固酶氮掺杂碳纳米复合物基燃料电池性能

利用掺杂氮介孔材料(NDMPC)和羧甲基壳聚糖(CMCH)机械共混的纳米复合物作为固酶载体,以滴涂-干燥法分别制备了固定漆酶(Lac)阴极和固定葡萄糖氧化酶阳极,组装了有Nafion离子交换膜的葡萄糖/O₂酶燃料电池.固定漆酶电极作为燃料电池阴极和氧电化学传感器的性能以结合旋转圆盘电极技术的循环伏安法、线性扫描伏安(LSV)法以及计时电流法进行表征,同时使用紫外-可见分光光度法和石墨炉原子吸收光谱法研究酶分子在电极表面的构型和估算电极表面载体对酶的担载量.测试结果表明:固酶阴极在无电子中介体时可以实现漆酶活性中心T₁与导电基体之间的直接电子迁移(表观电子迁移速率为0.013 s^-1),而且具有较小的氧还原超电势(150 mV).通过进一步定量比较分子内电子传递速率(1000 s^-1)、底物转化速率(0.023 s^-1)以及前述酶-导电基体间电子迁移速率,可以发现此电极催化氧还原循环受制于酶-电极之间的电子迁移过程;这种电极对氧的传感性能良好:低检测限(0.04 μmol·dm^-3)、高灵敏度(12.1 μA·μmol^-1·dm³)和良好的对氧亲和力(K_M = 8.2 μmol·dm^-3),这种固酶阴极还具有良好的重现性、长期使用性、热稳定性和pH耐受性.组装的生物燃料电池的开路电压为0.38 V,最大能量输出密度为19.2 μW·cm^-2,最佳工作条件下使用3周后输出功率密度仍可保持初始值的60%以上.     

PO43-掺杂Bi2O2CO3/Bi0的制备及其可见光催化性能

构建氧空位以及附着金属单质Bi(Bi⁰)是增强半导体材料光吸收性能、促进半导体光生载流子分离的有效方法。通过简单的共沉淀法及氢气热还原成功制备了PO₄^3-掺杂Bi₂O₂CO₃附着Bi⁰(Bi-P-BOC)的可见光催化剂,并对其在可见光下催化降解氧氟沙星(OFX)的性能及机理进行了研究。材料表征结果表明BOC随着PO₄^3-的均匀掺杂,可见光吸收能力增强,表面缺陷增多,比表面积增大。而随着氢气热还原,BOC表面形成Bi⁰的同时也原位构建了大量的氧空位。可见光催化性能测试表明,Bi-P-BOC可以在180 min内降解约85%的OFX,降解速率为0.013 0 min^-1,是BOC降解速率的8倍。Bi-P-BOC光催化降解机理表明其具有更好的可见光吸收能力,Bi⁰以及氧空位的存在促进了光生载流子的分离,h⁺是其...     

水合铵硼氧酸盐及其饱和溶液的FTIR和Raman光谱研究

研究了NH₄B₅O₈·4H₂O和(NH₄)₂B₈O₁₃·6H₂O及其饱和溶液于20℃的FTIR和Raman光谱,对振动频率进行了归属.根据振动光谱特征,预测(NH₄)₂B₈O₁₃·6H₂O中所含基本结构单元为[B₇O ₁₁(OH)·B(OH)₃]^2-.首次将Raman光谱中516cm^-1处的强散射峰归属为这一多聚硼氧配阴离子的对称脉冲振动峰,并对以上2种铵硼氧酸盐饱和溶液中硼氧配阴离子的存在形式{B(OH)₃,[B₃O₃(OH)₄]^-和[B₅O₆(OH)₄]^-}和相互作用机理进行了探讨.     

锌掺杂OV-β-Bi2O3可见光催化活性的提高:能带结构的调节和电荷分离的促进

采用溶胶-凝胶-原位碳热还原处理的方法,制备了一种含有氧空位(OV)的新型Zn掺杂β-Bi₂O₃纳米材料(OV-Zn∶Bi₂O₃),氧空位的浓度可以通过改变Zn²⁺的掺杂量进行调节。作为参照,只有氧空位没有Zn²⁺的新型β-Bi₂O₃(OV-β-Bi₂O₃)也通过类似的方法制得。通过紫外可见漫反射光谱、X射线光电子能谱、电子顺磁共振、光致发光光谱和光电化学测试,系统研究了氧空位和Zn²⁺掺杂对OV-Zn∶Bi₂O₃降解亚甲基蓝(MB)和2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)可见光催化活性的综合影响。结果表明,氧空位的引入不仅可以使光吸收向长波方向拓展,而且可以促进光生载流子的分离。因此,与传统的β-Bi₂O₃相比,OV-β-Bi₂O₃对亚甲基蓝(MB)和2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)的降解活性显著增强。对于OV-Zn∶Bi₂O₃催化剂,Zn²⁺掺杂可使光催化剂的价带边缘向下移动,增强了光激发空穴的氧化能力,并且适量的锌掺杂也能提高光生载流子的分离效率。因此,OV-Zn∶Bi₂O₃的可见光活性优于OV-β-Bi₂O₃,而且当Zn与Bi物质的量之比为0.3时,OV-Zn∶Bi₂O₃-0.3对MB和2,4,6-TCP的降解活性最高。     

在纳米CdS颗粒表面MV2+光还原的ESR研究

以甲基紫精(MV²⁺)作电子受体进行了纳米CdS光生电荷转移的ESR研究。实验表明,纳米CdS悬浮在1.1×10^-smol/LMV²⁺的乙醇溶液中,光照时,MV²⁺的光还原速率恒定;还原产物MV^+·二聚的速率服从二级反应动力学公式。乙醇溶液中的溶解氧和纳米CdS表面的离子及附氧对MV²⁺的还原过程有抑制作用。     

菁染料和份菁染料溶液的光降解机理的研究

利用UV-Vis吸收光谱仪和光化学反应器,研究了菁染料和份菁染料溶液的光降解动力学,认为染料在乙腈溶液中的光褪色反应服从假一级或零级动力学.利用GC/MS光谱仪检测了染料的光降解产物.与相应的份菁染料相比,携带正电荷的菁染料具有相对较好的光稳定性.研究结果表明,菁染料光降解反应的中间体可能是染料的半氧化态Dye⁺,并利用纳秒级闪光光解技术研究了Dye⁺的瞬态吸收光谱.     

钴(Ⅱ)Schiff碱螯合物及其氧加合物的合成与表征

合成了一种新的四齿Schiff碱配体N,N-亚乙基-双(1-乙酰萘酚-2(L²),两种新的钴(Ⅱ)螯合物CoL²和CoL³·H₂O(L³=N,N-亚苯基(1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基吡唑啉酮-5)及两种新的1:1氧加合物CoL¹·Py·O₂·2H₂O(L¹=N,N-亚乙基-双(1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基吡唑啉酮-5)和CoL²·Py·O₂·2H₂O。用元素分析、IR、UV、ESR、¹HNMR、MS、TGA、磁矩和电导测定进行了表征。     

钴析氧催化剂原位制备及其结合半导体硅的光解水制氢性能

将发展成熟的硅光伏电池与析氧催化剂(OEC)结合,在近中性环境下光解水制备了氢气。采用原位制备方法,在硅光伏材料上电沉积钴形成无定形Co-OEC膜,有效促进光生电荷分离,实现了利用AM1.5组合滤波片模拟太阳光照射下水分解制氢气。 结果表明,在K₂B₄O₇缓冲溶液(pH=9.2)中,0 V(vs NHE)电压下沉积400 s形成的无定形Co-OEC具有良好的催化析氧效果,在无外加电压且模拟太阳光照射下,析氧电流密度可达1.7×10^-2 A/cm²,产氧速率为1.28 mol/(h·m²),且具有良好的稳定性。     

Ce1-xMnxO2表面性质对催化CO2和甲醇直接合成DMC反应活性的影响

通过共沉淀法制备了一系列Mn掺杂量不同的Ce_1-xMn_xO₂催化剂, 并将其用于催化CO₂和甲醇直接合成碳酸二甲酯(DMC). 通过X射线衍射(XRD)、 氮气吸附-脱附、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)和程序升温脱附(TPD)等手段研究了Ce_1-xMn_xO₂表面性质对催化CO₂和甲醇直接合成DMC反应活性的影响. 结果表明, Mn离子进入CeO₂晶格中形成固溶体, 随着Mn掺杂量增加, 催化剂表面弱酸碱位数量逐渐降低, 中强酸碱和强酸碱位数量增加, 催化剂表面氧空位含量呈先增加后减少的变化趋势, 当Mn掺杂量较少时, 催化剂表面Mn²⁺比例较高, 有利于Ce⁴⁺+Mn²⁺→Ce³⁺+Mn³⁺反应的进行, 促进催化剂表面氧空位生成; 进一步提高Mn掺杂量时, 催化剂表面Mn⁴⁺比例提高, 有利于Ce³⁺+Mn⁴⁺→Ce⁴⁺+Mn³⁺反应的进行, 导致催化剂表面氧空位含量减少. 研究发现Ce_1-xMn_xO₂催化剂活性与表面氧空位含量线性相关.     

噻吩基氟硼二吡咯近红外光敏染料的合成、双光子荧光成像及光动力治疗研究

设计并合成了两种新型噻吩基氟硼二吡咯(Thienyl-BODIPY)近红外光敏染料ITBDP-1和ITBDP-2. 两种光敏染料的吸收和发射波长均达到近红外区, ITBDP-1的吸收与发射峰分别是617 nm和650 nm; ITBDP-2的吸收与发射峰分别是687 nm和731 nm. 两种光敏剂均具有较高的单线态氧产率, ITBDP-1与ITBDP-2的单线态氧产率(Φ_Δ)分别为51%和24%. 通过密度泛函理论(DFT)计算研究了光敏染料激发态下的能量变化, 理论计算表明, ITBDP-1和ITBDP-2在激发至单重态后可通过系间窜越(ISC)到达三重态, 从而提高单线态氧产率. ITBDP-1和ITBDP-2在A549细胞内具有良好的的荧光成像效果, 并且在900 nm激光激发下, ITBDP-1能够在斑马鱼体内显示出清晰的双光子荧光成像. 单线态氧成像实验证明了光敏染料在光激发下可以在肿瘤细胞和斑马鱼中产生单线态氧. 通过噻唑蓝(MTT)比色法测定了两种光敏染料的光毒性和暗毒性, ITBDP-1和ITBDP-2的最大半抑制浓度(IC₅₀)分别为2.22 μmol•L^-1和2.86 μmol•L^-1, 并且无光照条件下细胞的存活率在80%以上, 证明了两种光敏染料均具有较高的光毒性和良好的生物相容性. ITBDP-1和ITBDP-2可以在近红外光激发下实现荧光成像指导的光动力学治疗, 并且可以实现生物体内的双光子荧光成像, 这一结果也为噻吩基氟硼二吡咯光敏染料在长波激发下的双光子光动力学治疗应用打下了基础.     

茚苯胺青色染料光退色的研究

本文研究了一系列茚苯胺青影像染料的光退色动力学和光退色机理。实验结果表明,这些染料在醋酸丁酯溶液中的光退色符合一级反应动力学。茚苯胺染料光退色过程中存在光氧化反应。用改进的PPP-CI方法计算染料分子的跃迁能和电荷密度,结果表明,茚苯胺染料的光退色速率与染料分子中某些原子上的电荷密度有关,单重态氧可能在光退色过程中起着重要作用。     

吲哚方酸菁染料在表面活性剂水溶液中的光降解

考察了4种含有不同N位取代基的对称吲哚方酸菁染料在阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和非离子表面活性剂曲拉通(TX-100)水溶液中的光降解行为,结果表明,表面活性剂对染料分子具有保护作用,其影响大小为CTAB>TX-100>SDS,分子中有羧基的染料受影响程度最大。在表面活性剂浓度较低时,染料光降解程度随着表面活性剂浓度的增加而增加,但形成胶束后,染料的光降解程度则随着表面活性剂浓度的升高而降低。     

含N-烷基吲哚环方酸菁染料的合成及性能

本文合成了七个N-烷基取代吲哚环的方酸菁染料,通过红外光谱、核磁共振氢谱、质谱与元素分析确认其结构。测定它们的电子吸收光谱、熔点、溶解度和光褪色。结果表明共轭链上引入方酸桥环提高了光稳定性,N-烷基对染料的λmax的影响很小,但较大地改进了溶解度与熔点,带有支链的烷基有更好的溶解性能。     

近红外吸收菁染料分子链结构对其光氧化稳定性能的影响

本文对具有不同分子链结构及不同链长,而母核结构分别为吲哚类及喹啉类的六种菁染料在溶液中的光氧化稳定性能进行了研究。结果表明菁染料的光褪色主要是由光氧化反应所致,当在分子链上引入不饱和环体结构时,可以使菁染料分子的光稳定性能增加;而随着分子链长的增加菁染料的光氧化稳定性能则明显下降。通过顺磁共振谱测定结果表明,在菁染料的自敏光氧化反应原初过程中,既存在单重态氧过程又存在超氧负离子过程。     

菁染料和份菁染料的合成及其溶液的光稳定性研究

利用UV-Vis吸收光谱仪和光化学反应器,研究了菁染料和份菁染料的光降解动力学.研究结果表明,染料在乙腈溶液中的光褪色反应遵循假一级或零级动力学衰减.与相应的份菁染料相比,携带正电荷的菁染料具有相对较好的光稳定性.     

有机染料光褪色机理及主要原因

本文综述了有机染料光褪色机理的主要研究方法以及现有研究结论.对光氧化和光还原过程、影响因素、典型反应步骤、研究手段进行了系统的阐述,同时也对通过染料分子结构设计合成、通过添加剂的使用提高染料光牢度的方法进行了介绍.     

氯取代硫三碳菁染料的合成及性能

本文合成了七个硫三碳菁.其中四个具有桥环的菁染料。测定了它们的电子吸收光谱,讨论了结构对光稳定性的影响。并发现镍络合物能有效地抑制菁染料的光退色。     

MECHANISMS FOR DYE-MEDIATED PHOTODYNAMIC ACTION: SINGLET OXYGEN PRODUCTION, DEOXYGUANOSINE OXIDATION AND PHAGE INACTIVATING EFFICIENCIES

Abstract The production of singlet oxygen (¹O₂) upon irradiation of several dyes in aqueous solution at pH 9.0, was quantitatively analyzed on the basis of the appearance of stable nitroxide radicals using the amine 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidone as ¹O₂ acceptor. The dyes were checked for purity, their concentrations uniformized in terms of absorbance values and a correction factor was introduced which took into account the amount of photons absorbed. The rates of ¹O₂ production (in arbitrary units per min) were: 71 with rose Bengal, 70 with methylene blue, 61 with eosin Y, 18 with thiopyronine, 10 with proflavine and 9 with acridine yellow. Production of ¹O₂ was not observed with 9-aminoacridine, acridine orange, quinacrine and ethidium bromide. Irradiated lumichrome initiated, with the same amine, another type of reaction. The rates of two other photoreactions were also determined under similar experimental conditions by following (i) the deoxyguanosine decomposition in which case the reaction was found to be less sensitive but largely parallel to the ¹O₂ production and (ii) the bacteriophage ØX174 inactivation in which case the dyes showed differences in their relative efficiencies. The proteinic capsid of the phage appeared as an effective impermeability barrier towards externally generated ¹O₂. Moreover, some of the dyes studied intercalated into the phage DNA, a process known to favor radicalar reactions.     

DIRECT AND SENSITIZED PHOTOOXIDATION OF CYANINE DYES

Abstract —Direct photooxidation of cyanine dyes was found to be markedly enhanced by formation of hypsochromically shifted (H) aggregates. Singlet oxygen was found to attack many cyanines possessing low oxidation potentials with rate constants in excess of 10⁸ t mol^-1 s^-1. Singlet oxygen attack on 3,3'-diethyl-8,10-dimethylthiacarbocyanine yields carbonyl products consistent with 1,2 addition to the 2,8 bond of the methine chain.