氧化钇掺杂块状SiO_2气凝胶的制备与表征

以正硅酸四乙酯(TEOS)为前驱体,YCl3·6H2O为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法并结合CO2超临界干燥工艺得到了块状Y2O3-SiO2气凝胶,其中Y2O3掺杂含量控制在5wt%~30wt%范围内。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、X射线荧光分析(XRF)等测试手段对样品进行表征。结果表明:经过氧化钇掺杂后得到的Y2O3-SiO2气凝胶,不仅维持了SiO2气凝胶原有的空间网络结构,而且具有更高的热稳定性,经过900℃热处理2 h后,10wt%Y2O3(0.447 g的YCl3·6H2O)掺杂的Y2O3-SiO2气凝胶仍然处于无定形态,平均孔径约为21.3 nm,比表面积高达643.8 m2·g-1。     

双水杨醛缩二乙烯三胺Cu(Ⅱ)配合物的合成及催化染料降解性能

合成了双水杨醛缩二乙烯三胺席夫碱(H2L)及其Cu2+配合物(CuL·H2O),并对其进行了表征.利用分光光度法考查了CuL·H2O催化降解甲基橙和酸性蓝9的性能,利用HPLC法测定了降解产物.CuL·H2O能催化甲基橙降解,但效果较差,催化降解产物为顺式丁烯二酸.该配合物能催化酸性蓝9降解,37℃条件下降解脱色率达到90%以上,其降解动力学符合酶促反应特征,具有明显的延滞期、线性期和缓慢期.测得米氏常数Km=2.006×10-5mol/L,降解产物为顺式丁烯二酸.推测了CuL·H2O作为仿酶催化剂的催化机理和酸性蓝9的降解机制.说明CuL·H2O具有优良的仿酶特性和底物选择性.     

血红素蛋白质-琼脂糖膜修饰电极的表征和电催化特性

利用琼脂糖(agarose)水凝胶将肌红蛋白(Mb)、血红蛋白(Hb)、辣根过氧化物酶(HRP)和过氧化氢酶(Cat)4种血红素蛋白质固定在裂解石墨电极表面,形成稳定的血红素蛋白质-agarose膜修饰电极.用紫外-可见和红外光谱及原子力显微法对血红素蛋白质-琼脂糖膜修饰电极进行了表征.紫外-可见和红外光谱显示,在琼脂糖凝胶中,血红素蛋白质保持原始构象.溶液的pH(3.0～10.0)可逆地改变血红素蛋白质的构象,从而影响其光谱性质.原子力显微图象表明血红素蛋白质与agarose水凝胶之间存在较强的作用.研究了血红素蛋白质催化还原O2、H2O2的机理.稳定的血红素蛋白质-agarose修饰电极能运用于H2O2的定量测定.     

二氧化铈纳米微粒过氧化物酶活性及其在葡萄糖检测中的应用

合成了一种稳定和水溶性的聚丙烯酸修饰CeO2 NPs,利用动态光散射(DLS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)进行表征.结果表明,CeO2 NPs能够催化H2O2氧化3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)发生显色反应,表现出过氧化物模拟酶催化活性.利用Raman和顺磁共振(EPR)光谱技术研究了其催化机理.基于CeO2 NPs催化TMB变色反应对H2O2浓度的依赖性和葡萄糖氧化酶能够催化溶解氧氧化葡萄糖产生H2O2的原理,构建了一种简单、灵敏、选择性高的测定血清中葡萄糖的检测方法.在优化条件下,测定葡萄糖的线性范围为0.5~10 mmol/L,检出限(3σ)为0.1 mmol/L.对1.0 mmol/L葡萄糖进行11次平行测定,其相对标准偏差为2.4%.该方法已成功用于血清样品中葡萄糖的测定.     

添加环氧丙烷法常压干燥制备ZrO2气凝胶

以无机锆盐硝酸氧锆(ZrO(NO3)2·5H2O)为前驱体,1,2-环氧丙烷(PO)为凝胶促进剂,甲酰胺(FA)为干燥控制化学添加剂(DCCA),采用溶胶-凝胶法并通过常压干燥制备了轻质二氧化锆(ZrO2)气凝胶,利用差热分析(DTA)、扫描电镜(SEM)、N2吸附/脱附等测试技术对所制得的ZrO2气凝胶进行了表征.结果表明:添加环氧丙烷常压干燥制得的ZrO2气凝胶具有纳米尺寸的多孔网络结构,表观密度可低至202.08 kg·m-3,比表面积可高达645.0 m2·g-1,与超临界干燥效果相当.环氧丙烷因其环氧原子的强亲核性和不可逆的开环反应,可促进凝胶化,并通过环氧丙烷的量控制反应过程和凝胶状态.     

硫/石墨烯气凝胶的绿色可控制备及锂硫电池性能

以氧化石墨烯(GO)为碳前驱体,H2O2作为绿色氧化剂,H2S为还原剂和硫源,水热法制备了硫含量可控的硫/石墨烯气凝胶.通过调控加入到GO溶液中H2O2的用量使复合物中硫的质量分数在64％～ 84％间变动.将硫/石墨烯气凝胶用于锂硫电池正极材料,硫质量分数为70％的复合物表现了较好的锂硫电池性能,在0.1 A/g的电流...     

以工业粉煤灰为原料制备 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂及其催化性能

2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚(DNBP)作为杀虫剂、除草剂和烯烃基芳香族化合物阻聚剂而被广泛地应用于工农业生产中.在 DNBP生产和使用过程中,会产生大量难以降解的有机废水,从而对人类和生态环境造成极大危害.因此,开展含 DNBP废水的处理技术和方法研究具有重要的现实意义. TiO2半导体材料由于具有良好的光化学特性和电化学行为,近几十年来一直是光催化领域的研究热点.在能量等于或大于 TiO2的带隙能级的辐照光照射下, TiO2可以产生光生电子/空穴对(e-/h+).光生电子和空穴分别与 TiO2表面被吸附的 H2O和 O2分子反应,生成具有强氧化性的活性羟基自由基(?OH),对硝基酚类有机污染物具有较强的降解能力. TiO2光催化反应属于非均相反应,反应在催化剂的表面进行,催化剂对污染物的吸附是影响其催化降解性能的重要因素.但是,传统 TiO2光催化剂存在比表面积小,对有机污染物吸附能力差,光生电子与空穴易于复合等缺陷,限制了 TiO2光催化技术的进一步发展和在水处理领域中的大规模应用.我们基于气凝胶具有多孔性、大比表面积和高孔隙率的特点,以富含硅、铝的工业废弃物粉煤灰为反应原料,首先利用碱熔法和常压干燥技术制备出 SiO2-Al2O3气凝胶.在此基础上,以钛酸四丁酯(TBOT)为反应前体, SiO2-Al2O3气凝胶为载体,利用酸催化溶胶-凝胶法(sol-gel)制备出 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂.利用 X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附(BET)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等分析测试技术对所制备的 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂结构进行了表征.结果显示,在 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂中,粒径尺寸为10~30 nm的锐钛矿型 TiO2纳米颗粒均匀分散在 SiO2-Al2O3气凝胶载体上. TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂呈现典型介孔材料的 IV型等温线. SiO2-Al2O3气凝胶的加入极大提高了 TiO2光催化剂的比表面积和对有机污染物的吸附性能,但是对 TiO2光波吸收范围影响不大.在制备出 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂基础上,进一步对其在可见光条件下的光催化性能进行了研究.以500 W的 Xe灯光源模拟自然太阳光, DNBP为探针污染物分子,系统考察了可见光照射条件下溶液 pH值、光催化剂用量、光反应时间、DNBP溶液初始浓度不同因素对 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂催化活性的影响.结果表明, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP有机污染物的吸附率和光降解率明显高于纯 TiO2样品.在 DNBP溶液初始浓度为0.167 mmol/L, pH =4.86,催化剂用量6 g/L,光照时间5 h的条件下, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP的降解率几乎高达100%.根据 Langmuir-Hinshelwood方程,在低浓度下光催化降解反应符合一级反应动力学.所制备的 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂具有良好的稳定性和重复利用性能.重复利用5次后, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP的降解率仍高达90%以上.利用紫外-可见分光光度计、气相-质谱联用仪对 DNBP降解中间产物进行了分析,探讨了 DNBP的光催化降解机理.     

以透明质酸为骨架的新型谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)模拟酶的制备及性质研究

用修饰法合成以透明质酸为骨架的两种新型GPX模拟酶: 硒化透明质酸SeHA及碲化透明质酸TeHA. 用红外光谱和核磁共振波谱对模拟酶的结构进行研究, 证明其修饰位点位于透明质酸的N-乙酰氨基葡萄糖的—CH2OH. 用二硫代双硝基苯甲酸(DTNB)法测定模拟酶的硒含量为1.2%. 通过模拟酶对3种不同底物过氧化氢(H2O2)、过氧化氢正丁烷(t-BuOOH)和过氧化氢异丙苯(CuOOH)的催化活性的研究结果表明CuOOH为该反应的最佳底物. 研究模拟酶催化谷胱甘肽(GSH)还原3种过氧化物的动力学发现, 反应速率与底物浓度的双倒数曲线均为平行的直线, 说明模拟酶反应的动力学机制与天然GPX相同, 为乒乓机制. 用2,4-二叔丁基甲基苯酚(BHT)法证明了该催化反应为非自由基机理, 且模拟酶不易被碘乙酸抑制.     

DMF及热处理对常压制备Cu掺杂SiO2纳米复合气凝胶的影响

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)为铜源,通过在复合溶胶体系中引入干燥控制化学添加剂(DCCA)N,N-二甲基甲酰胺(DMF)进行原位共溶胶.凝胶,结合常压干燥工艺,制备出具有高比表面积(560 m2·g-1)的Cu-SiO2纳米复合气凝胶(含铜质量分数为5%).研究了 DMF 对凝胶时间、干燥过程和复合气凝胶形态结构的影响,利用 N2 物理吸附,全自动X射线衍射(XRD)仪,傅立叶变换红外(FT-IR)光谱仪,透射电子显微镜(TEM)等对样品的形貌结构进行了表征.实验结果表明,DMF能有效防止凝胶的开裂,抑制颗粒团簇的产生,使所得复合气凝胶的粒径减小,比表面积增加,微观结构更趋完善.高温热处理后,Cu-SiO2 中的铜物种仍高度分散于骨架网络中,复合气凝胶显示出良好的热稳定性.     

DMF及热处理对常压制备Cu掺杂SiO2纳米复合气凝胶的影响

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)为铜源, 通过在复合溶胶体系中引入干燥控制化学添加剂(DCCA)N,N-二甲基甲酰胺(DMF)进行原位共溶胶-凝胶, 结合常压干燥工艺, 制备出具有高比表面积(560 m2·g-1)的Cu-SiO2纳米复合气凝胶(含铜质量分数为5%). 研究了DMF对凝胶时间、干燥过程和复合气凝胶形态结构的影响, 利用N2物理吸附, 全自动X射线衍射(XRD)仪, 傅立叶变换红外(FT-IR)光谱仪, 透射电子显微镜(TEM)等对样品的形貌结构进行了表征. 实验结果表明, DMF能有效防止凝胶的开裂, 抑制颗粒团簇的产生, 使所得复合气凝胶的粒径减小, 比表面积增加, 微观结构更趋完善. 高温热处理后, Cu-SiO2中的铜物种仍高度分散于骨架网络中, 复合气凝胶显示出良好的热稳定性.