determination of Cu, Fe, Zn, Ca, Mg, and Na in serum by means of ICP-emission spectrometry

Summary The application of ICP-emission spectroscopy for the determination of Cu, Fe, Zn, Ca, Mg and Na in human and animal serum is described. Due to the very high excitation temperature in a plasma the well known chemical interferences in atomic absorption spectroscopy do not appear in this technique. It is possible to carry out very sensitive and very well reproducible measurements on very small amounts of the sample (the total sample consumption for the determination of the above mentioned six elements is less than 1 ml).