An efficient electrochemical disinfection of E. coli and S. aureus in drinking water using ferrocene–PAMAM–multiwalled carbon nanotubes–chitosan nanocomposite modified pyrolytic graphite electrode

This work reported an efficient electrochemical treatment for drinking water disinfection using a pyrolytic graphite electrode modified with ferrocenyl tethered poly(amidoamine) dendrimers–multiwalled carbon nanotubes–chitosan nanocomposite. The influence parameters of electrochemical disinfection of Escherichia coli and Staphylococcus aureus, such as applied potential and sterilization time, were investigated. Further investigation indicated that almost all (99.99 %) of the initial bacteria were killed after applying a low potential of 0.4 V for 10 min. During the electrochemical disinfection process, the oxidized form of ferrocene was formed on electrode, which played a key role in the disinfection towards E. coli and S. aureus. Hence, the proposed method may provide potential application for the disinfection of drinking water.

富锂层状正极材料Li2Mn1-xTixO3的合成及电化学性能

应用简单的高温固相烧结法合成了Ti掺杂改性的Li₂MnO₃材料。电子扫描显微镜、X射线衍射以及X射线光电子能谱分析表明Ti元素取代Mn离子掺入到Li₂MnO₃晶格中,且掺杂能有效地抑制一次颗粒的团聚。电化学阻抗和恒流充放电测试结果表明,在2.0~4.6 V的电压窗口下,掺杂改性的样品Li₂Mn_0.9Ti_0.03O₃的首圈放电比容量达到209 mAh·g^-1,库仑效率为99.5%,循环40圈后容量保持率为94%;当电流密度增大到400 mA·g^-1时,掺杂改性的样品仍然可以放出120 mAh·g^-1比容量,远高于同等电流密度下未掺杂的Li₂MnO₃原粉的比容量（52 mAh·g^-1）。Ti掺杂可有效地改善Li₂MnO₃的循环稳定性和倍率性能,有利于促进该材料的商业化应用。     

基于自由基配体的Dy(Ⅲ)配合物的设计、合成、结构及磁性

以氮氧自由基为配体,合成了2例未见文献报道的氮氧自由基-稀土配合物[Dy（hfac）₃（NIT-C₃H₅）（H₂O）]与[Dy（hfac）₃（NIT-C₃H₅）]_n（hfac=六氟乙酰丙酮,NIT-C₃H₅=2-环丙烷基-4,4,5,5-四甲基-2-咪唑啉-3-氧化-1-氧基自由基）。单晶结构分析表明配合物1为单核结构,单斜晶系P2₁/c空间群;配合物2为一维结构,单斜晶系P2₁/c空间群。交流磁化率测试结果表明配合物2虚部表现出频率依赖,这表明配合物2是单链磁体。     

富氮掺杂碳空心纳米笼协同钴镍硫化物提升超级电容器性能

采用简单的热解-硫化两步法成功制备了一种新型的富氮掺杂碳空心纳米笼(NC)负载双元金属硫化物纳米颗粒(CoNi_xS_y)的复合材料 CoNi_xS_y/NC。该策略以丁二酮肟镍为镍源,增加了活性位点,同时前驱体 ZIF-8@Ni-ZIF-67的核壳结构为空心碳纳米笼的构建提供了可能性。这种独特的负载多金属硫化物纳米颗粒的中空结构使CoNi_xS_y/NC作为电极材料时具有更多的活性位点、更高的导电性和结构稳定性,从而使其具有较高的比容量(1 A·g^-1时比容量为629.2 F·g^-1),优异的循环稳定性(1 A·g^-1下1 000次循环测试后容量保持率为93.4%)。当将其进一步组装成对称超级电容器后,在1 A·g^-1下可提供207.2 F·g^-1的比电容,1 000圈循环稳定后的容量保持率为85.36%。     

对甲酚修饰的超高交联树脂的合成及对4-硝基苯胺的吸附性能

氯球和对甲基酚发生Friedel-Crafts反应制备对甲基酚修饰的超高交联树脂(简记为GQ-03),研究GQ-03树脂对4-硝基苯胺(PNA)的吸附性能。实验结果表明:GQ-03树脂的比表面积高达1154.45m2/g,树脂孔径分布在微孔(0～2nm)、中孔(2～50nm)区;GQ-03树脂对PNA的吸附性能优于商业NDA-88、NDA-99、NDA-150、XAD-4和H103树脂;当溶液pH值在3.1～8.0之间,GQ-03树脂对PNA的吸附量最大;GQ-03树脂对PNA的吸附量随温度的升高而降低,树脂对PNA的吸附等温线符合Freundlich模型;GQ-03树脂对PNA的饱和吸附量为154.41mg/mL,树脂可用8.8BV 80%乙醇和1mol/L HCl混合溶液解吸,解吸率为98.82%。     

硫属化合物半导体热电材料的电热输运协同调控

热电材料作为一种新型的清洁能源材料,能够直接实现热能和电能之间相互转换,有望为提高能源的利用率、缓解环境污染问题提供一种综合协调的选择,因此在能源危机越来越严重的21世纪,热电材料的研究引起了各国研究者的广泛兴趣。然而,电热输运的协同调制一直是一个历史性的难题。硫属化合物半导体作为最重要的一类热电材料,近年来其电热输运性质的协同调控受到了广泛的关注。本文综述了硫属化合物半导体热电材料在电热输运协同调控方面所取得的最新研究进展,分析了其电热输运协同调控及热电性能优化的内在物理机制,并展望这些新的调控策略在热电材料发展的应用前景。     

硅表面分子刷图案化及生长DNA纳米管

结合“自上而下”和“自下而上”技术构建微纳米器件是目前纳米科学和技术领域追逐的目标之一。本文首先采用硅氢化反应在硅表面共价偶联引发聚合的活性基团,接着实施表面原子转移自由基聚合（ATRP）反应形成高分子刷poly（PEGMA）,采用“自上而下”的光刻技术在硅表面制备功能化的图案,最后利用“自下而上”的DNA自组装技术在图案部分原位生长DNA纳米管。上述组装过程通过多次透射反射红外光谱、凝胶电泳、透射电镜和扫描电镜进行了检测,证实了硅芯片表面定位生长DNA纳米管的可行性。     

以3-硝基邻苯二甲酸根构建的环状双核Zn（Ⅱ）, Cd（Ⅱ）配合物的合成及晶体结构

以3-硝基邻苯二甲酸和咪唑及2,2’-联吡啶为配体构筑了2种配合物[Zn₂（npa）₂（Im）₄]（1）和[Cd₂（npa）₂（2,2’-bipy）₂（H₂O）₂]·2H₂O（2）（npa^2-=3-硝基邻苯二甲酸根,Im=咪唑,2,2’-bipy=2,2’-联吡啶）。用元素分析、红外光谱对其进行了表征,并用单晶X-射线衍射测定了配合物的晶体结构;测定了配合物1和2的热稳定性。2个配合物均为双核分子,具有M₂C₈O₄十四元大环结构。配合物1的双核单元通过分子间氢键形成3D网络结构,配合物2的双核单元通过分子间氢键和π-π堆积形成2D层状结构。     

稀土化合物TbCl3对成骨细胞系MC3T3-E1增殖、分化和矿化功能的影响

在细胞和分子水平上,研究了稀土化合物氯化铽(TbCl₃)对成骨细胞MC3T3-E1增殖、分化及矿化功能的影响。结果表明,细胞水平上,浓度为0.0001、0.001、0.01、0.1、1和10 μmol·L^-1的TbCl₃均促进MC3T3-E1细胞的增殖、分化及其矿化功能,然而,当浓度升至为100和1000 μmol·L^-1时,TbCl₃表现出抑制作用。分子水平上,浓度为0.0001和0.1 μmol·L^-1的TbCl₃明显上调成骨分化相关基因骨形成蛋白2(BMP-2),碱性磷酸酶(ALP),骨涎蛋白(BSP),Ⅰ型胶原蛋白(Col Ⅰ),骨钙素(OCN)和runt 相关转录因子2(Runx2)的表达。浓度为1 000 μmol·L^-1的TbCl₃则抑制上述成骨分化相关基因的表达。浓度为0.000 1、0.1和1 μmol·L^-1的TbCl₃促进成骨分化相关蛋白Runx2,BMP-2和OCN的表达;结果显示,低浓度的TbCl₃促进MC3T3-E1细胞的成骨分化及矿化功能,而高浓度TbCl₃则呈现出抑制作用。TbCl₃通过调控Runx2的表达刺激早期成骨分化相关基因BMP-2、Col Ⅰ和晚期成骨分化相关基因ALP、OCN的表达,从而诱导MC3T3-E1成骨分化。     

α,β-聚（N-2-羟乙基）-L-天冬酰胺的合成及对Pb2+和Cu2+螯合性能的研究

以天冬氨酸热缩聚得到的聚琥珀酰亚胺(PSI)为原料,与乙醇胺通过氨解开环反应,合成了聚天冬氨酸的接枝衍生物α,β-聚(N-2-羟乙基)-L-天冬酰胺(PHEA)。用红外光谱表征了产物的结构;用凝胶色谱测定了分子量分布。研究了PHEA用量、pH值和金属离子初始浓度等对Pb2+和Cu2+去除率的影响,在pH=5.0时,Pb2+的最大去除率为92.48%;在pH=4.5时,Cu2+的最大去除率为89.34%。Pb2+和Cu2+最大静态螯合量分别为25.64mg/g和17.68mg/g。通过XPS分析得知,PHEA与Pb2+螯合时,氮原子和氧原子参与了反应;与Cu2+螯合时,主要是氧原子参与反应。