血红蛋白在纳米金修饰电极上的电化学研究

氧化还原蛋白在电极上的直接电化学研究不但能获得有关蛋白质和酶的热力学和动力学性质等重要信息,为开发新型生物传感器和生物反应器提供理论指导,而且对了解它们在生命体内的电子转移机理和生理作用机制具有重要意义。血红蛋白(Hb)是以血红素为辅基的蛋白质,在生物体中的主要     

Eu(Ⅲ)在蒙脱石上的吸附及碳酸根和磷酸根对其吸附的影响

锕系核素在处置库围岩和缓冲回填材料中的吸附和迁移参数是处置库安全评价的重要数据模块之一,而Eu(Ⅲ)由于其与三价锕系元素An(Ⅲ)相似的离子半径和化学性质常被用于模拟三价锕系元素的化学行为。本文通过批式吸附实验研究了固液比、接触时间、离子强度、pH、碳酸根及磷酸根等对Eu(Ⅲ)在蒙脱石上吸附的影响,重点关注了吸附机理和表面种态。研究结果表明,低pH时Eu(Ⅲ)在蒙脱石上的吸附方式为外层配位吸附,近中性时为内层配位吸附,高pH时则以表面沉淀的方式被吸附。离子强度的增大对Eu(Ⅲ)在低pH时的吸附产生抑制作用。低pH时碳酸根对Eu(Ⅲ)吸附的影响不明显,但在高pH时其会改变Eu(Ⅲ)的表面吸附种态。尽管磷酸根本身的吸附非常弱,但磷酸根会显著增强Eu(Ⅲ)的吸附。X射线光电子能谱结果和磷酸根吸附实验说明Eu(Ⅲ)在蒙脱石表面上形成了EuPO₄沉淀。本工作研究了蒙脱石/Eu(Ⅲ)二元体系和蒙脱石/Eu(Ⅲ)/阴离子三元体系的吸附行为,并用光谱技术探究了其吸附种态,为理解三价锕系核素在蒙脱石上的吸附行为提供了重要参考。     

表面电荷及外电场对液固界面热阻的影响

采用非平衡分子动力学方法模拟了外电场及固体表面电荷对水与固体间界面热阻的影响. 结果表明,外加电场平行于界面时, 其对界面热阻几乎没有影响, 而垂直于界面时, 界面热阻将随着电场强度的增大而减小. 壁面带正电荷或负电荷都将使得界面热阻减小. 界面热阻与表面电荷密度及电场强度均满足二次函数关系. 模拟结果表明施加外电场和表面电荷是控制液固界面热阻的有效方法.     

基于多孔金结构的三相界面酶电极的制备及高效电化学酶传感性能

界面微环境是影响酶催化反应及酶传感性能的关键因素. 本研究基于三维微纳米结构多孔金基底, 通过调控电极表面的亲水和疏水浸润性, 制备了具有固-液-气三相界面微环境的氧化酶电极, 并研究了界面微环境对酶催化反应动力学的影响规律. 基于所制备的三相界面多孔金结构酶电极, 反应物氧气能够从气相直接快速地传输到酶催化反应界面, 极大地提升了界面氧气浓度及其稳定性, 从而大幅度提高了氧化酶活性及酶电极响应的稳定性. 以葡萄糖为模型待测物, 基于该三相界面酶电极的电化学酶生物传感器拥有宽的线性范围、 高的灵敏度、 低的检出限以及良好的稳定性. 这类独特的三相反应界面设计为高效酶生物传感器的建构以及生物分子的精准检测提供了新思路.     

一种移动化学反应界面的实验装置(英文)

描述了一种移动化学反应界面的实验装置．这一装置备有二台恒流泵用于连续性地驱动阴极液和阳极液，备有二根连接于计录仪的电极用于测定反应管两端的电压．用0．005mol·L-1CoCl_2和0.01mol·L－1NaOH（同时含有0．1mol·L－1背景电解质KCl）形成的移动化学反应界面实验了这一装置．结果表明：（1）能很好地避免电解时产生的氢离子和氢氧根离子的干扰；（2）在单根凝胶柱上可进行多次移动化学反应界面实验；（3）不论是在实验进行中还是在实验后都能很方便地测定沉淀区带的长度；（4）能节省大量的阴极液和阳极液；（5）具有较好的稳定性．     

吸附物种在金纳米电极上的表面扩散

应用激光加热拉伸方法制备金纳米电极,研究了非金属物种氧和碘在金纳米电极表面的吸附以及金属铅和铜在金纳米电极表面的欠电势沉积行为,观察到吸附物种在金纳米电极上显著的表面扩散现象.     

不同吸附模式对As(V)在TiO2颗粒上亚稳态吸附的影响

通过对比As(V)在TiO2颗粒上的柱(column)吸附和静态(batch)吸附行为,研究了柱吸附和静态吸附两种反应模式对该体系亚稳态吸附的影响.在相同热力学条件下,将总量一定的As(V)溶液分别加入柱吸附和静态吸附体系中.结果表明,随着吸附模式的改变,静态吸附体系比柱吸附体系更快达到吸附平衡,静态吸附体系平衡吸附量(0.42 mg·g-1)明显高于柱吸附体系平衡吸附量(0.25 mg·g-1),且静态吸附体系的吸附不可逆性弱于柱吸附体系的吸附不可逆性.说明溶质吸附模式(动力学条件)的改变使得相同热力学条件下的吸附反应达到了不同的平衡状态.柱吸附和静态吸附实验中,As(V)在TiO2颗粒上的液膜扩散系数、总传质系数及吸附平衡后形成的微观吸附状态均不同,共同导致了两种反应宏观吸附行为上的差异.     

不同吸附模式对As(V)在TiO2颗粒上亚稳态吸附的影响

通过对比As(V)在TiO₂颗粒上的柱(column)吸附和静态(batch)吸附行为, 研究了柱吸附和静态吸附两种反应模式对该体系亚稳态吸附的影响. 在相同热力学条件下, 将总量一定的As(V)溶液分别加入柱吸附和静态吸附体系中. 结果表明, 随着吸附模式的改变, 静态吸附体系比柱吸附体系更快达到吸附平衡, 静态吸附体系平衡吸附量(0.42 mg·g^-1)明显高于柱吸附体系平衡吸附量(0.25 mg·g^-1), 且静态吸附体系的吸附不可逆性弱于柱吸附体系的吸附不可逆性. 说明溶质吸附模式(动力学条件)的改变使得相同热力学条件下的吸附反应达到了不同的平衡状态. 柱吸附和静态吸附实验中, As(V)在TiO₂颗粒上的液膜扩散系数、总传质系数及吸附平衡后形成的微观吸附状态均不同, 共同导致了两种反应宏观吸附行为上的差异.     

一氧化碳在硫修饰铂电极上的吸附与电氧化研究(英文)

吸附硫通常被认为是表面化学反应毒物,然而少量的硫能够增强铂的一氧化碳(CO)电氧化活性.本文利用常规电化学手段及表面增强拉曼光谱研究了CO在硫修饰的铂表面的电氧化.对于溶液中的CO,其在硫修饰铂电极上的起始氧化电位最多可以比非修饰电极负移超过300 mV,而且在硫覆盖度低于0.6的条件下电位负移量随覆盖度增加而增大.这一电催化活性的增强也受溶液pH值的影响.在低硫覆盖度(小于0.3)下,吸附态的CO电氧化峰值电位比非修饰铂电极负移约40 mV.然而,在高硫覆盖度下,其峰值电位比非修饰铂电极正移近30 mV.表面增强拉曼光谱显示共吸附硫使Pt—CO振动频率显著红移.作者认为这些结果是由于吸附硫弱化Pt—CO键及阻化CO在铂表面的移动引起的.     

正负极同电场静电纺丝电场性质及其机理

利用高压直流正负极同电场静电纺丝方法, 制备了聚(3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸酯)共聚物的超细纤维, 实验发现, 正负极同时工作, 形成的宏观纤维形貌与单极相比截然不同, 纤维形态呈现出“蜘蛛网”的变化趋势. 用电磁学理论建立了数学模型. 电压控制在8.0 kV, 溶液质量分数为20％, 电导率控制在0.002—46.7 μS/cm时, 正负极同电场工作时纺丝速率比单极高十几倍; 纤维拉伸取向好于单极纺丝, 该方法为静电纺丝产业化提供了新的思路.     

Oxidation of CO Catalyzed by a Cu Cluster: Influence of an Electric Field

Adsorption ability and reaction rate are two essential parameters that define the efficiency of a catalyst. Herein, we implement density functional theory (DFT) and report that CO can be oxidized by a pyramidal Cu cluster with an associated reaction barrier E_b=1.317 eV. In this case, our transition state calculations reveal that the barrier can be significantly lowered after superimposing a negative electric field. Moreover, when the field intensity corresponds to F=?0.010 au, the magnitude of E_b=0.698 eV is equivalent to—or lower than—those of typical catalysts such as Pt, Rh, and Pd. The superimposition of a positive field is found to enhance the release of the nascent CO₂ molecule. Our study demonstrates that small Cu clusters have better adsorption ability than the corresponding flat surface while the field can be used to enhance the purification of the exhaust gas.     

Adsorption Features of Flavonoids on Macroporous Adsorption Resins Functionalized with Ionic Liquids

A series of macroporous adsorption resins (MARs) with novel structures is synthesized via Friedel–Crafts catalyzed reaction. The adsorption kinetics of the synthetic resins with respect to the purification effect is systematically investigated by means of the response surface methodology (RSM). The kinetic data cannot be fitted to the classical model because it does not take multicompartments and desorption rates into consideration. A new multicompartment louver‐tide theory is thus developed considering that adsorption is an indefinite dynamic equilibrium process, which can be divided into innumerable ingredients with different desorption rates. This theory produces much better fits to the experimental data and provides a quantitative explanation with multicompartments and adsorption/desorption rates.     

微晶碳电活化过程中离子尺寸效应研究

以石油焦基微晶碳作为电极材料,并由N2吸附,X射线衍射(XRD)表征其孔结构和微晶结构.研究了4种电解液Et4NBF4/PC(四乙基铵四氟硼酸盐/碳酸丙烯酯)、Et4NBF4/AN(四乙基铵四氟硼酸盐/乙腈)、Bu4NBF4/PC(四丁基铵四氟硼酸盐/碳酸丙烯酯)和Bu4NBF4/AN(四丁基铵四氟硼酸盐/乙腈)的微晶碳电容器特性.结果表明:电解质离子与溶剂AN的溶剂化半径较小,容易嵌入类石墨微晶碳层,其于AN的电活化电位比在PC中的低,致使电活化程度更深,材料的表面利用率更高,电容量较大.电解质阳离子(Et4N+,Bu4N+)大小对电活化影响不大.电活化使材料类石墨微晶层间距(d002)变大,离子尺寸越大,层间距增加越明显.     

直流电场对水驱油藏油水相对渗透率的影响研究

研究、分析了直流电场强度、方向等因素对油藏岩石油水相对渗透率的影响及其作用机理.实验表明,在直流电场作用下,岩心呈强水湿性,束缚水饱和度增大,残余油饱和度降低;随着电场强度的增加,油相相对渗透率增大,水相相对渗透率降低;其极性相和非极性相各自呈现的不同渗流特性、壁面双电层结构变化以及原油的电粘效应等都是影响油水相对渗透率的因素.     

Influence of Electric Field on Dispersion of Carbon Nanotubes in Liquids

Production processes for carbon nanotubes commonly produce mixtures of solid morphologies that are mechanically entangled or that self‐associate into aggregates. The entangled or aggregated carbon nanotubes often need to be dispersed in corresponding material matrices in order to develop materials that have unique mechanical characteristics or transport properties. The most effective method for dispersion of carbon nanotubes is to prepare fluid suspensions of them in liquid media with applications of surfactant or/and ultrasonication. The authors propose an innovative dispersion method for carbon nanotubes by which an electric field is applied to suspensions of carbon nanotubes in liquids treated by surfactant and ultrasonication. Compared to dispersion without the electric field, the dispersion status of carbon nanotubes in liquid media is evidently improved with the electric field. The results indicate that the electric field conditions are effective for dispersion of carbon nanotubes in liquids and that complex effects of electric field, surfactant, and ultrasonication are beneficial for improvement of dispersion of carbon nanotubes.     

弱直流电场对枯草芽孢杆菌生长和代谢活性的作用

枯草芽孢杆菌63501(Bacillus subtilis 63501)培养液在连续培养时分别通入不同强度的直流电场,研究了它们在持续直流电刺激下的生长曲线、pH曲线、ATP酶活性、胞内总蛋白含量、细胞膜通透性以及细菌微观形态变化。 结果表明,适宜的直流电能促进枯草芽孢杆菌增殖;枯草芽孢杆菌的ATP酶活性在0.045 5×10-3 A/cm2电流密度作用下,在对数生长前期、后期和稳定期分别比对照组同期提升1.9、3.5和3.8倍,表明适宜强度的电流增强了细菌细胞的代谢活性。 细菌通透性也有不同程度的提高,与透射电子显微镜观察到的细菌细胞通电后的形态变化具有一致性。     

Influence of AC Electric Field on Macroscopic Network of Carbon Nanotubes in Polystyrene

CVD‐grown multiwall carbon nanotubes are dispersed in styrene monomer. During the polymerization of styrene, an AC electric field is applied to induce the CNTs to align along the electric field line to form a macroscopic nanotube network in polystyrene matrix. The dielectrophoresis force and the electric field redistribution at the CNTs apexes are responsible for alignment of the CNTs as well as bonding between the CNTs. Parameters such as field strength and nanotube weight fraction are varied. The results indicate that the macroscopic CNTs alignment along electric field direction can be observed only if the AC voltage reaches or is higher than certain values, and the higher the electric field frequency is, the more uniformly the CNTs align along electric field direction. In addition, nanotube concentration also affects the alignment of CNTs. According to the results of this study, the CNTs will align into a developed network in polystyrene matrix under a proper combination of three parameters of the electric field voltage, frequency, and the CNTs concentration.     

尿嘧啶在银电极表面吸附状态的研究

综合分析了尿嘧啶在银电极表面不同条件的表面增强激光Ｒａｍａｎ光谱（ＳＥＲＳ）,利用扩展的Ｈüｃｋｅｌ分子轨道法（ＥＨＭＯ）对尿嘧啶分子在银电极表面的吸附状态进行了计算．结果表明：最稳定的吸附构型能较成功地阐明尿嘧啶吸附在银表面的ＳＥＲＳ谱;尿嘧啶在银表面主要是以Ｎ（３）去质子化的形式吸附;尿嘧啶在银表面的吸附取向是由其浓度和银表面电位共同决定;在较低浓度和较高电位时,Ｎ（３）去质子化的尿嘧啶离子在银表面主要是通过Ｃ（２）及整个嘧啶环上的π电子体系与银表面的相互作用平躺地吸附;在较高浓度和较低电位时,吸附取向发生改变,即主要是通过Ｎ（３）与Ｏ（１０）以及Ｎ（３）与Ｏ（８）垂直地共同吸附在银表面上     

均匀电场对冰晶结构及生长的影响

采用分子动力学模拟方法研究了强度为4.0-40.0 V·nm^-1的均匀电场对过冷水冰晶结构和冰晶生长速率的影响. 文中通过CHILL 算法来识别不同的冰相结构,通过拟合Avrami 公式来得到冰晶生长所需的特征时间. 结果表明,在所施加的电场强度范围内生成的冰相以立方冰为主. 随着电场强度的增加,形成的立方冰的变形程度逐渐增大,冰晶的密度从0.98 g·cm^-3 增加到1.08 g·cm^-3,同时冰晶生长的特征时间从5.153 ns 减小到0.254 ns,冰晶生长的速率逐渐增长. 对水分子的动力学分析表明,冰晶生长速率增加的部分原因是电场能够促进水分子运动到形成冰晶所需要的取向. 此外,对冰相分子形成过程的分析表明缺陷冰分子在冰晶的生长过程中扮演着中间态的角色. 随电场强度的增加,由缺陷冰转变为立方冰的比例增长的速率逐渐提高.