Fe-N-C 类催化剂在碱性燃料电池中的研究进展

随着阴离子交换膜的出现、发展和应用,碱性燃料电池的优势日趋明显,针对碱性燃料电池的研究也更广泛而深刻. 在碱性燃料电池中,除了其固有的对催化剂的高包容性和动力学优越性,阴离子交换膜让阴离子定向迁移,从而实现了很好的水相管理,降低了电池中“水涝”的几率,也提供了更广阔的燃料选择空间. 氧还原反应是碱性燃料电池中的重要部分,且其反应动力学相较于氢氧化反应缓慢. 因此,选择并研制合适的阴极氧还原反应催化剂,是提高碱性燃料电池性能和促进燃料电池规模化使用的关键. Fe-N-C类催化剂因其在碱性条件下接近甚至优于 Pt 基催化剂的性能,被视为最有潜力替代 Pt 的非贵金属催化剂. 本文从近 5 年来 Fe-N-C 类催化剂的合成方法、催化活性位点和氧还原反应机理以及在燃料电池中的应用三方面进行了综述.      

基于六苯基苯骨架四苯基乙烯衍生物的合成及聚集诱导发光性质研究

设计合成了三个基于六苯基苯骨架结构的四苯基乙烯衍生物HPB-nTPE (n=2, 4, 6), 它们的分解温度均在440 ℃以上, 具有很好的热稳定性. 研究了化合物的均相溶液、聚集体以及固体粉末的光物理性质. 该类化合物具有典型的聚集诱导发光性质, 在均相溶液中几乎不发光, 而形成聚集体后发出明亮的蓝绿色荧光, 荧光量子产率分别为0.37, 0.36和0.37, 与均相溶液中相比增强了400多倍. HPB-nTPE固态呈无定形结构, 荧光量子产率分别为0.39, 0.36和0.36, 约为固态四苯基乙烯的1.8倍. HPB-nTPE的聚集态和固态的高发光量子产率来自两方面的贡献, 一是凝聚态抑制了四苯基乙烯基团中苯环的自由旋转引起的激发态非辐射跃迁, 另一方面是星形刚性六苯基苯骨架进一步抑制了凝聚态分子内和分子间四苯基乙烯基团π-π堆积引起的激发态非辐射跃迁过程, 从而提高了四苯基乙烯基团的辐射跃迁效率. 本研究对高效有机光功能材料的发展有重要意义.     

温度对介电弹性体材料力电耦合变形的影响（固体力学大会文章）

介电弹性体（Dielectric elastomer,简称DE）材料是一类在电场激励下可以产生大幅度尺寸或形状变化的新型柔性功能材料。DE材料具有非常宽的温度应用范围,这种宽的温度工作范围和快速大变形性能为各种柔性致动器结构提供了良好的基础,但作为一种粘弹性高分子材料,温度对其性能的影响也是非常明显的。然而到目前为止,所有关于DE材料驱动性能的研究仅局限于室温条件下,温度变化对DE材料力电耦合稳定性的影响几乎没有相关报道。基于此,通过实验研究了温度对最常用的DE材料（VHB 4910,3M）力电耦合变形的影响,结果表明：升高温度可以提高DE材料的力电耦合变形;温度越高,DE材料越容易发生力电耦合失效。然后,从热力学和粘弹性力学出发,建立了考虑温度影响后的DE材料的粘弹性力电耦合模型,数值模拟理论结果和实验结果非常吻合。     

Effect of Pb2＋ on the Kinetic and Spectral Characterization of Ribulose-1,5-bisphosphate Carboxylase/Oxygenase

本文利用各种光谱手段在体外研究了各种浓度的Pb2+对菠菜Rubisco活性影响的机制。 结果表明,Rubisco活性随着Pb2+处理浓度的增加而逐渐下降,低浓度Pb2+下Rubisco的动力学常数和最大反应速率分别为1.74 µM 和 0.42 µmol CO2/mg protein∙min,高浓度Pb2+下Rubisco的动力学常数和最大反应速率分别为11.82 µM and 0.28 µmol CO2/mg protein∙min。光谱学分析证实Pb2+可直接结合到Rubisco上, 其结合位点数为1.1个,结合常数分别为8.63×104 和 2.18×105 L/mol。ICP-MS和圆二色谱分析证实Pb2+取代了酶活性中心的Mg2+ 并改变了酶的构象。     

一类单完备李代数

确定了代数Va,b.c的导子代数,其中Va.b.c是由非交换代数Ca,b,c[X±1,Y±1,Z±1]的所有内导子所张成的李代数,证明了导子代数数Va.b,c是由所有内导子和3个外导子D1,0,0,DO,1,0,D0,0,1张成的,同时还给出了一类无限维的单完备李代数.     

单圈共轭图的最小广义Randic指标R-1

图G的广义Randic指标定义为Rα=Rα（G）=∑uv∈E（G）（d（u）d（v））^α,其中d（u）是G的顶点u的度,α是任意实数．本文确定了单圈共轭图的广义Randic指标R-1的严格下界,并刻划了达到最小R-1的极图,这类极图还是化学图．     

基于金属卟啉的甲基磷酸二甲酯分子印迹聚合物微球的合成及性能

合成了分别以5-(4-甲基丙烯酰氧苯基)-10,15,20-三苯基锌卟啉(ZnMOTPP)和5-(4-甲基丙烯酰氧苯基)-10,15,20-三苯基钆卟啉(GdMOTPP)为功能单体, 甲基丙烯酸(MAA)为辅助功能单体的甲基磷酸二甲酯(DMMP)分子印迹聚合物微球. 扫描电子显微镜(SEM)表征结果表明, 微球平均粒径为50～100 μm, 粒度均匀. 与甲基丙烯酸作为功能单体的分子印迹聚合物微球的吸附性能和特异性进行对比发现, ZnMOTPP分子印迹微球的吸附性能优于 GdMOTPP分子印迹微球, 金属卟啉分子印迹微球的吸附性能优于仅以甲基丙烯酸作为功能单体的分子印迹微球, 并且微球对其印迹分子DMMP具有特异性吸附. Scatchard分析表明, DMMP分子印迹空穴中只存在一类结合位点, MIPMs-Zn+MAA的最大吸附量Q_max=148 μmol/g, MIPMs-Gd+MAA的Q_max=78.9 μmol/g, MIPMs-MAA的Q_max=13.57 μmol/g.     

可视交叉传感阵列对蛋白质及其热变性过程的快速识别

以卟啉及其衍生物和特异性染料为敏感化学元件, 基于交叉响应原理构建了识别蛋白质的可视6×6阵列. 该阵列以颜色差谱图显示其与蛋白质作用呈现的特异性光谱反应, 采用聚类分析、 主成分分析和欧氏距离对图谱进行了分析. 结果表明, 该阵列可以鉴别模式蛋白牛血清白蛋白(BSA)、 牛血红蛋白(BHb)和卵清白蛋白(Ova)及其混合物, 且有望实现定量分析. 此外, 阵列的高敏感性使其不仅能识别天然蛋白质和不同变性程度的蛋白质, 还能对其热变性过程进行可视化实时监控. 该阵列产生的特殊颜色变化与蛋白质的空间构型、 微环境pH值的差异及溶解度有关. 因此, 该方法不仅能实现对蛋白质的快速识别, 为蛋白质热变性机理的研究提供新途径, 而且在临床医学和食品安全等的实时快速检测方面有潜在的应用价值.     

KDP晶体各向异性对划痕特性影响的实验研究

对KDP晶体二倍频晶面样品进行金刚石球形压头纳米划痕实验,划痕方向为0°、45°和90°,划痕长度为420μm,恒斜率载荷变化范围为0～150 mN,并利用扫描电子显微镜对划痕形貌进行观察.通过对划痕深度-距离曲线及划痕形貌进行分析,获取各划痕方向脆塑去除比例和脆塑转换位置.实验结果表明:0°、45°和90°方向脆塑转变位置分别为209.0μm、158.5 μm和112.6 μm,从而可知沿0°方向划痕的样品脆塑转变最晚,临界载荷最大,划痕脆性去除最少,是样品的最优加工方向.磨削加工验证实验结果显示,0°方向平均切削力及加工后表面粗糙度均最小,进一步证实其为KDP晶体二倍频表面最优加工方向.     

水电解制氢非贵金属催化剂的研究进展

氢能作为零碳排放能源是被公认的最清洁能源之一,如何有效可持续地产氢是未来人类步入氢能经济首先要解决的问题。电解水技术基于电化学分解水的原理,利用可再生电能或太阳能驱动水分解为氢气和氧气,被认为是最有前途和可持续性的产氢途径。然而,无论是光解水还是电解水,均需要高活性、高稳定性的非贵金属氢析出和氧析出催化剂以使水电解反应经济节能。本文介绍了我们研究所近三年在水电解方面的研究进展,其中着重介绍了：（ⅰ）氢析出催化剂,包括利用低温磷化过渡金属（氢）氧化物的方法制备过渡金属磷化物,同时过渡金属硫化物、硒化物以及碳化物等均被成功合成并被应用为有效的阴极析氢催化剂;（ⅱ）氧析出催化剂,主要包括金属磷化物、硫化物、氧化物/氢氧化物等;（ⅲ）双功能催化剂,主要包括过渡金属磷化物、硒化物、硫化物等。最后,总结展望了发展水电解非贵金属催化剂所面临的挑战与未来发展方向。