二维过渡金属硫族化合物在超级电容器中的研究进展

近年来, 过渡金属硫族化合物(TMDs)作为一种新兴的二维材料, 因其独特的层状结构及电学特性成为超级电容器电极材料的理想候选者之一. 本文介绍了二维TMDs的常用合成方法, 阐述了钼基、 钨基和钒基等TMDs在超级电容器中的研究进展, 分析了形貌、 尺寸和改性方法等因素对TMDs材料电化学性能的影响, 并对TMDs在超级电容器领域的工业化应用和挑战进行了总结与展望.     

无溶剂法大量制备高效红光碳点及其在白光器件中的应用

以邻苯二胺、 2,5-二氨基苯磺酸和三氯化铝为原料, 通过无溶剂法大量制备了高效的红色荧光碳点 (R-CDs). 制得的碳点尺寸大约为2.4 nm, 含有13%的氮元素, 主要由高度石墨化的碳核及覆盖在其表面的大量官能团构成. 在不同的波长光激发下, 碳点在乙醇溶液中表现出不依赖于激发的红光发射, 其荧光峰位于 704 nm, 最大量子产率达到22%. 由于R-CDs具有优异的光学性质, 利用其构筑了紫外光激发的碳基白色发光二极管, 其色坐标为(0.33, 0.33), 非常接近自然光. 该研究为高效红色荧光碳点的大量制备提供了一种新路径, 同时拓宽了其在白光器件中的应用.     

N-杂环卡宾催化对硝基苯甲醛的氧化酯化

以空气为氧化剂,研究了在N-杂环卡宾催化下,对硝基苯甲醛与9种醇的氧化酯化反应。考察了不同卡宾前体、卡宾前体的用量以及溶剂对收率和反应速率的影响。结果表明,当以对硝基苯甲醛摩尔分数10%的溴化3-乙基-4-甲基-5-羟乙基噻唑鎓盐为催化剂,过量的原料醇为溶剂时,可以有效地催化氧化对硝基苯甲醛进行酯化反应,收率为36%~64%,但当使用与对硝基苯甲醛等摩尔比的醇时,收率仅为9%~29%。     

不同浓度比的硫酸根和氯离子溶液中钝化膜的半导体特性转变机制研究

800合金作为核电站蒸汽发生器的一种关键材料,服役环境下其表面钝化膜的特性一直是人们研究的热点.本文用Mott-Schottky方法研究了800合金在不同硫酸根离子和氯离子浓度比的溶液中钝化膜的半导体特性,并结合电化学阻抗谱(EIS)、扫描电镜(SEM)、扫描电化学显微镜(SECM)研究了钝化膜的耐蚀性和表面活性.Mott-Schottky结果表明,800合金表面钝化膜的半导体特性与溶液中硫酸根、氯离子的浓度比有关,随硫酸根与氯离子浓度比的降低,半导体特性发生转变.当硫酸根与氯离子的浓度比较高时,钝化膜为p型半导体;而当硫酸根与氯离子的浓度比较低时,钝化膜为n型半导体.EIS、SECM、SEM结果表明,随浓度比的降低钝化膜由过钝化溶解转为明显的点蚀特征,钝化膜表面活性增加.钝化膜特性的改变与其半导体类型的转变密切相关,而半导体特性的转变由氯离子、硫酸根离子在800合金钝化膜表面的竞争吸附所致,其在表面的竞争吸附直接影响钝化膜表面发生的化学反应,改变电极/溶液界面电势差,使钝化膜中的空位类型改变,最终决定半导体类型.     

基于DNA-甲苯胺蓝生物聚合离子膜的多环有机物电化学传感器的研究

利用DNA与小分子之间的相互作用,以DNA/壳聚糖生物聚合离子膜固定电活性小分子,制备了DNA-甲苯胺蓝/壳聚糖聚合离子复合膜修饰电极,并利用多环有机物与染料分子对DNA特异结合的竞争关系,构筑了多环有机物非试剂添加型DNA电化学生物传感器。以盐酸四环素为模式分子,利用循环伏安法和方波伏安法研究了该修饰电极的电化学特性以及该电极对盐酸四环素的电化学响应,结果表明,DNA和甲苯胺蓝成功地固定在电极表面,电极表面的甲苯胺蓝保持了很好的电化学活性。利用紫外-可见分光光度法研究了电极对盐酸四环素响应的作用机理。该传感器的线性范围为2.5~100μmol·L-1。     

3D α-Fe_2O_3/掺氮石墨烯/碳纳米管复合材料及其储锂性能

针对α-Fe2O3负极在充放电过程中存在的体积膨胀及首次库伦效率低等主要问题,本文采用简单的水热法制备出具有三维多孔结构的α-Fe2O3/掺氮石墨烯(N-GNS)/碳纳米管(CNTs)复合材料。XRD,SEM,TEM及XPS等测试结果表明碳纳米管成功插入到掺氮石墨烯片层间,暴露N-GNS表面的晶格缺陷,为α-Fe2O3晶体生长提供了大量成核位点。粒径大小为30~70 nm的α-Fe2O3颗粒均匀锚定于N-GNS/CNTs三维复合碳载体内进行高效储锂反应。电化学测试结果显示,这种三维复合结构有效改善了α-Fe2O3/GNS负极的电化学性能。     

两个由2,3,5-吡啶三酸构筑的三维网状配位聚合物的合成、晶体结构和性质研究

2,3,5-吡啶三酸在水热条件下分别与Mn(CH3COO)2·4H2O和Co(CH3COO)2·4H2O反应,得到了2种金属有机骨架(MOFs)配合物[Mn1.5(2,3,5-pta)(H2O)4]n(1)和[Co1.5(2,3,5-pta)(H2O)4]n(2),其中2,3,5-H3pta=2,3,5-吡啶三酸。利用元素分析、红外、热重和X-射线单晶衍射分析进行了表征。分析结果表明2个配合物属于同构晶体:晶系为单斜,空间群为P21/c,其中,吡啶三酸配体完全脱去3个质子,并分别与4个六配位的金属离子相连,在空间形成一种三维网络状结构。热重分析表明,配合物1的稳定性要高于配合物2。     

日光辐射光还原合成左旋多巴胺功能化的荧光发射的银纳米簇和铁离子检测

以左旋多巴胺(L-3,4-dihydroxyphenylalanine,DOPA)为稳定剂,采用日光辐射光还原法,合成了强荧光发射的银纳米簇(silver nanoclusters,Ag NCs)。透射电镜分析表明,所合成的Ag NCs表现亚纳米非晶态结构。Ag NCs在可见-近红外波长范围内(400~750 nm)有明显光吸收带,最大荧光激发和发射峰分别为550和630 nm,荧光量子产率为2.3%(相对于罗丹明B)。Ag NCs的荧光强度与合成时的日光辐射时间、DOPA浓度以及pH值等因素有关。进一步优化了合成Ag NCs的条件。基于荧光猝灭原理,所合成的DOPA功能化的Ag NCs能选择性地灵敏响应Fe3+。修饰在Ag NCs表面的配体DOPA能够选择性地结合Fe3+,导致Ag NCs显著聚集,伴随荧光猝灭。Ag NCs具有的较高量子产率和红荧光发射特性,有利于提高Fe3+的分析灵敏度。     

多层次二氧化硅材料的仿生矿化研究进展

系统地介绍了仿生合成二氧化硅(SiO2)材料的研究进展,综述了仿生合成SiO2材料的模板分子特点及体外模拟方法,阐述了阴离子的存在、浓度、种类以及人工合成模板基质的不同类型对SiO2的尺寸和形貌的影响,并提出了新的实验思路,即设计合成具有催化活性的稳定的聚氨基酸多肽,在温和条件下,利用这种聚氨基酸多肽作为模板矿化SiO2材料,从而设计合成出具有特殊结构和性能的无机SiO2材料,并将此仿生材料应用到生物催化、药物载体等各个领域。     

有机硅改性纳米银抗菌导尿管的制备

纳米银具备广谱抗菌性、无耐药性、安全和对人体无害的性质。本研究选择了硼氢化钠还原法合成了尺寸为10nm~20nm纳米银,并用r-氨丙基三甲氧基硅烷对纳米银粒子表面进行了有机硅改性。再将经有机硅改性的纳米银粒子涂覆在导尿管内外表面,制备了一种新型纳米银导尿管。通过抗菌实验验证,该方法制备的纳米银导尿管具有显著的抗菌效果。且导尿管抗菌性的时效性研究表明,改性实现了纳米银在导尿管表面的缓慢释放,从而使得导尿管有更为持久的抗菌性。