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.     

离子液体中PMBA脱羧反应及界面水影响的电化学SERS研究

基于气-液界面自组装法和转移技术制备了负载Au纳米粒子单层膜的玻碳电极（Au MLF@GC）,并将其用于离子液体-电化学体系界面过程现场的研究.以对巯基苯甲酸（PMBA）的表面等离激元共振（SPR）催化脱羧生成苯硫酚（TP）反应为探针,采用电化学-表面增强拉曼光谱（SERS）技术,通过电位阶跃法研究了其在离子液体体系中的反应动力学行为.结果表明,亲水性离子液体[BMIm]BF4/Au MLF@GC的零电荷电位（pzc）为-0.95 V, PMBA脱羧反应仅在pzc以正区间发生;通过SERS谱峰强度变化以二级反应拟合获得该反应的速率常数,发现其反应速率常数的对数与阶跃后电位呈线性关系;随着体系外加水的含量（摩尔分数）由0增至0.001和0.003,阶跃后发生脱羧反应的起始电位负移,且同一阶跃电位下反应速率常数随着外加水量的增加而增大.     

双功能金属纳米粒子在表/界面催化反应SERS研究中的应用

研究反应物在金属催化剂表/界面的变化是探索非均相催化反应机理、合理设计高性能催化剂的基础.表面增强拉曼光谱(SERS)具有表面选择性强、特异性高、灵敏度高等特点,可以实时、无标记地检测金属表面的化学反应过程.本文总结了同时具有SERS活性和催化活性的双功能金属纳米粒子的制备方法,如化学吸附和静电吸附组装方法以及化学还原和化学置换等方法,并介绍了双功能金属纳米粒子在SERS原位研究对硝基苯硫酚(4-NTP)还原、光催化对氨基苯硫酚(4-ATP)氧化、CO氧化和二氯乙烯加氢脱氯等表/界面催化反应中的应用,最后总结了研究中存在的问题并对其进行了展望.     

甲酸在Au（997）台阶表面的氧化反应

金催化是纳米催化的代表性体系之一,但对金催化作用的理解还存在争议,特别是金颗粒尺寸对其催化作用的影响.金颗粒尺寸减小导致的表面结构主要变化之一是表面配位不饱和金原子密度的增加,因此研究金原子配位结构对其催化作用的影响对于理解金催化作用尺寸依赖性具有重要意义.具有不同配位结构的金颗粒表面可以利用金台阶单晶表面来模拟.我们研究组以同时具有Au(111)平台和Au(111)台阶的Au(997)台阶表面为模型表面,发现Au(111)台阶原子在CO氧化、NO氧化和NO分解反应中表现出与Au(111)平台原子不同的催化性能.负载型Au颗粒催化甲酸氧化反应是重要的Au催化反应之一.本文利用程序升温脱附/反应谱(TDS/TPRS)和X射线光电子能谱(XPS)研究了甲酸在清洁的和原子氧覆盖的Au(997)表面的吸附和氧化反应,观察到Au(111)台阶原子和Au(111)平台原子不同的催化甲酸根氧化反应行为.与甲酸根强相互作用的Au(111)台阶原子表现出比与甲酸根弱相互作用的Au(111)平台原子更高的催化甲酸根与原子氧发生氧化反应的反应活化能.在清洁Au(997)表面,甲酸分子发生可逆的分子吸附和脱附.甲酸分子在Au(111)台阶原子的吸附强于在Au(111)平台原子的吸附. TDS结果表明,吸附在Au(111)台阶原子的甲酸分子的脱附温度在190 K,吸附在Au(111)平台原子的甲酸分子的
　　脱附温度在170 K. XPS结果表明,分子吸附甲酸的C 1s和O 1s结合能分别位于289.1和532.8 eV.利用多层NO2的分解反应在Au(997)表面控制制备具有不同原子氧吸附位和覆盖度的原子氧覆盖Au(997)表面,包括氧原子吸附在(111)台阶位的0.02 ML-O(a)/Au(997)、氧原子同时吸附在(111)台阶位和(111)平台位的0.12 ML-O(a)/Au(997)、氧原子和氧岛吸附在(111)平台位和氧原子吸附在(111)台阶位的0.26 ML-O(a)/Au(997). TPRS和XPS结果表明,甲酸分子在105 K与Au(997)表面原子氧物种反应生成甲酸根和羟基物种,但甲酸根物种的进一步氧化反应依赖于Au原子配位结构和各种表面物种的相对覆盖度.在0.02 ML-O(a)/Au(997)表面暴露0.5 L甲酸时, Au(111)台阶位氧原子完全反应,甲酸过量.表面物种是Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基和甲酸分子.在加热过程中,甲酸分子与羟基在181 K反应生成甲酸根和气相水分子(HCOOH(a)+ OH(a)= H2O + HCOO(a)),甲酸根在340 K发生歧化反应生成气相HCOOH和CO2分子(2HCOO(a)= CO2+ HCOOH).在0.12 ML-O(a)/Au(997)和0.26 ML-O(a)/Au(997)表面暴露0.5 L甲酸时,甲酸分子完全反应,原子氧过量.表面物种是Au(111)平台位和Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基和原子氧.在加热过程中, Au(111)平台位和Au(111)台阶位的甲酸根分别在309和340 K同时发生氧化反应(HCOO(a)+ O(a)= H2O + CO2)和歧化反应(2HCOO(a)= CO2+ HCOOH)生成气相CO2, H2O和HCOOH分子.在0.26 ML-O(a)/Au(997)表面暴露10 L甲酸时,甲酸分子和原子氧均未完全消耗.表面物种是Au(111)平台位和Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基、甲酸分子和原子氧.在加热过程中,除了上述甲酸根的氧化反应和歧化反应,还发生171 K的甲酸分子与羟基的反应(HCOOH(a)+ OH(a)= H2O + HCOO(a))和216 K的羟基并和反应(OH(a)+ OH(a)= H2O + O(a)).     

嘧啶（硫）醚类化合物的合成及除草活性

以2,4-二氯嘧啶为起始物设计并合成了一系列4-芳(硫)氧基-2-氯嘧啶和4-芳氧基-2-二甲氨基嘧啶化合物。利用2,4-二氯嘧啶2个氯原子的活性差异,酚取代嘧啶环上4位氯原子,然后二甲氨基取代2位的氯原子。所合成的化合物均经过了1H NMR和元素分析确证。为了确证酚首先在嘧啶环的4位发生亲核取代反应,用X衍射法测定了化合物3d的单晶结构。初步生物活性测定结果表明,大部分化合物都表现出一定的除草活性,其中化合物7c、7j、7k和7m在1.0×10-4g/mL质量浓度下对油菜的抑制率达到了80%以上。     

2-苯氧(硫)甲基-6,7-亚甲二氧-3-喹啉酸乙酯及其衍生物的合成

6-氨基胡椒醛与乙酰乙酸乙酯在碱的催化下, 缩合产物与NBS发生溴代反应, 生成2-溴甲基-6,7-亚甲二氧基-3-喹啉酸乙酯,产物与苯酚,取代苯酚, 苯硫酚, 取代苯硫酚发生Williamson取代反应, 高分辨地得到一系列喹啉吩醚衍生物, 苯酚和硫酚上的吸电子基团有利于增强亲核能力,有利于Williamson反应.     

金属钯纳米颗粒/氮化钛复合材料对水中2,4-二氯苯酚的电催化氢化脱氯（英文）

随着社会经济的快速发展,含氯有机物,特别是含氯苯系物,在农业、化工和医药等领域的使用量逐年增多,而使用过程中不合理的排放和控制致使含氯苯系物对生态环境,特别是水体环境的污染日趋严重.含氯苯系物具有高致毒致癌性,易生物富集,且很难被完全降解矿化,已被国家环保局认定为优先控制污染物.常规的废水处理工艺,如吸附、氧化及生物降解等,效率不高,且具有二次污染风险.电催化氢化脱氯技术是一种新型特别针对废水中含氯有机污染物的处理工艺,是通过在阴极电解还原水,原位生成原子态氢,以进攻苯环上C.Cl键,通过C.Cl键断裂H原子取代,使含氯苯系物完全转化为苯系物,达到去毒去害化的目的,近年来越来越受到研究者的关注.在整个电催化氢化脱氯技术中,高效稳定的电催化剂合成是关键,决定着脱氯效率、脱氯动力学、产物选择性及能量的利用率.本文报道了一种简易、无需添加任何表面活性剂的湿式还原法制备金属钯/氮化钛(Pd/TiN)和金属钯/碳(Pd/C)复合材料.在该复合材料中,金属钯颗粒具有均一的纳米尺寸(约5.0 nm)和球状形貌,且均匀分布在TiN和C载体上.作为针对水体中代表性含氯苯系物2,4-二氯苯酚的电催化氢化脱氯反应催化剂,Pd/TiN所展现的活性和稳定性均优于TiN和Pd/C,这源于TiN载体的促进作用.当TiN与Pd复合时,相应形成的Pd-TiN界面可改变Pd表面的电子结构,进一步优化Pd产活性氢及其吸附活化2,4-二氯苯酚的性能,因而其催化氢化脱氯活性增加.阴极工作电压是该催化反应中一个重要操作参数,决定了电催化氢化脱氯的效率和最终产物的构成.实验表明,.0.80 V vs Ag/AgCl是最佳操作电压,此时2,4-二氯苯酚的电催化氢化脱氯效率最高,可达到93.27%,且可实现最大程度的2,4-二氯苯酚向苯酚转化.脱氯反应路径研究发现,在Pd/TiN催化剂上2,4-二氯苯酚脱氯反应路径为2,4-二氯苯酚→对位一氯苯酚,邻位一氯苯酚→苯酚,但Pd/TiN对邻位和对位的C.Cl键断裂基本没有选择性.本文提供了一种新的有效调控Pd材料电催化氢化脱氯性能的方法,可望用于其他氢化反应体系的高效催化剂的设计合成,同时可推动电催化氢化脱氯技术在环境污染修复中的应用.     

金纳米粒子单层膜表面SPR催化反应的原位SERS研究

表面增强拉曼散射（SERS）基底的活性和均匀性是其SERS应用研究的关键,通过气-液两相界面自发组装的方式及控制组装的时间可制备致密性不同的金纳米粒子单层膜（Au MLF）.由于疏松和致密基底表面的LSPR产生的方式和强度不同导致SERS增强效应和均匀性两者无法同时兼顾,通常得到局域表面等离激元共振（SERS）增强性能及表面等离激元共振（SPR）催化性能优异但均匀性欠佳的疏松基底,或SERS增强性能与SPR催化性能中等但均匀性优越的致密基底.研究表明SERS增强效应的提高与粒子密度增加和“热点”活性增加有关,而SPR催化转化率仅与“热点”活性有关.本文以致密的Au MLF为基底,以对巯基苯胺（PATP）和对巯基苯甲酸（MBA）为探针分子系统研究了激光功率对SPR催化反应效率的影响,研究发现激光功率提高可显著提升PATP偶联反应及MBA脱羧反应的转化率.同时发现后者脱羧反应的速率与激光功率平方的倒数成线性关系,为相关表面过程的动力学参数测定提供了新的途径.     

二氧化钛薄膜上三氯乙烯光催化氧化反应机理

 研究了二氧化钛薄膜上三氯乙烯(TCE)气相光催化氧化的反应机理. 结果表明,TCE气相光催化氧化反应生成的氯气可引发TCE的连锁反应. 当添加氯气的浓度相同时TCE表面光催化反应的初速率约为光化学反应初速率的2倍,说明连锁反应主要发生在催化剂表面. 氯可吸附在催化剂表面,作为电子的接受体抑制空穴与电子复合,提高TiO2光催化剂的活性. 除了TCE与吸附在催化剂表面的·OH的相互作用及反应产物/中间产物二氯乙酰氯的光催化分解可生成氯气以外,光气在与氯气共存时的光分解也有利于氯的生成.     

SERS-HPLC联用技术对邻氨基苯硫酚与邻碘苯甲酰氯反应的监测

通过表面增强拉曼光谱(SERS)与高效液相色谱(HPLC)联用开展了在线监测催化剂对邻氨基苯硫酚(OATP)与邻碘苯甲酰氯反应的影响. 结果表明, 无催化剂时反应产物为1b{S-[2-(2碘苯甲酰氨基)苯基]-2-碘代苯硫酸盐}和2b{N,N′-[二硫(2, 1-亚苯基)]二(2-碘苯甲酰胺)}, 在醋酸铜催化下生成3b{10-(2-碘苯甲酰基)二苯并[b, f ][1, 4]硫氮杂-11(10H)-酮}; 无催化剂条件下经历亲核取代反应及硫自由基耦合的过程, 在醋酸铜催化下产物 1b 的结构发生变异生成3b. 所得结果与核磁质谱等常规非现场技术解析结构一致.     

Bisquare robust polynomial fitting method for dimple distortion minimization in surface quality analysis

In this paper, the bisquare robust polynomial fitting (BSRPF) method for surface texture features assessment was proposed. Plateau-honed cylinder liner bronze surfaces with additionally burnished microcavities (defined as dimple, holes, and/or cavities) were taken into consideration. Analyzed details were measured with stylus (Talyscan 150) or white light interferometer (Talysurf CCI Lite) methods. It was assumed that application of commonly used (in surface contact and noncontact measurement technology) polynomial fitting procedures did not allow to extract required features; distortion of microreservoir dimples for oil consumption assessment was falsely estimated when valleys were near edge or on the edge located. Application of bisquare robust polynomial fitting method caused a minimization of microflattens of dimples irrespective of valley distribution; the biggest degree of polynomial fitting method applied, the minimal distortions of oil reservoirs were noticed. The valley size (depth and width) and valley-to-valley distance were also taken into account.     

Different Distributions of Counterions in the Surface Layer of Cationic Surfactant Solutions

We have separately determined the surface tension of pure aqueous solutions of cetyltrimethylammonium chloride and cetyltrimethylammonium bromide and their surface potentials by a Kelvin probe system. With the help of Gibbs equation, the surface excess has been determined through approximating the chemical activity of the surfactant by their dilute bulk concentration. In the following, the surface potential—surface excess isotherms were established. Those potential isotherms evidence that cetyltrimethylammonium chloride solution has a higher value compared to that of cetyltrimethylammonium bromide under equal surface excess. This phenomenon is supposed to be owed to the different distributions of chloride and bromide ions within the adsorption layer of the solutions, which can be attributed to the different properties of those two anions.     

Preparation of ZnO Film on 2024Al Surface for Hydrophobicity Investigation

A uniform ZnO film with microscale rod-like structure has been obtained on 2024Al surface by the hydrothermal method and perfluorooctanoicacid has been used to enhance the surface hydrophobic performance of the ZnO film. The as-prepared ZnO film was characterized by scan electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectrum (XPS). The results indicate that the ZnO film is uniform and the ZnO microrods are 2 um in length. The water contact angle of hydrophobic surface is 146° and the sliding angle is 10°.     

Chemical interface damping in single gold nanorods and its near elimination by tip-specific functionalization

Tip-functionalized nanorods: Single-particle spectroscopy shows that functionalization of small gold nanorods with thiol groups leads to a broadening of the plasmon resonance by chemical interface damping. By specifically functionalizing the tips of the nanorod this broadening is nearly eliminated while the sensing performance is maintained relative to fully functionalized particles.     

分子自组装法制备具有可控浸润性的铜表面简

通过简单浸泡的方法在铜基底上制备出了具有微纳米复合结构的氧化铜,再利用混合硫醇溶液[含HS(CH2)9CH3和 HS(CH2)11OH]对浸泡后的表面进行修饰,通过控制溶液中HS(CH2)11OH的浓度,制备出一系列具有不同浸润性的铜表面,实现表面从超疏水到超亲水的有效调控. 研究发现,表面浸润的可控性源于表面复合结构与不同化学组成的协同作用,微纳米复合结构的存在为表面浸润性的调节提供了必要的条件.     

溶胶处理对硅灰石表面性质的影响

本工作用锡和锌两种溶胶对硅灰石进行表面处理。用酸碱测定、X-射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、粒度分析、比表面测定和扫描电子显微分析(SEM)等方法研究了溶胶处理对硅灰石表面化学性质和物理性质的影响情况。结果表明经过溶胶处理,锡或锌是以氧化物的形式包覆在硅灰石的表面,使得硅灰石的表面组成、形貌和酸碱性都发生了变化。     

富锂锰基正极材料的表面改性研究进展

随着电动汽车和储能电站等电力设备的快速发展,对高能量密度的锂离子电池的需求日益增加.高比容量（>250 mAh·g^-1）的富锂锰基正极材料,有望成为锂离子电池实现高比能量（>350 Wh·kg^-1）的关键正极材料.富锂锰基正极材料的Li₂MnO₃相和晶格氧参与电化学反应使其拥有了高容量,但这也导致表面结构和成分容易发生变化,进而造成富锂锰基正极材料存在着诸如首次库伦效率低、倍率性能差和循环后电压和容量衰减严重等问题.因此,本文综述了富锂锰基正极材料的表面包覆、表面掺杂和表面化学处理三种表面改性方法,并进一步讨论了三种表面改性方法对材料性能提升的机制机理和优缺点.在此基础上,介绍了近些年基于多方法的表面联合改性工作.通过对富锂锰基正极材料进行表面联合改性,不仅可以改善其结构稳定性和抑制电极/电解液界面副反应,而且可以缓解其在循环过程中不断发生的结构转变和晶格氧的析出问题.最后,对富锂锰基正极材料表面改性研究方向进行了总结和展望.     

MgO缺陷和不规则表面的能带结构研究

用扩展休克尔紧束缚（ＥＨＴ）晶体轨道方法对ＭｇＯ表面缺陷和不规则结构进行能带计算,并对能带的结构及组成进行了讨论。计算结果表明,各种缺陷及不规则表面的表面状态与完整晶面比较,存在明显差异,前者由于其导带底部能带的变化造成导带和价带间的能隙减小。我们发现,ＭｇＯ缺陷及不规则表面吸附能力与其表面能大小及表面不同位置原子的净电荷数密切相关。缺陷模型的表面能均大于完整晶面,故缺陷有利于表面吸附     

锂硫电池正极材料研究进展

电动汽车行业的迅速发展,逐步提高了对二次电池容量的要求,因此急需发展新型高容量锂电池。锂硫电池具有高理论比容量(1675mAh/g)和高理论比能量(2600Wh/kg),使其能够实现锂离子电池3~5倍的能量密度。但是,正极长链多硫化物溶解引起的容量衰减快、循环寿命短等因素限制了锂硫电池的实用化进程。本文针对正极聚硫锂溶解问题,从正极材料表面包覆、表面吸附、表面催化的角度对近年来提高锂硫电池循环性能的正极材料研究思路和研究进展进行综述,最后对提高锂硫电池性能的发展趋势提出展望。     

分子自组装法制备具有可控浸润性的铜表面

通过简单浸泡的方法在铜基底上制备出了具有微纳米复合结构的氧化铜, 再利用混合硫醇溶液[含HS(CH₂)₉CH₃和 HS(CH₂)₁₁OH]对浸泡后的表面进行修饰, 通过控制溶液中HS(CH₂)₁₁OH的浓度, 制备出一系列具有不同浸润性的铜表面, 实现表面从超疏水到超亲水的有效调控. 研究发现, 表面浸润的可控性源于表面复合结构与不同化学组成的协同作用, 微纳米复合结构的存在为表面浸润性的调节提供了必要的条件.