Stable Thiophene-sulfur Covalent Organic Frameworks for Oxygen Reduction Reaction(ORR)

Exploring novel materials deriving from earth resources to substitute for platinum(Pt) electrocatalyst to promote oxygen reduction reaction(ORR) of fuel cell cathode is very important. Herein, we have exploited two crystallographic thiophene-sulfur covalent organic frameworks(COFs), termed JUC-607 and JUC-608, as electrocatalysts that exhibited good ORR performances. These thiophene-sulfur COFs exhibited high stability, and their functional groups acting as active centers in the ORR can be precisely determined. Notably, due to a larger aperture for mass transfer and electrons transport, JUC-608 displayed a growing electrochemical performance, leading to a better ORR activity. Thus, this study will provide a new strategy for designing heteroatom-based COF materials for high-performance electrochemical catalysis.     

Cu/CuO-Graphene Foam with Laccase-like Activity for Identification of Phenolic Compounds and Detection of Epinephrine

Although great progress has been made in the advancement of nanozymes, most of the studies focus on mimicking peroxidase, oxidase, and catalase, while relatively few studies are used to mimic laccase. However, the use of nanomaterials to mimic laccase activity will have great potential in environmental and industrial catalysis. Herein, Cu/CuO-graphene foam with laccase-like activity was designed for the identification of phenolic compounds and the detection of epinephrine. In a typical experiment, the formation mechanism of Cu/CuO-graphene foam was investigated during the pyrolysis process by thermogravimetric-mass spectrometry. As a laccase mimic, Cu/CuO-graphene foam exhibited excellent catalytic activity with a Michaelis-Menten constant and a maximum initial velocity of 0.17 mmol/L and 0.012 mmol∙L^-1∙s^-1, respectively. Based on this principle, Cu/CuO-graphene foam nanozyme could differentially catalyze phenolic compounds and 4-aminoantipyrine for simultaneous identification of phenolic compounds. Furthermore, a colorimetric sensing platform was fabricated for the quantitative determination of epinephrine, showing linear responses to epinephrine in the range of 3 mg/mL to 20 mg/mL with the detection limit of 0.2 mg/mL. The proposed Cu/CuO-graphene foam nanozyme could be applied for the identification of phenolic compounds and the detection of epinephrine, showing great potential applications for environmental monitoring, biomedical sensing, and food detection fields.     

烯烃聚合催化剂的研究进展

获得高性能聚烯烃材料是化学家们不断的追求。烯烃聚合催化剂的结构对其催化性能有重要影响,而聚烯烃的改性则能够改善聚合物实际应用中表面形貌、本体性能中存在的缺陷,如通过改性可增加聚合物韧性、降低聚合物表面的摩擦系数或提升表面能等。 本文系统总结了金属烯烃聚合催化剂研究进展,包括Ziegler-Natta催化剂、茂金属催化剂、非茂金属催化剂的结构及调控策略,探讨了位阻效应、双金属协同效应以及其他效应对催化效果的影响。     

酸性电解水过程中氧析出反应的机理及铱基催化剂的研究进展北大核心CSCD

可持续能源的迅速发展,使绿色清洁的氢能源成为热点。质子交换膜(PEM)水电解是一项很有前途的技术,可高效生产高纯度氢气。IrO_(2)作为质子交换膜(PEM)水电解槽阳极氧析出反应(OER)的商用电催化剂,既能在强酸性、高强度腐蚀条件下保持稳定,又表现出优异的催化性能。然而,由于Ir的稀缺性和昂贵的价格,提高Ir基催化剂的OER活性,开发低Ir催化剂就显得至关重要。对其反应机理的认知是当前的研究热点之一,也是设计优异的OER催化剂的关键所在。因此,首先从OER机理出发,对目前被广泛认可的吸附物逸出机理(AEM)和晶格氧逸出机理(LOER)两种反应机理进行了研究。随后,根据所提出的这两种机理,介绍了OER催化剂设计的基本准则,即调控Ir基催化剂的电子结构,改善反应中间物种在催化活性位点上的吸附能,从而提高OER催化活性。并从催化剂的结构设计、形貌控制、载体材料3个方面简单概述了最近OER催化剂的研究进展。最后,在已有研究的基础上,提出了目前OER催化剂面临的困难与挑战,这为以后相关的研究指明了方向。     

电化学还原二氧化碳合成碳材料电催化还原氧气合成过氧化氢北大核心CSCD

研究了3种不同阳极(铜丝,镀锌铁丝和镍丝)材料对在熔盐中电化学还原CO_(2)制备的碳材料结构和形貌的影响,并探究了制备的3种碳材料,中空四面体碳(HQC,Cu作为阳极时的还原产物)、碳纳米片(CNS,Fe作为阳极时的还原产物)和海绵状多孔碳(SPC,Ni作为阳极时的还原产物),对2电子氧还原反应(2e;ORR)的电催化性能。研究表明,使用镀锌铁丝作为阳极材料制备的CNS由大量的碳纳米片构成,且该纳米片上具有丰富的孔洞结构以及较大的I_(D)/I_(C)(Raman光谱中D峰与G峰的强度之比,其比值反映材料的缺陷程度)值(0.996)。与HQC和SPC相比,CNS表现出最高的2e;ORR电催化活性和H_(2)O_(2)选择性(接近90%)。CNS的高活性和高选择性归因于其高的I_(D)/I_(C)值和高C—O/C=O比值,说明结构缺陷和C—O/C=O官能团对CNS催化性能至关重要。此外,CNS还具有非常优异的电催化稳定性,在长达14 h的恒电压电化学催化测试后,环电流几乎无衰减。这种以CO_(2)为碳源合成可用于电催化合成过氧化氢(H_(2)O_(2))的碳材料的方法,不仅可以作为缓解温室效应的潜在选项,也为CO_(2)衍生碳的实际应用提供了新的思路。     

MgO和Fe2O3的添加对GDCSi体系微观结构及电化学性能的影响

采用溶胶凝胶法制备Gd_0.2Ce_0.8O_3-δ +0.05%（质量分数）SiO₂（GDCSi）电解质。在GDCSi体系中加入Fe₂O₃及MgO可达到降低烧结温度的同时提高晶界电导率,并减小杂质SiO₂对氧离子在晶界处传输的阻碍的目的。将MgO和Fe₂O₃单掺杂或双掺杂在GDCSi体系中并对GDCSi基电解质的微观形貌及电性能进行研究。结果表明,所有样品主要由立方萤石结构相组成;物质的量分数4%MgO单掺杂的GDCSi-M、物质的量分数4%Fe₂O₃单掺杂的GDCSi-F以及物质的量分数2%MgO-物质的量分数2%Fe₂O₃共掺杂的GDCSi-MF均可促进GDCSi体系晶粒增长,降低晶粒间孔隙率,提高电解质的相对密度,降低晶粒电阻R_gi、晶界电阻R_gb及总电阻R_t;GDCSi-MF具有最高晶界电导率和总电导率,在400 ℃时GDCSi-MF的晶界电导率σ_gb和总电导率σ_t分别是GDCSi的10.41和1.82倍。     

三元镍基硫属化物纳米棒阵列的简单合成及其高效的电催化析氧性能北大核心CSCD

通过一步溶剂热法成功合成了泡沫镍(NF)支撑的三元镍基硫属化物(Ni_(3)(Se_(x)S_(1−x))_(2))纳米棒阵列。结构表征结果表明,所得三元Ni_(3)(Se_(x)S_(1−x))_(2)纳米棒属于三方物相,在泡沫镍基底上形成了有序的阵列结构。由于其快速的载流子传输效率、丰富的活性位点和多阴离子的协同效应,Ni_(3)(Se_(0.3)S_(0.7))_(2)/NF纳米棒阵列具有最佳的电催化性能。在1.0 mol/L的KOH溶液中,电流密度为50 mA/cm2时,过电势仅为344 mV,塔菲尔斜率为40.17 mV/dec,同时具有优异的电化学稳定性。更重要的是,以商用Pt/C为阴极,Ni_(3)(Se_(0.3)S_(0.7))_(2)/NF纳米棒阵列为阳极进行全分解水实验,仅需要1.49 V的电池电位即可提供10 mA/cm2的电解电流,表现出良好的电解水效果。该研究为电解水技术领域提供了一种高效的电催化剂,也为电化学能源技术中非贵重电催化剂的合理构建提供了有价值的见解。     

磁性Fe3O4纳米粒子的功能化修饰研究进展

Fe₃O₄纳米粒子因其独特的磁学性能和良好的生物相容性,在生物医药、催化剂、环境治理等领域具有良好的应用前景。然而,磁性Fe₃O₄纳米粒子易团聚、在潮湿的空气中易氧化,制约了Fe₃O₄纳米粒子的深度应用。本文结合课题组在磁性Fe₃O₄纳米粒子应用方面的研究成果,综述了磁性Fe₃O₄纳米粒子的功能化修饰,并讨论了磁性Fe₃O₄复合纳米材料发展面临的机遇和挑战。      

单原子材料类酶催化及生物医学应用研究进展

纳米酶因其经济、 稳定、 性质可调和可循环利用等诸多优势, 成功地克服了天然酶在实际应用中的不足. 单原子材料的出现使得对纳米酶的研究迈入原子水平, 其较高的原子利用率、 独特的配位环境和较强的金属-载体相互作用为揭示纳米酶构效关系及调控类酶活性提供了可能. 本文总结了近年来单原子材料类酶催化的研究进展, 重点讨论了单原子材料类酶活性的调控策略和催化机理, 概述了单原子类酶材料在癌症治疗、 抗氧化治疗、 抗菌以及生物传感等方面的应用, 并对单原子类酶材料的发展前景进行了展望.     

UV/Vis-LED激发的香豆素吡啶鎓盐光引发剂的合成及性能

设计合成了3种基于香豆素骨架的紫外-可见发光二极管(UV/Vis-LED)可激发的新型吡啶鎓盐光引发剂, 并研究了这3种香豆素吡啶鎓盐的构效关系及其作为单组分自由基光引发剂在丙烯酸酯体系中的光引发活性. 紫外-可见吸收光谱分析表明, 这3种香豆素吡啶鎓盐在300~400 nm区域有较强吸收. 在LED@365 nm和LED@405 nm光源辐照下, 研究了3种光引发剂的稳态光解和光聚合动力学. 研究表明, 这3种香豆素吡啶鎓盐光引发剂在相应光辐照下都具有较好的光解速率. 此外, 3种光引发剂对丙烯酸酯都具有较好的引发活性. 构效关系研究表明, 吡啶环4号位引入推电子的甲氧基会使其引发丙烯酸酯单体聚合的活性降低; 而引入吸电子的乙酰基会使其引发丙烯酸酯单体聚合的活性增加. 差示扫描量热(DSC)实验表明, 此类吡啶鎓盐光引发剂具有较好的热稳定性. 当3种光引发剂与丙烯酸单体混合时可提升体系的热稳定性; 通过电子自旋共振(ESR)证明了活性物种的产生, 并对该类引发剂的引发机理进行了探讨.