铜基串联催化剂电催化CO2还原的研究进展

化石燃料的燃烧和其他人类活动排放了大量的CO₂气体,引发了诸多环境问题。电催化CO₂还原反应(CO₂RR)可以储存间歇可再生能源,实现人为闭合碳循环,被认为是获得高附加值化学品和燃料的有效途径。电催化CO₂RR涉及多个电子-质子转移步骤,其中^*CO通常被认为是关键中间体。铜由于对^*CO具有合适的吸附能,已被广泛证明是唯一能够有效地将CO₂还原为碳氢化合物和含氧化合物的金属催化剂。然而,纯Cu稳定性差、产品选择性低、过电位高,阻碍了工业级多碳产品的生产。构筑Cu基串联催化剂是提高CO₂RR性能的一种有前途的策略。本文首先介绍电催化CO₂RR的反应路线和串联机理。然后,系统地总结铜基串联催化剂对电催化CO₂RR的最新研究进展。最后,提出合理设计和可控合成新型电催化CO₂RR串联催化剂面临的挑战和机遇。     

香茅油纳米乳剂的构建、表征、抗菌性能和细胞毒性

化学合成杀菌剂的大量、不合理使用对人类健康造成危害的同时也会导致严重的环境污染。因此,迫切需要寻找低毒、高效、无残留的天然杀菌剂。植物精油因其优良的杀菌活性、良好的生物相容性和丰富的来源,已成为农业病害防控领域的研究热点。香茅油是一种具有趋避、杀虫和抗菌活性的天然植物精油,主要包括香茅醛、香叶醇和香茅醇。目前,关于香茅油的研究主要集中于卫生害虫的驱避和防治,而用于农业致病菌防治的相关报道相对较少。在实际应用中,香茅油的疏水性和挥发性导致其生物利用度低,不能充分发挥生物活性。因此,构建一种改善香茅油疏水性、降低挥发性的递送系统十分必要。纳米乳剂因具有液滴细微均匀、物理稳定性好、渗透能力强以及生物利用度高等优点,已成为疏水农药的重要递送系统。本研究通过观察样品的外观和微观结构,并且测量样品液滴大小,考察了乳化剂种类(亲水亲油平衡值,HLB)、用量和乳化时间对纳米乳剂形成及稳定的影响,在此基础上筛选了香茅油纳米乳剂的优化配方。同时本研究还调查了香茅油纳米乳剂的生物活性和生物安全性。结果表明,以蓖麻油聚氧乙烯醚EL-40 (HLB = 13.5)为乳化剂的纳米乳剂性能最佳,且乳化剂用量从3%增加到7% (w,质量分数)时,纳米乳剂稳定性提高。此外,高速剪切3 min获得的纳米乳剂稳定性最高。基于此,确定了香茅油纳米乳剂的优化配方为：5% (w)香茅油,6% (w)乳化剂(EL-40),89% (w)去离子水,高速剪切3 min。香茅油纳米乳剂对菠萝泛菌(Pantoea ananatis)具有良好的抑制作用,抑制中浓度(EC₅₀)为74.85 mg·L⁻¹。纳米乳剂(低于100 mg·L⁻¹)处理人体正常肝细胞(L02) 24 h后,细胞存活率仍高于83%,凋亡率仅为6.93%,表明香茅油纳米乳剂具有较低的细胞毒性。本研究有助于设计和构建稳定、高效、安全的农业纳米乳剂,同时为植物精油作为农业杀菌剂提供了切实可行的解决方案。     

Polyvinylpyrrolidone and graphene-modified hematite nanoparticles for efficient electrocatalytic oxidation of p-nitrophenol

Journal of Solid State Electrochemistry - Polyvinylpyrrolidone (PVP) and graphene (G)-modified iron oxides (Fe2O3-PVP-G) are prepared by a simple hydrothermal reaction. Their morphology and...     

Preparation of C-Terminal Epitope Imprinted Particles Via Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization and Zn2+ Chelating Strategy: Selective Recognition of Cytochrome c

Chromatographia - The C-terminal epitope imprinted polymers on the silica were prepared by reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) strategy with C-terminal nonapeptide of cytochrome...     

Functional modification,self-assembly and application of calix[4]resorcinarenes

As a special subset of calix[4]arene, calix[4]resorcinarene is an excellent molecular platform which could be modified by introducing functional groups to multiple sites at the upper and lower rims. There are mainly three ways to build functionalized calix[4]resorcinarene derivatives: (1) modification on the C-2 sites of calix[4]resorcinarenes; (2) modification on the phenolic hydroxyl groups of calix[4]resorcinarenes; (3) modification on the bridging methylenes at lower rim of calix[4]resorcinarenes. Functionalized calix[4]resorcinarene derivatives play an important role in the development of self-assembly chemistry, among which hydrogen bonding and metal coordination are the two most common interactions to obtain multicomponent structures. Moreover, due to the excellent topological structures and various active substituents of functionalized calix[4]resorcinarene derivatives, their applications in various fields, such as nanoparticles, catalysts, fluorescent materials, and sensors, have been briefly presented in this paper.

     

气驱油油气混相过程的界面传质特性及其分子机制

油气混相过程的界面传质特性对气驱提高原油采收率技术非常重要。本文针对吉林某油田的实际油组分,采用分子动力学模拟研究了气驱油过程,分析了不同气体和驱替压力下油气两相的状态变化以及界面特性,获得不同驱替气体的最小混相压力(MMP)。结果表明,随着驱替气体压力的升高,气相的密度逐渐增大,油相膨胀密度降低,气相与油相的混合程度增强,油气两相界面厚度增加,界面张力随之减小。同时发现,驱替相中二氧化碳浓度越高,在同等气体压力下,油气界面更厚,油气混合程度更高。纯CO₂驱油得到的MMP远远小于纯N₂驱油,当这两种气体摩尔比为1 : 1混合时MMP介于两种纯气体之间,说明要达到同样的驱油效果二氧化碳需要的压力更小。最后,本文从分子微观作用力角度解释了驱替气体不同时影响油气混相程度的机制,通过分子平均作用势曲线发现油相分子对CO₂的吸引力要大于N₂分子,因此CO₂分子更容易与油相混合,驱替效果更明显。     

海水电解面临的挑战与机遇：含氯电化学中先进材料研究进展

氢气是一种清洁高效的能源载体,通过海水电解规模化制备氢气能够为应对全球能源挑战提供新的机遇。然而,缺乏高活性、高选择性和高稳定性的理想电极材料是在腐蚀性海水中连续电解过程的一个巨大挑战。为了缓解这一困境,需要从基础理论和实际应用两方面对材料进行深入研究。近年来,人们围绕电极材料的催化活性、选择性和耐腐蚀性进行了大量的探索。本文重点总结了高选择性和强耐腐蚀性材料的设计合成与作用机制。其中详细介绍了多种电极材料(如多金属氧化物、Ni/Fe/Co基复合材料、氧化锰包覆异质结构等)对氧气生成选择性的研究进展;系统论述了各种材料的抗腐蚀工程研究成果,主要讨论了本征抗腐蚀材料、外防护涂层和原位产生抗腐蚀物种三种情况。此外,提出了海水电解过程中存在的挑战和潜在的机遇。先进纳米材料的设计有望为解决海水电解中的氯化学问题提供新思路。     

Mixed Quantum Classical Reaction Rates based on the Phase Space Formulation of the Hierarchical Equations of Motion

In a previous work [J. Chem. Phys. 140 , 174105 (2014)], we have shown that a mixed quantum classical (MQC) rate theory can be derived to investigate the quantum tunneling effects in the proton transfer reactions. However, the method is based on the high temperature approximation of the hierarchical equation of motion (HEOM) with the Debye-Drude spectral density, and results in a multi-state Zusman type of equation. We now extend this theory to include quantum effects of the bath degrees of freedom. By writing the full HEOM into a multidimensional partial differential equation in phase space, we can define a new reaction coordinate, and the previous method can be generalized to the full quantum regime. The validity of the new method is demonstrated by using numerical examples, including the spin-Boson model, and the double well model for proton transfer reaction. The new method is found to resolve some key problems of the previous theory based on high temperature approximation, including possible numerical instability in long time simulation and wrong rate constant at low temperatures.     

稀土和锕系配合物促进的氮气活化与转化研究

氮气分子具有高的化学惰性,氮气的活化与转化充满挑战.含氮有机物在国民经济发展中具有广泛且重要的价值,实现温和条件下由氮气直接转化为含氮有机物在科学和经济上均具有重要意义.目前对氮气的活化与转化的研究主要集中在主族与过渡金属配合物,稀土和锕系元素由于具有特殊的电子结构,在氮气的活化与转化领域展现出了区别于主族和过渡金属的特殊反应活性.我国作为稀土和钍资源大国,开展稀土及锕系元素的固氮转化研究具有重要的战略意义.本综述归纳和总结了过去五年内稀土和锕系金属氮气配合物的合成,以及由稀土和锕系配合物促进的以氮气为原料生成含氮有机物的研究.