花状微球Znln_2S_4/碳量子点复合物用于光催化还原Cr(Ⅵ)（英文）

六价铬Cr(Ⅵ)是废水中常见的重金属污染物,广泛应用于电镀、皮革制造、金属表面处理、纺织制造等领域.传统的处理方法有吸附、超滤、反渗透和凝固等.但是,这些方法均具有一定的缺陷,比如膜污染、高功耗、高运行和维护成本.Cr(Ⅲ)有较低毒性且易在水溶液中沉淀形成Cr(OH)_3,因此,将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)被认为是一种有效去除Cr(Ⅵ)的策略.近年来,半导体光催化技术广受关注,被用于去除有毒污染物、还原二氧化碳和分解水,并在光催化还原Cr(Ⅵ)领域取得一系列进展.但是,探索开发可见光响应的高效光催化剂仍是挑战.三元金属硫属元素化合物半导体具有独特的光电特性和催化活性,备受关注.尤其是窄带Znln_2S_4被认为是一种有潜力的可见光催化剂.但是,由于其较窄的光响应范围以及光生载流子短的寿命,使得它的催化活性很低.研究表明,控制形貌、掺杂贵金属和构筑异质结复合物能够提高Znln_2S_4的光催化活性.不幸的是,有关Znln_2S_4在光催化还原Cr(Ⅵ)中的应用还鲜有报道.本文通过构筑花状微球Znln_2S_4和碳量子点(CQDs)异质结,合成Znln_2S_4/CQDs复合物,获得高效光催化还原Cr(Ⅵ)活性的复合光催化剂.扫描电子显微镜和高分辨投射电子显微镜结果显示, Znln_2S_4/CQDs复合物是由花瓣自组装的花状微球结构, CQDs分散在Znln_2S_4花瓣上,形成很好的界面接触,有利于光催化过程的进行.紫外可见吸收光谱结果表明, Znln_2S_4/CQDs复合物在可见光区域展现了很好的吸收.随着CQDs含量的增加, Znln_2S_4/CQDs复合物的光吸收能力增加,有利于提高其催化活性.电化学阻抗谱、光电流响应曲线和原位电子顺磁共振谱结果表明, CQDs可以作为电子受体材料,促进光生载流子的转移,抑制其复合,从而延长光生载流子的寿命.通过光催化还原Cr(Ⅵ)的实验发现,与纯Znln_2S_4相比, Znln_2S_4/CQDs复合物具有增强的光催化活性,并且与CQDs的掺杂比例有关.在可见光照射40 min后,当CQDs的掺杂比例为0.5 wt%时, Znln_2S_4/CQDs复合物对Cr(Ⅵ)的还原率达到93%.Znln_2S_4/CQDs复合物优异的催化活性归因于其优异的光吸收,良好的界面电荷转移,和CQDs的下转换特性.另外,光催化还原Cr(Ⅵ)实验被循环3次后发现, Cr(Ⅵ)的还原率没有明显降低.同时, X射线衍射、扫描电子显微镜和光电子能谱结果表明,催化反应之后的Znln_2S_4/CQDs复合物的结构、形貌和组分均未发生变化,说明Znln_2S_4/CQDs复合物具有良好的稳定性.本工作以期为进一步设计具有理想功能的CQDs基复合材料提供有价值的信息.     

硫化镉量子点对三联吡啶钌电化学发光的增敏作用及用于邻苯二酚的检测

研究了CdS量子点(CdS QDs)对三联吡啶钌(Ru(bpy)_3~(2+))电致化学发光(ECL)信号的作用,发现CdS QDs对Ru(bpy)_3~(2+)的ECL信号有良好的增敏作用,基于此建立了高灵敏的CdS QDs/Ru(bpy)_3~(2+)ECL体系。探讨了该体系的ECL机理,考察了CdS QDs的浓度、缓冲溶液p H值、扫描速率等实验参数对ECL信号的影响,优化了体系的ECL条件。基于邻苯二酚对该体系ECL信号的抑制作用,建立了邻苯二酚的ECL检测方法。在1.0×10~(-8)~1.0×10~(-5)mol/L范围内,邻苯二酚的浓度与ECL信号的变化值呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为5.5 nmol/L,将本方法用于茶叶中邻苯二酚的检测,结果令人满意。     

基于重叠栅工艺的硅量子点阵列的制备与调控

利用半导体量子点阵列结构实现近邻耦合是规模化扩展自旋量子比特的主要方案之一.随着量子点数目的增加,量子点阵列器件的制作工艺及参数调控均愈加复杂.本文介绍了一种重叠栅工艺结构,利用多层相互重叠且具有不同功能的栅极定义量子点,制作出结构紧凑、调控性好的量子点阵列器件,解决了工艺扩展的难题.此外,本文发展了一套高效可靠的调控方法,按顺序逐个添加量子点并建立虚拟电极,实现了对量子点参数的独立控制,并且能够高效且独立地调控各量子点中的电子数目,克服了大规模量子点阵列中电压参数配置的困难.这些方法为未来实现大规模自旋比特阵列提供了一种标准化的方案.     

通过SAPO-34分子筛笼中引入金属物种提升甲醇制烯烃反应中乙烯选择性

低碳烯烃(乙烯、丙烯)是化学工业极其重要的基本原料.甲醇制烯烃(MTO)反应是重要的烯烃生产石油替代路线.其中,磷酸硅铝类SAPO-34分子筛在MTO反应中表现出优异的低碳烯烃选择性.与丙烯相比,乙烯具有更高的经济附加值,因此提升MTO反应中乙烯的选择性有着重要的意义.本文采用传统离子交换法(CIE)、模板辅助离子引入法(TII)和醇相离子交换法(AIE)对SAPO-34分子筛进行金属Zn、Cu改性,利用多种表征手段对金属Zn、Cu改性SAPO-34分子筛的物理结构、化学组成、金属物种状态与分布、酸性及扩散性质等进行表征.首先,对金属Zn、Cu改性SAPO-34分子筛的物理结构和化学组成进行分析.X射线衍射表明,相比AIE法,CIE法和TII法改性基本保持SAPO-34分子筛的结晶度.X射线荧光分析表明,相比Co、Ni,金属Zn、Cu更易引入SAPO-34分子筛.N2物理吸附-脱附表明,CIE法改性能够保持SAPO-34分子筛的BET比表面积和微孔孔容.其次,考察了金属Zn、Cu改性SAPO-34分子筛中金属物种的状态.氢气-程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)结果表明,Zn物种主要以孤立态的Zn2+阳离子形式存在.H2-TPR、XPS、紫外-可见光谱和电子顺磁共振谱结果表明,Cu物种主要以孤立态的Cu2+阳离子以及部分CuO形式存在.继而对金属Zn、Cu改性SAPO-34分子筛中金属物种的分布进行表征.XPS表明,Zn阳离子改性的SAPO-34表层富硅、富Zn,呈类核壳结构;XPS和扫描式电镜-能量色散X射线光谱结果表明,Cu物种在Cu改性SAPO-34分子筛中均匀分布.进一步研究了金属Zn、Cu改性SAPO-34分子筛中酸性的变化.氨气-程序升温脱附和核磁共振氢谱结果表明,Zn、Cu改性SAPO-34酸性位点的酸量降低.最后,对金属Zn、Cu改性SAPO-34分子筛的扩散性质进行分析.智能重量分析表明,Zn、Cu阳离子的引入降低探针分子(乙烷、丙烷)的扩散系数,推断Zn、Cu阳离子的引入增加对MTO反应产物的扩散限制.热重表明,Zn阳离子改性SAPO-34分子筛反应初期积炭量略微增加.综上所述,Zn阳离子改性SAPO-34催化剂表层富硅、富Zn,呈现类核壳结构.Zn阳离子的引入增加对MTO反应产物的扩散限制,而且Zn阳离子的引入促进MTO反应初始阶段的碳沉积.因此,Zn阳离子改性SAPO-34分子筛显著增加MTO反应产物的扩散限制,对分子尺寸较大的反应产物的扩散限制更为明显,从而提高MTO反应初始阶段的乙烯选择性,增大乙烯/丙烯比.     

热可逆交联环氧树脂的动态结构与性能研究

通过双马来酰亚胺与侧链带有呋喃官能团线性环氧树脂间的Diels-Alder反应,制备了热可逆交联的环氧树脂(DAERs),通过热分析、固体核磁共振技术和力学性能测试详细研究了该热可逆交联聚合物中的热可逆转变过程、动态化学键演化以及交联度对力学性能的影响.示差扫描量热法(DSC)和动态热机械分析(DMA)等热分析结果表明,可逆共价键的化学交联作用提高了材料的玻璃化转变温度,随着交联度的增大,热可逆共价键断裂及玻璃化转变协同作用导致材料软化温度显著提高,进而提高了材料的耐热性.通过变温13C固体NMR实验原位监测DA/retro-DA反应过程,发现DAERs中通过DA反应形成的交联网络结构可以在高温解交联而生成呋喃与马来酰亚胺小分子化合物,而低温时呋喃与马来酰亚胺化合物又再次反应得到DA加成结构,进而从分子水平上为材料的热可逆交联特性提供了关键的实验证据.而原样品和溶液法再加工样品的拉伸实验结果表明,可逆交联DA反应不但使样品具有较高的力学强度,而且使交联聚合物具有了再加工的能力.     

酸性吸附树脂对2,6-二氯苯酚的吸附热力学和动力学研究

本文以二硫代二苯甲酸、均苯四甲酸酐和没食子酸为修饰剂,通过后交联反应和化学修饰反应制备了3种酸性功能基修饰的超高交联树脂。通过等温吸附实验和吸附动力学实验,探讨了3种酸性吸附树脂对2,6-二氯苯酚(2,6-DCP)的吸附性能和吸附机制。结果表明,3种酸性吸附树脂对2,6-DCP均具有良好的吸附性能,吸附量随着2,6-DCP初始浓度的增大而增加,随着温度的升高而减小。Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能够较好地拟合吸附等温线,3种酸性树脂对2,6-DCP的吸附机理较复杂。吸附热力学结果表明,吸附过程主要为放热、自发的物理吸附过程。3种酸性树脂对2,6-DCP的吸附动力学过程符合准一级动力学方程,颗粒内扩散是该吸附过程的主要控制步骤。3种酸性吸附树脂对2,6-DCP的吸附速率常数大小顺序为kGAMRkDSTAMRkPMDAMR。     

己烯氢羧基化反应中钯膦催化剂作用机理的原位红外光谱研究

用原位红外光谱研究了在合成气压力下钯-膦催化剂(PdCl2(PPh3)/PPh3和2-乙基己醇存在下己烯的氢羧基化.结果表明羰基钯中间体最先形成并和醇反应形成氢羧基化钯.然后是连续地进行烯烃插入,羰基配位和醇解得到酯,并重新生成(R'O)Pd(CO)(PPh3)2中间体.     

用XPS表征聚苯乙烯-丙烯酸辐射接枝共聚物

应用ESCA研究辐射接枝共聚物的文章已有报道。然而,有关聚苯乙烯-丙烯酸辐射接枝共聚物的表征工作报导甚少。本文用X-光电子能谱(XPS)研究了聚苯乙烯-丙烯酸辐射接枝共聚物,并通过不同环境碳不同位置的峰面积之比表征接枝率。     

主成分分析-支持向量机用于肝病分类模型

将主成分分析(PCA)用于肝功能检测数据特征提取,然后用支持向量机(SVM)对乙肝、丙肝、肝硬化、正常人样本建立分类模型。采用高斯径向基函数(RBF)为核函数,调节核函数参数C及σ以建立最佳支持向量机模型。该模型对训练集的识别率为99.3%,对预测集的预测率为96.4%。结果表明:PCA-SVM法建立的肝病分类模型能较好的区分乙肝、丙肝、肝硬化及正常人,且分类效果优于传统支持向量机及人工神经网络(ANN)分类模型。     

短脉冲载荷下金属材料的层裂破坏

 本文用点炮加载聚酯薄膜飞片撞击金属靶材料，飞片速度0.714~2.24 km/s，脉冲宽度40~80 ns，击靶压力为2.280~11.952 GPa。在回收的铝、铜和钢靶样品上观察到层裂现象。通过金相分析发现它们的破坏方式与在一般较长脉冲加载下的破坏方式相似，铝和铜以延性方式破坏；钢则以脆性方式破坏。一维和二维数值模拟结果表明通常的几种层裂判据在这个应力、应变和应变率范围内也基本上适用。