开关型Pickering乳液体系

Pickering乳液以胶体尺寸的固体粒子代替传统表面活性剂作为稳定剂,具有超稳定,生物相容性好以及对环境友好等优点。开关型Pickering乳液可随pH值、CO₂/N₂浓度、温度、磁场强度及光强度等条件的变化而改变固体乳化剂的表面润湿性,实现在“乳化”与“破乳”之间的快速转换,在非均相催化、乳液聚合等诸多领域有广泛的应用前景。本文全面总结了近年来开关型Pickering乳液的研究进展及其在界面催化系统、液膜处理有机废水、药物的包封与释放等方面的应用。     

Janus纳米金稳定的Pickering乳液界面催化氧化性能

Janus纳米粒子的结构设计和简易合成是Pickering乳液界面催化的关键. 本文通过在Pickering乳液保护法中操纵共轭亚油酸的自组装、 自交联性和弱还原性, 合成了Janus型自交联吸附胶束修饰的纳米Fe₃O₄ (SCA-Fe₃O₄), 并在其表面原位还原金后, 合成了Janus型催化剂Au-SCA-Fe₃O₄, 考察其同时作为乳化剂和催化剂在乳液界面催化苯甲醇氧化生成苯甲醛的性能. 结果表明, 该Janus纳米粒子的金修饰量(质量分数)仅为0.66%, 兼具乳化性、 催化性和磁响应性. Au-SCA-Fe₃O₄可制备外观稳定(100 μm)和热稳定(90 ℃)的苯甲醇/水型Pickering乳液, 可显著提高互不相溶反应物与催化剂间的接触面积, 使其催化活性达到均匀纳米催化剂的2倍和非乳液催化时的3倍, 其在界面的不可转动性使苯甲醛的选择性高于99.9%, 避免了苯甲醛被过度氧化成苯甲酸.     

二氧化碳刺激响应的荧光传感器*

CO₂刺激响应聚合物作为一种智能刺激响应材料,因其在可逆的调控过程中通常只涉及CO₂气体的通入和排出而具有广泛的应用前景。CO₂荧光传感器是将CO₂的浓度变化转化为可检测到的荧光信号,可实现对CO₂浓度的实时监测和可逆调控,也有助于我国如期实现2030年前碳达峰和2060年前碳中和的生态文明建设目标。本文简要介绍CO₂刺激响应物质的基本原理和常见分类方式,阐述该类物质在构筑荧光传感器方面的妙用,围绕响应灵敏性、响应速率、循环使用性和抗干扰性等传感性能指标的研究成果进行讨论。最后对CO₂刺激响应荧光传感器的改进方向和应用前景进行了展望。     

二氧化碳电还原为甲烷的研究进展（英文）

通过电化学手段将CO₂转化为高附加值的化学品和燃料是缓解能源短缺与环境危机的一种重要方法.在电还原过程制备的所有含碳产物中, CH₄拥有最高的热值(56 k J/g),是最重要的化学键能储备载体之一.本文以先前报道的反应机理为出发点,从催化剂设计策略的角度总结了CO₂电还原制CH₄的最新研究进展.催化剂设计策略包括亚纳米催化位点构筑、界面调控、原位结构演变以及串联催化剂构筑.基于已有的理论预测与实验结果,获取对制备CH₄反应机理更深层次的理解,进而反馈指导高效催化剂的设计合成.亚纳米催化位点构筑可有效抑制反应过程中的C-C偶联,进而提升CO₂电还原制CH₄的催化性能.界面调控利用活性相与衬底间的协同作用,可优化含氧中间体的结合能,确保反应按预期路径进行.原位结构演变可构建热力学稳定的活性相,进而增强CO₂电还原制CH₄的催化活性.串联催化通过构筑多种活性位点将总包反应分为不同阶段,可有效打破...     

马来松香酸和纳米氧化铝颗粒协同稳定具有pH响应性的Pickering乳液

使用有机颗粒稳定Pickering乳液受到越来越多的关注, 润湿性可调的有机颗粒且结合纳米无机颗粒协同稳定不同类型的Pickering乳液却鲜有报道. 系统研究了基于具有多羧酸基团的松香基衍生物马来松香(MPA)与纳米Al₂O₃颗粒在不同pH条件下形成的乳液类型及相关机理. 研究发现, 在单一MPA颗粒体系条件下, pH可以诱导乳液的类型由W/O Pickering乳液到O/W Pickering乳液, 到最后O/W乳液的转变, MPA的亲水性随着pH升高而增强是该乳液转变的原因. 当纳米Al₂O₃颗粒加入到MPA中后, 吸附在MPA颗粒上的亲水性Al₂O₃导致MPA颗粒亲水性增加, 从而可以使W/O Pickering乳液转变为O/W Pickering乳液(pH=1). 当pH=6时, MPA分子与纳米Al₂O₃颗粒同时具有较强的亲水性且分别无法形成稳定的乳液, 但两者的混合体系可以形成稳定的W/O Pickering乳液, 这是因为MPA分子与纳米Al₂O₃颗粒可以在水溶液中形成疏水性较强的络合物. 另外, 研究了MPA浓度及油相体积分数对乳液外观及粒径的影响, 发现随着MPA浓度增加Pickering乳液的粒径逐渐减小, 增加油相的体积分数会引起粒径的增大. 最后, 利用Zeta电势、颗粒在油水界面吸附率、接触角及表/界面张力研究了稳定Pickering乳液的稳定机理, 在油水界面上吸附的类似盔甲状颗粒层及颗粒层之间形成的网状结构是乳液液滴保持稳定的原因. 为Pickering乳液的绿色化制备提供了一种新的途径, 将在化妆品、医药及新材料等领域得到重要应用.     

基于碳化钼材料CO2加氢制备高附加值化学品的热催化研究进展(英文)

CO₂加氢对于CO₂转化制备高附加值化学品和燃料以实现二氧化碳利用及能源储存至关重要。CO₂加氢包括甲烷化、逆水煤气变换、甲醇化和CO₂直接费托合成等。碳化钼,尤其是其二维材料,由于其低成本和良好的性能而备受关注。在CO₂加氢反应中,由于碳的渗入,导致晶格膨胀以及价电子增加,碳化钼基催化剂展现出了类似于贵金属催化剂的性质。碳化钼可以通过程序升温渗碳法、选择性蚀刻法、机械合金合成法、化学气相沉积法、原位热渗碳法以及溶液相合成法等来制备。到目前为止,学者已经对基于碳化钼的材料的CO₂转化进行大量研究,这些材料具有良好的CO₂转化活性和对目标产物的选择性。碳化钼材料的催化性能可以通过调节碳化钼中的C/Mo比、在碳化钼与负载金属之间建立强的金属-载体相互作用以及调整材料的界面结构来实现。然而,基于碳化钼的热催化CO₂转化仍处于初级阶段。本文综述基于碳化钼的热催化CO₂加氢制备高附加值化学品和燃料的研...     

多功能Fe3O4@SiO2 Janus颗粒

采用溶剂热法和溶胶-凝胶法制备了顺磁性Fe₃O₄@SiO₂颗粒,以Pickering乳液界面保护法实现颗粒表面分区获得Fe₃O₄@SiO₂ Janus颗粒,进一步选区复合生长Pt或Ag纳米颗粒制备Fe₃O₄@SiO₂-Pt和Fe₃O₄@SiO₂-Ag Janus颗粒.Fe₃O₄@SiO₂-Pt Janus颗粒的Pt一侧进行催化过氧化氢的反应,具有自驱动功能.因其顺磁性和两亲性,Fe₃O₄@SiO₂-Ag Janus颗粒能够作为磁响应颗粒乳化剂稳定油水乳液,并将Ag的催化功能引入界面.     

CO2开关型溶剂、溶质及表面活性剂*

CO₂诱导的开关型溶剂、溶质及表面活性剂是指在通入和排出CO₂后,其溶液性质能发生可逆变化的新型溶剂、溶质及表面活性剂,是典型的环境刺激响应型智能化合物。本文综述了CO₂诱导的开关型溶剂、溶质及表面活性剂的结构、性能及研究进展,并指出了这些开关型溶剂、溶质及表面活性剂的发展方向及应用前景等。     

基于壳聚糖二氧化碳智能材料

二氧化碳(CO₂)捕获以及转化是控制大气中二氧化碳含量和有效利用的主要策略。CO₂ 响应型聚合物以含有胺基的烯类单体为主要原料,通过接枝聚合或与其他功能分子复合来改善其对CO₂的响应以及捕获性能。其中,天然高分子(如多糖、蛋白质等)具有资源丰富、无毒、可降解和良好的生物相容性等优点,是制备环境友好高分子材料的最佳选择。同时,壳聚糖含有大量的伯胺,在制备基于胺基的具有CO₂响应以及捕获性能的智能复合材料中具有潜在优势。本文首先介绍了CO₂响应聚合物和壳聚糖的特点,进一步归纳了近年来基于壳聚糖的CO₂响应高分子以及捕获材料的最新研究进展,并对这类复合材料的设计及其应用前景进行了展望。     

TiO2上原子分散的Fe位点促进光催化CO2还原:增强的催化活性、DFT计算和机制洞察(英文)

光催化CO₂高效、环保地转化为高附加值化工产品(CH₄, CO, CH₃OH等),能够有效降低环境污染并且促进资源利用.商用P25(TiO₂)因其具有无毒、化学稳定性和强氧化还原电位而被广泛研究.然而, TiO₂的带隙高达3.0 e V,只有在紫外光激发下才能产生光生载流子,这极大地限制了其在光催化领域的应用.单原子催化剂(SACs)具有金属原子利用率高、选择性高和活性高等优点,可用于精细化工合成、氧还原和污染物降解等催化领域.由于单个原子具有极高的表面自由能,因此如何稳定地保持原子分散,避免原子团聚成为SACs制备和反应过程中的一大挑战.本文通过简单的负压封装后热解方法实现了Fe在TiO₂表面的原子级分散负载,所制备的Fe SA/TiO₂催化剂展现出高效的光催化CO₂还原性能,并且利用多种表征手段及理论计算研究了TiO₂表面Fe位点促进CO₂高效转化的反应机制.扫描透...     

微球形CdIn2S4/ZnO复合材料的多模式光降解与光解水制氢

本文通过水热辅助水浴法制备了CdIn₂S₄/ZnO复合材料,并采用XRD、XPS、UV-Vis/DRS、SEM、N₂吸附-脱附等测试技术对复合材料的晶形结构和表面物理化学性质进行了表征。结果表明,相比于单体ZnO,微球形复合材料CdIn₂S₄/ZnO晶型结构更加优异,孔径分布更加均匀,比表面积明显增大,其光吸收范围拓展至可见光区。多模式光催化降解染料亚甲基蓝的实验结果显示,微球形复合材料CdIn₂S₄/ZnO的光催化活性优于单体ZnO和CdIn₂S₄,其中CdIn₂S₄与ZnO的比例为1：5时活性最好,其对不同有机污染物均具有光降解能力;另外,光解水制氢实验结果显示,在8 h内产氢量达到310.2 μmol/g,表明该复合材料具有优异的光解水制氢性能。     

A facile approach for the synthesis of 14-aryl- or alkyl-14H-dibenzo[a,j]xanthenes under solvent-free condition

A facile, efficient and environment-friendly protocol for the synthesis of 14-aryl- or alkyl-14H-dibenzo[a,j]xanthenes has been developed by one-pot condensation of 2-naphthol with aliphatic and aromatic aldehydes in the presence of P₂O₅ or InCl₃ as catalysts under solvent-free conditions. The present approach offers the advantages of clean reaction, simple methodology, short reaction time, high yield, easy purification, and economic availability of the catalyst.     

TiO2/SnO2复合光催化剂的耦合效应

采用改进的sol gel技术制备TiO2/SnO2耦合型半导体光催化剂,利用XRD、气相色谱 仪、粒度仪和表面光电压装置等研究了耦合型半导体光催化机理和光催化效率的影响因素, 并通过降解甲醛探讨其在空气污染治理中的作用.实验结果表明,添加20 ％(mol) SnO2的复 合半导体光催化剂,其光催化效率比纯TiO2高一倍以上.据实验结果和粒子紧密堆积原理,提 出强耦合效应和弱耦合效应的光催化反应模型,并用此模型较好地解释了TiO2/SnO2复合型半 导体光催化剂的光催化效率随SnO2含量变化规律.     

钛铁矿制备二氧化钛-四氧化三铁复合材料及其光催化应用

TiO_2因具有多种优异的特性被广泛应用在半导体光催化领域,但是纳米结构的TiO_2颗粒细微,在进行光催化反应之后,难以回收再利用。本文以廉价钛铁矿为原料制备光催化剂TiO_2,同时利用副产物铁合成Fe_3O_4,并采用简单温和的浸渍法制备Fe_3O_4/TiO_2磁性复合材料。通过XRD、FT-IR、SEM、EDS等手段对材料形态结构进行表征分析,并以光降解有机污染物若丹明B为探针反应,考察其光催化性能。结果表明,质量比为1∶10的Fe_3O_4/TiO_2复合材料结构稳定、分散均匀,具有最优的光催化活性(波长356nm下反应3h,若丹明B降解率达到64.0%),并表现出良好的重复性。同时,动力学结果显示降解符合一级反应动力学。     

一种喹啉类分子对硝基芳香化合物和阴离子的荧光传感研究

以2-(1H-苯并[d]咪唑基)-8-羟基喹啉和2-氯甲基吡啶盐酸盐为原料合成了一种喹啉类功能分子(BIPQ)S,相比其它有机溶剂,化合物BIPQ的N,N’-二甲基乙酰胺溶液在452 nm显示出最强荧光发射强度。化合物BIPQ对硝基芳香化合物和阴离子的荧光传感性能研究表明：硝基芳香化合物2,4,6-三硝基苯酚(TNP)和阴离子Cr₂O_72?^对BIPQ的荧光表现出明显的猝灭效应,其猝灭常数K_SV分别为5.9 × 10₃ L.mol_-1^和3.8 × 10₃ L.mol_-1^;抗干扰试验结果表明BIPQ在荧光检测TNP和Cr₂O_72?^过程中,分别对其它硝基芳香化合物和阴离子表现出很好的抗干扰能力;此外,本文还研究了化合物BIPQ有效荧光检测TNP和Cr₂O_72?^的溶液pH值范围,并将BIPQ用于实际水样中TNP和Cr₂O_72-^的荧光检测。     

(Cl2AlNH2)n和(H2AlNH2)n(n=1～5)簇结构及其热力学性质

用HF自洽场理论和密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6 31G水平上研究了低聚物(Cl2AlNH2)n和(H2AlNH2)n(n=1～5)簇的几何构型、电子结构和聚合反应热力学性质,比较了两个系列化合物中化学键的强度.结果表明,Cl2AlNH2和H2AlNH2分子为C2 (EC)平面型结构,其中Al－N为由一个σ键和一个键组成的双键.(Cl2AlNH2)n和(H2AlNH2)n(n=1～5)分子为Dnh对称,Al－N是典型的σ单键 .低聚物(Cl2AlNH2)n和(H2AlNH2)n的稳定性顺序分别为: 3 > 2 > 4> 5 > 1和8 > 7 > 9 > 11 > 6.     

利用H2与金属氧化物的选择性反应从CO中除H2

研究了一些氧化物的H2－TPR及CO－TPR行为,结果发现,Co3O4／Al2O3,NiO／SiO2,NiO和Pd／NiO的H2－TPR温度要低于它们的CO－TPR温度,特别是Pd／NiO样品,它的H2－TPR温度为598K,而其CO－TPR温度高达949K,差别为351K,因此有可能利用Pd／NiO在一定温度下选择性地与CO中的H2反应而将其除去. 实验结果表明,Pd／NiO可在603K及4000h-1的条件下从H2（0.34％）,CO（50％）和N2（余）的混合气中选择性地除去90％以上的H2,吸氢容量为每克样品55mL标准态H2.     

微波辅助溶剂热合成In-Si共改性TiO2的增强光催化性能

利用微波辅助溶剂热法合成了In-Si 共改性的TiO₂ 光催化剂. 粉末X 射线衍射（XRD）、激光拉曼（Raman）光谱、N₂吸脱附（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、光致发光（PL）光谱和紫外-可见漫反射光谱（UV-VisDRS）等实验表明,尽管掺杂和改性后TiO₂结晶度略有降低,但不影响光催化剂锐钛相的形成. Si 掺杂入TiO₂晶格使颗粒变小,比表面积变大. In 不能进入TiO₂晶格,在TiO₂表面形成了In₂O₃. 罗丹明B（RhB）降解实验显示,In-Si 共改性TiO₂表现出很高的紫外和可见光催化活性,Si：In：Ti 的摩尔比为0.03：0.02：1 的样品（IST-2）光催化活性最高,紫外光下3 min 即可将RhB降解完全,可见光下120 min RhB降解率为97%,这是由材料的高表面积,In₂O₃-TiO₂复合半导体之间高效电荷转移及染料敏化等共同作用所致. 对于苯酚,光催化降解则相对缓慢,700 min内尚不能降解完全.     

CO2 Hydrogenation Catalyzed by Graphene-Based Materials

In the context of an increased interest in the abatement of CO₂ emissions generated by industrial activities, CO₂ hydrogenation processes show an important potential to be used for the production of valuable compounds (methane, methanol, formic acid, light olefins, aromatics, syngas and/or synthetic fuels), with important benefits for the decarbonization of the energy sector. However, in order to increase the efficiency of the CO₂ hydrogenation processes, the selection of active and selective catalysts is of utmost importance. In this context, the interest in graphene-based materials as catalysts for CO₂ hydrogenation has significantly increased in the last years. The aim of the present paper is to review and discuss the results published until now on graphene-based materials (graphene oxide, reduced graphene oxide, or N-dopped graphenes) used as metal-free catalysts or as catalytic support for the thermocatalytic hydrogenation of CO₂. The reactions discussed in this paper are CO₂ methanation, CO₂ hydrogenation to methanol, CO₂ transformation into formic acid, CO₂ hydrogenation to high hydrocarbons, and syngas production from CO₂. The discussions will focus on the effect of the support on the catalytic process, the involvement of the graphene-based support in the reaction mechanism, or the explanation of the graphene intervention in the hydrogenation process. Most of the papers emphasized the graphene’s role in dispersing and stabilizing the metal and/or oxide nanoparticles or in preventing the metal oxidation, but further investigations are needed to elucidate the actual role of graphenes and to propose reaction mechanisms.     

Korrelation zwischen Bindungsl?ngen und -winkeln, Valenz-Kraftkonstanten und NMR-Kopplungen in Se2Sn3Me6 und Se3Sn3Me6

Ohne Zusammenfassung

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Correlations between bond lengths and angles, force constants and NMR coupling in Se₂Sn₃Me₆ and Se₃Sn₃Me₆