基于氦离子化气相色谱法测定微量氧、氮的影响因素

探讨氦离子化气相色谱法测定样品中微量氧、氮含量的影响因素。采用控制变量法,对色谱柱温度、进样流量、进样管道环境及极化电压等因素对微量氧、氮测定结果的影响进行讨论和分析。结果表明,当色谱柱温度为25~45℃时,色谱柱对氧、氮吸附量最小;当进样流量不小于70 mL/min时,微量氧、氮测定结果受外界干扰最小;当极化电压为80~160 V时,氧、氮具有最佳的响应值;初次测定样品中微量氧、氮含量时,需使进样管道表面吸附的氧、氮处于饱和状态,以便获得理想的测定结果。讨论的结果可为氦离子化气相色谱法测定相关样品中微量氧、氮含量时提供技术参考。     

多孔硅纳米材料的制备及在高能锂电池中的应用

多孔硅纳米材料具有巨大的比表面积,可调控的物理化学性质,在药物治疗、传感、能源储存与转化等领域拥有巨大的应用前景。尤其在高能量密度锂离子电池领域,多孔硅由于其丰富的孔道结构能有效释放充放电过程中硅体积变化带来的巨大应力以及大大地缩短锂离子传输距离,而引起了人们的广泛研究兴趣。但是,开发简便快速的方法来合成结构可调变的多孔硅纳米材料仍是当前研究的挑战。近年来,一些用来合成多孔硅纳米材料的方法已有报道。我们基于本课题组最近的研究进展和近年来相关文献,比较详细综述了近年来多孔硅纳米材料的制备方法以及重点关注其在高能锂电池领域的应用。最后,对多孔硅纳米材料的未来发展方向做了进一步的展望。     

醋酸铜促进的酰胺-噁唑啉化合物与芳基硫醇的C—H键双硫代化反应研究

以酰胺-噁唑啉为辅助基团,在廉价的醋酸铜促进下,实现了酰胺衍生物C(sp2)—H键与芳基硫醇S—H键的脱氢偶联反应;以中等到优秀的产率(最高可达90%)简单高效地合成了一系列双硫化的酰胺衍生物.值得一提的是,底物范围并不局限于各种取代苯基酰胺化合物,吡啶基酰胺化合物也可以兼容.该反应的特点是:金属廉价、底物范围广、反应条件温和、无需外加配体、空气作为氧化剂、区域选择性好(仅酰胺基团邻位的C—H键发生反应,而噁唑啉基团邻位的C—H键不发生反应);此外,克级规模的反应表明了其在合成中的实用性.     

静电纺丝法制备复合纳米材料

经由溶胶-凝胶法过程,应用静电纺丝机原理,以聚乙烯醇(PVA)和无机盐(LiMn2O4)为前驱物,制备出了含有LiMn2O4无机组分的复合纳米纤维,为复合无机纳米纤维的制备方式供给了一条新的思路。实验中系统地研究了PVA的浓度对其所形成的纤维描摹特征的影响。PVA水溶液用于纺丝的最好质量分数约为8.0%。在实验过程中,随着PVA质量分数的渐渐增加,其所形成纤维的直径也随之渐渐增大,而溶液的黏度也在逐步增大,这就使得溶剂挥发变得越来越难,小液珠的表面难以构成理想的“泰勒锥”,电压过小,样品溶液无法纺丝,在针头处成水滴状落在针头下方。电压过大则会在纤维丝上呈现念珠形态,阻碍样品电纺时的形貌。实验表明,在施加18kV的高电压,默认机器的其它设定条件下,依托不同质量分数的PVA溶液可制备出三种不同的纤维。     

An All‐Alkynyl Protected 74‐Nuclei Silver(I)–Copper(I)‐Oxo Nanocluster: Oxo‐Induced Hierarchical Bimetal Aggregation and Anisotropic Surface Ligand Orientation

The hardness of oxo ions (O^2?) means that coinage‐metal (Cu, Ag, Au) clusters supported by oxo ions (O^2?) are rare. Herein, a novel μ₄‐oxo supported all‐alkynyl‐protected silver(I)–copper(I) nanocluster [Ag_74?xCu_xO₁₂(PhC≡C)₅₀] ( NC‐1 , avg. x=37.9) is characterized. NC‐1 is the highest nuclearity silver–copper heterometallic cluster and contains an unprecedented twelve interstitial μ₄‐oxo ions. The oxo ions originate from the reduction of nitrate ions by NaBH₄. The oxo ions induce the hierarchical aggregation of Cu^I and Ag^I ions in the cluster, forming the unique regioselective distribution of two different metal ions. The anisotropic ligand coverage on the surface is caused by the jigsaw‐puzzle‐like cluster packing incorporating rare intermolecular C?H???metal agostic interactions and solvent molecules. This work not only reveals a new category of high‐nuclearity coinage‐metal clusters but shows the special clustering effect of oxo ions in the assembly of coinage‐metal clusters.     

氰基桥联的Fe2Ni双之字链的合成与磁性

利用四氰基构筑单元和不同位阻的吡啶类配体,合成了3例氰基桥联的Fe₂^ⅢNi^Ⅱ链状化合物。化合物{[Fe（bpy）（CN）₄]₂[Ni（bp）₂]·2H₂O}_n（1）（bpy=2,2''-联吡啶;bp=4-苯基吡啶）,{[Fe（bpy）（CN）₄]₂[Ni（papy）₂]·H₂O}_n（2）（papy=4-（苯基氮烯）吡啶）和{[Fe（bpy）（CN）₄]₂[Ni（azp）]·4H₂O}_n（3）（azp=1,2-二（吡啶-4-基）二氮烯）均为双之字型的链状结构。磁性测试表明化合物1~3均表现为链内的铁磁相互作用。化合物1表现出单链磁体行为,有效能垒为10.9 K。     

A Sustainable Solid Electrolyte Interphase for High‐Energy‐Density Lithium Metal Batteries Under Practical Conditions

High‐energy‐density Li metal batteries suffer from a short lifespan under practical conditions, such as limited lithium, high loading cathode, and lean electrolytes, owing to the absence of appropriate solid electrolyte interphase (SEI). Herein, a sustainable SEI was designed rationally by combining fluorinated co‐solvents with sustained‐release additives for practical challenges. The intrinsic uniformity of SEI and the constant supplements of building blocks of SEI jointly afford to sustainable SEI. Specific spatial distributions and abundant heterogeneous grain boundaries of LiF, LiN_xO_y, and Li₂O effectively regulate uniformity of Li deposition. In a Li metal battery with an ultrathin Li anode (33 μm), a high‐loading LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂ cathode (4.4 mAh cm^?2), and lean electrolytes (6.1 g Ah^?1), 83 % of initial capacity retains after 150 cycles. A pouch cell (3.5 Ah) demonstrated a specific energy of 340 Wh kg^?1 for 60 cycles with lean electrolytes (2.3 g Ah^?1).     

活性炭担载的铂催化剂在碱性条件下选择性氧化甘油制备乳酸

生物柴油是一种环境友好的燃料,随着其生产及应用的快速增长,其生产过程中重要的副产物甘油将会大量过剩.因此,将甘油转化为高附加值的化学品对于提高生物柴油整体竞争力具有重大意义.乳酸是重要的化工原料,可用于制备生物兼容和可降解的聚乳酸塑料,广泛应用于食品和医药等领域.近年来,由甘油制乳酸的研究受到格外关注,相对于水热反应和氢解反应等,催化选择氧化反应因温和的反应条件而更具竞争力.
　　目前,甘油催化选择氧化制乳酸一般需加入较高比例的NaOH,而碱的类型对反应性能的影响鲜有报道.另外,催化剂常采用TiO2和CeO2等氧化物载体,而炭载体具有比表面积较大、在酸碱溶液中稳定及贵金属易于回收等优点,在催化领域有着广泛应用.因此,本文研究了活性炭(AC)担载的Pt催化剂在甘油催化选择氧化制乳酸反应中的催化性能.
　　首先研究了Pt/AC催化剂和碱在甘油催化选择氧化制乳酸过程中的催化作用.实验发现, Pt/AC和碱协同作用才能得到乳酸. Pt/AC催化剂在甘油脱氢生成中间产物(甘油醛和二羟基丙酮)的过程中起主导作用,碱的存在能够促进甘油羟基脱氢;中间产物实验证实,中间产物生成乳酸过程中碱起主导作用,它促进甘油醛和二羟基丙酮脱水反应和坎尼扎罗重排反应获得乳酸.进一步研究发现,中间产物二羟基丙酮比甘油醛更有利于乳酸生成,而Pt/AC催化剂有利于中间产物氧化为甘油酸.
　　进一步研究了不同类型的碱对反应性能的影响.结果表明,碱金属氢氧化物(LiOH, NaOH, KOH)比碱土金属氢氧化物(Ba(OH)2)更有利于提高甘油转化率和乳酸选择性.在加入碱金属氢氧化物条件下,甘油转化率与其离子半径呈正相关,而乳酸选择性则呈相反趋势.在LiOH存在下,乳酸选择性明显高于NaOH和KOH条件.当LiOH：甘油摩尔比为1.5时,甘油转化率和乳酸选择性均最高.在较低的LiOH与甘油摩尔比时,随着反应的消耗,溶液中的OH–减少,其促进甘油脱氢的作用变弱,并且不利于中间产物进行坎尼扎罗反应,故反应活性和乳酸选择性较差;而当LiOH比例过高时,会导致溶解氧浓度迅速降低,从而使甘油转化率和乳酸选择性下降,同时副产物甘油酸的选择性有所提高.这可能是因为较高比例的碱会促进中间产物甘油醛生成,该中间产物在Pt/AC催化作用下发生进一步氧化反应生成甘油酸.
　　研究了反应时间对催化性能的影响.结果表明,反应6 h后,甘油已经完全转化,乳酸选择性最高,达到69.3%;进一步延长反应时间,乳酸选择性有所下降,而副产物乙酸选择性略有增加,这可能是部分乳酸分解所致. Pt/AC催化剂经5次循环使用后仍保持了较高的甘油转化率和乳酸选择性.     

铂族金属催化剂低温 CO氧化研究近期进展

CO氧化可能是多相催化领域最常见的反应,它不仅能作为探针反应研究催化剂结构、反应活性位等,而且在诸多实际过程如空气净化、汽车尾气污染物控制、燃料电池所用氢源净化等扮演重要角色.最早的 CO氧化催化剂为霍加拉特剂,其组分主要为 CuO与 MnO2混合氧化物,然而在实际应用过程中存在低温活性低、吸湿易失活等缺点.1987年, Haruta等发现湿化学法制备的氧化物负载 Au催化剂表现出非常高的低温 CO氧化活性及耐水稳定性,其 Au粒子以纳米尺度分散,进而引发了催化研究领域的“淘金热”及纳米催化研究热潮.而 CO氧化通常作为考察 Au催化剂结构性质的探针反应,也成为考核其它金属催化剂是否具有高活性的判据之一. Pt族金属上 CO氧化反应从 Langmuir等研究开始至今已有100多年,然而低温下该金属催化剂活性与 Au催化剂相比要低一个数量级.本质原因为 Pt族金属上 CO吸附较强, O2吸附与活化受到抑制,而该步骤被认为是 CO氧化的速控步,因而表现出较低的催化活性.通常 Pt族金属催化剂需要100oC以上 CO才能脱附, O2进而得以吸附.目前研究人员采取多种策略,其基本原则为削弱 Pt族金属上 CO吸附强度或者提供其它活性位供 O2吸附与活化.本综述将概括近十年来Pt族金属催化剂 CO氧化研究进展,主要总结室温甚至超低温条件下的研究成果.高活性 CO氧化催化剂主要是通过采用可还原氧化物为载体或助剂,或者改变催化剂表面性质如使表面富 OH基物种来形成. Au催化剂的研究发现,改变金属粒子尺寸极有可能获得不同寻常的催化性能,而常规的 Pt族金属催化剂研究主要是在纳米尺度.近期人们发现逐渐减小 Pt族金属粒子尺寸,从纳米到亚纳米甚至单原子时,其电荷状态逐渐呈正价形式,这有利于削弱其 CO吸附强度.此外,可通过增强金属载体间的相互作用,改变金属载体接触方式,如从核壳到交叉结联结构,构筑出更多的金属载体界面,使得 O2更容易吸附与活化或稳定更多的 OH基物种进而在此界面与吸附的 CO反应.伴随着表征技术的发展, CO氧化机理的认识也更加深入,这给催化剂的设计带来更多新的思路.(1)改变 CO吸附活化位,将 CO吸附活化位从金属转移到载体上,从而大大降低 CO吸附强度,活化的 CO物种在反应过程中容易溢流到金属载体界面处,这甚至有利于超低温度下(–100oC左右) CO氧化.(2)改变 O2活化形式. O2通常在 Pt族金属上容易以解离氧原子形式存在,通过改变载体、金属载体界面性质使得 O2以分子氧形式活化,如形成超氧或过氧物种,这有利于降低 CO氧化的活化能垒,进而提高其低温甚至超低温下 CO氧化活性.今后,设计并合成出在超低温度下能够氧化 CO的 Pt族金属催化剂将成为 CO氧化催化剂研究的重要方向之一.     

非原位拉曼光谱区分富锂层状氧化物的集成结构:一种预测Li2MnO3活化程度的有效方法

采用5种方法,即溶胶-凝胶法、高温固相法、共沉淀法、水热法和溶剂热法合成了富锂材料Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_2。拉曼光谱研究发现共沉淀法制备的样品是固溶体结构,而其他4个样品是以不同尺度共生形成的复合物结构。电化学性能测试结果表明这5个富锂材料性能存在明显差异,尤其是在首次充电过程中5个样品位于4.5 V以上由Li_2MnO_3组分活化所贡献的容量明显不同,共沉淀法制备的具有固溶体结构的样品中由Li_2MnO_3组分活化贡献的容量最多。由此我们建立起电化学性能与两相集成方式的联系,不同的集成方式使得Li_2MnO_3组分活化所贡献的容量不同,进而影响了最终的电化学性能。