高活性和高稳定性的核壳结构PtPx@Pt/C催化氧还原

在质子交换膜燃料电池中,金属铂是最高效的阴极氧还原催化剂之一,但是铂昂贵的价格严重阻碍了其在燃料电池领域中的大规模商业化应用.通过铂与3d过渡金属(Fe、Co和Ni)合金化可以有效提高催化剂的氧还原活性,然而在实际的高腐蚀性、高电压和高温的燃料电池运行环境中,铂合金纳米粒子易发生溶解、迁移和团聚,从而导致催化剂耐久性差.同时过渡金属离子的溶出会影响质子交换膜的质子传导,并且一些过渡金属离子会催化芬顿反应,产生高腐蚀性?OH自由基,加快Nafion和催化剂的劣化.与过渡金属掺杂相比,非金属掺杂具有明显优势:一方面,非金属溶出产生的阴离子不会取代Nafion中的质子,也不会催化芬顿反应;另一方面,与3d过渡金属相比,非金属具有更高的电负性,其掺杂很容易调节Pt的电子结构.因此,本文通过非金属磷掺杂合成具有优异稳定性的核壳结构PtPx@Pt/C氧还原催化剂.通过热处理磷化商业碳载铂形成磷化铂(PtP2),经由酸洗处理产生富铂壳层,即PtPx@Pt/C.X射线粉末多晶衍射结果证明了PtP2相的存在,并且进一步通过电子能量损失谱对纳米粒子进行微区面扫描分析以及X射线光电子能谱分析证实了富铂壳层的存在,壳层厚度约1 nm.得益于核壳结构及磷掺杂引起的电子结构效应,PtP1.4@Pt/C催化剂在0.90 V(RHE)时的面积活性(0.62 mA cm–2)与质量活性(0.31 mAμgPt–1)分别是商业Pt/C的2.8倍和2.1倍.更重要的是,在加速耐久性测试中,PtP1.4@Pt/C催化剂在30000圈电位循环后质量活性仅衰减6％,在90000圈电位循环后仅衰减25％;而商业Pt/C催化剂在30000圈电位循环后就衰减46％.PtP1.4@Pt/C催化剂高活性与高稳定性主要归功于核壳结构、磷掺杂引起的电子结构效应以及磷掺杂增加了碳载体对催化剂粒子的锚定作用进而阻止了其迁移团聚.综上所述,本文为设计同时具有优异活性与稳定性非金属掺杂Pt基氧还原催化剂提供新的思路.     

金属性Ni3N纳米粒子的制备与乙二醇电氧化性能

利用小分子电催化氧化反应耦合水解制氢不仅有助于降低阳极反应过电位,提高析氢反应(HER)效率,而且产生高附加值的化学品,是提升电催化水分解性能的有效策略.其关键是开发具有高导电性和低氧化电位的非贵金属电催化剂.以Ni(OH)₂纳米片为前驱物,通过退火氮化工艺,制备了具有低氧化电位和高导电性的金属相Ni₃N纳米颗粒(Ni₃N-NPs).与Ni(OH)₂相比,Ni₃N-NPs具有较小的法拉第电阻,更低的氧化电位(1.36 V时达到10 mA·cm^-2),较小的Tafel斜率(29 mV·dec^-1),表现出更好的乙二醇(EG)电催化氧化性能.在1.36 V时,Ni₃N-NPs电催化氧化EG生成甲酸盐的法拉第效率高达91.16%.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对反应前后Ni₃N-NPs结构进行详细表征发现,在电催化EG氧化过程中,Ni₃     

BaCe0.7Zr0.2La0.1O3-α陶瓷的制备和导电性

以高温固相反应法合成了BaCe_0.7Zr_0.2La_0.1O_3-α陶瓷。粉末XRD结果表明,该陶瓷材料为单一钙钛矿型BaCeO₃斜方晶结构。以陶瓷材料为固体电解质、多孔性铂为电极,采用交流阻抗谱技术和气体浓差电池方法分别测定了材料在500～900 ℃下,干燥空气、湿润空气和湿润氢气中的电导率以及离子迁移数,研究了材料的离子导电特性。结果表明,在500～900 ℃下干燥空气中,陶瓷材料的最大电导率为1.8 mS·cm^-1,氧离子迁移数为0.14～0.04,是一个氧离子与电子空穴的混合导体。在湿润空气中,陶瓷材料的最大电导率为2.0 mS·cm^-1,质子迁移数为0.48～0,氧离子迁移数为0.25～0.10,是质子、氧离子和电子空穴的混合导体。在湿润氢气中,陶瓷材料的最大电导率为3.6 mS·cm^-1。在500～700 ℃温度范围内,陶瓷材料的质子迁移数为1,是纯的质子导体;而在800～900 ℃温度范围内,陶瓷材料的质子迁移数为0.93～0.91,是质子与电子的混合导体,质子电导占主导。     

固相萃取-石墨炉原子吸收法光谱分析铝合金中痕量铍的研究

建立了固相萃取-石墨炉原子吸收光谱法测定铝合金中铍的方法。利用偶氮砷酸类试剂7-(2′-胂酸基-5′-羧酸)苯偶氮-8-羟基喹啉-5-磺酸(H2L)与Be2+形成螯合物,该螯合物可用C18固相萃取柱富集,而Al3+则不被保留。采用石墨炉原子吸收光谱法(GF-AAS)测定C18柱洗脱液中的Be2+的螯合物,从而实现铝合金中铍的分离检测。最佳实验条件为:采用pH=3.0的5%H2L水溶液螯合Be2+,水相上柱,用2mL体积比为50%的甲醇/水溶液作为洗脱液。结果表明:经过C18柱固相萃取可以去除Al3+的干扰,Be2+的测定范围为0.05～16μg/L,检出限为0.025μg/L,加标回收率为92%～108%。应用该法于铝合金标样中铍的测定,结果与认定值相符。     

8-氨基喹啉-5-磺酸-示波计时电位法快速测定天然水体中锌形态

报道了8-氨基喹啉-5-磺酸(简称8-AQS)-示波计时电位法分别在酸性和碱性条件下测定了天然水样中的锌浓度,发现在酸性下测定的是无机不安定态锌c(Zni),而在碱性下测定的是总溶解态锌c(Zna)。并用该法测定了酸消化水样中的总锌c(ZnT),由c(Zna)-c(Zni)间接得到有机安定态c(Zn0),c(ZnT)-c(Zna)得到颗粒态酸溶态锌c(ZnT),据此可以实现对五种锌形态的区分。测定了10多个实际水样,与经典的离子交换-AES方法进行了对照,结果基本一致。     

基于包被包膜糖蛋白抗体纳米金磁性微粒的无试剂安培免疫传感器

在玻碳电极(GCE)表面固定对H2O2有催化还原活性的富马酸二甲酯联吡啶铜(GCE|CuL);再在GCE|CuL表面修饰一层金磁微粒-壳聚糖复合膜(nano Au/Fe3O4/Chit), 进而固定艾滋病毒(HIV)诊断标志物--包膜糖蛋白(gp160)抗体(anti gp160), 由此构建了一类快速检测 gp160的无试剂安培免疫传感器.当该传感器在含gp160溶液中37 ℃下温育30 min后, 传感器表面生成的免疫复合物随gp160浓度的增大而增加, 导致CuL 对H2O2 电催化还原效果降低, 催化电流呈现下降趋势.在PBS溶液(pH 7.0)和-300 mV下, 催化电流的降低值ΔIo与gp160浓度在1～400 μg/L 呈线性关系; 检出限为0.5 μg/L(3σ).研制的免疫传感器检测gp160时, 一步免疫反应即可得结果, 较相同条件下包被gp160抗体的纳米金单分子层修饰电极灵敏度更高, 检测范围更宽, 有望用于艾滋病人血清标志物gp160快速筛测.     

超高分子量高阳离子度AM-DMC-DAC三元共聚物的合成及其絮凝性能

在较高阳离子含量下,合成了丙烯酰胺(AM)-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)三元共聚物.考察了引发剂浓度、单体浓度、反应体系pH及链转移剂对聚合反应产物黏度的影响.结果表明:该三元共聚物的特性黏度可以达到36 dL/g,溶解性能良好,阳离子度高,絮凝性能优良.     

近红外光谱技术结合4种算法分析尾巨桉-马占相思制浆原料的混合程度与主化学成分

为缓解我国木浆供应压力,满足混合原料制浆的实际需求,该文进行了近红外光谱快速分析混合制浆原料的研究。采集145个人为控制尾巨桉含量的尾巨桉-马占相思混合样品的近红外光谱,用常规方法测定其综纤维素、聚戊糖、Klason木质素含量。对原始光谱进行一阶导数与标准正态变换预处理后,分别运用偏最小二乘法、支持向量机法、人工神经网络法和LASSO算法建立尾巨桉、综纤维素、聚戊糖、Klason木质素含量分析模型。其中LASSO法建立的尾巨桉和综纤维素含量分析模型最优,预测均方根误差(RMSEP)分别为1.80%、0.60%;绝对偏差(AD)分别为-3.03%～3.17%、-1.03%～0.98%,模型性能可满足较精确的快速分析。偏最小二乘法建立的聚戊糖含量分析模型最优,RMSEP为0.75%,AD为-1.26%～1.33%;支持向量机法建立的Klason木质素含量分析模型最优,RMSEP为0.48%,AD为-0.82%～0.86%,两个模型性能适用于非精确性的分析。该研究为混合制浆原料的快速分析提供了可能,同时也证实了LASSO算法的适用性。     

基于二维MOFs构建MicroRNA荧光传感器的综合分析化学实验及"赛学结合、三位一体评价"的教学模式设计

本综合性实验将二维金属有机框架(2D MOFs)和MicroRNA (miRNA)分析等前沿研究领域引入化学(材料)本科和研究生实验教学中。主要包括2DMOFs材料的合成及表征、基于2DMOFs的荧光核酸探针构建以及将探针用于miRNA荧光分析等,共10个学时。所需掌握的实验技能包含溶剂热法、离心分散和外标法等基本材料合成和分析化学操作以及荧光、红外、X射线粉末衍射等材料表征和分析方法。我们在实验中实施了一种新型的"赛学结合、三位一体评价"教学模式。在该模式中,学生分组开展团队作业、实验和汇报,不仅要记录实验现象和结果,还需对实验过程录像并总结做成PPT。各组间通过"PPT答辩、实验报告和录像"等进行比赛,三位一体决出成绩。学生在实验中不仅学习了大量实验技能,提高了动手能力,拓展了学术视野;而且通过比赛和教学相结合,激发了你追我赶的学习热情,培养了团队合作精神,调动了学习的主观能动性。该实验和教学模式也适合推广至其他综合化学实验教学中。     

Fe2O3-ZrO2层柱蒙脱石的合成和热稳定性

蒙脱石是具有2∶1层状结构的粘土矿物,酸化蒙脱石用途广泛[1]。利用较大体积多聚金属阳离子与蒙脱石进行离子交换并把蒙脱石层撑开,可以得到复合材料—层柱蒙脱石(ＰＩＬＭ),它具有二维的层柱结构,其孔径比一般的分子筛大。其孔径还可以根据蒙脱石离子交换当量和交换阳离子的体积大小加以控制。它具有良好的热稳定性和酸性,并且合成方法简单。蒙脱石和膨润土在我国分布广泛,储量大。因此ＰＩＬＭ在载体、吸附剂及较大分子转化催化剂等方面具有较好的应用前景。传统的层柱蒙脱石是由单组分多聚金属阳离子与蒙脱石进行交联而合成的,本文在…