MOFs/水凝胶复合材料的制备及其应用研究

金属有机框架(MOFs)具有大量的孔隙结构和活性位点,在气体吸附、催化、医疗等领域均发挥了巨大的作用。MOFs是晶体粉末,具有脆性较大、在水中易分解和不易回收等缺点,从而限制了其应用。通过MOFs与柔性高分子的复合,特别是与水凝胶的复合,极大地改善了复合材料的柔顺性、可回收和可加工性等特性,进一步拓宽了MOFs的应用领域。本文详细阐述了基于水凝胶MOFs原位生成法、MOFs /水凝胶同时生成法和水凝胶包裹MOFs法等三种不同方法制备MOFs/水凝胶复合材料的研究进展,并对上述三种制备方法的特点及其产物特征进行了总结,进一步归纳了复合材料在生物医药、催化、废水处理和气体吸附等领域的应用。最后,对MOFs/水凝胶复合材料制备方法的改进和复合材料应用前景进行了深入讨论和展望。     

苏丹红猝灭吖啶染料荧光的动力学研究

在体积分数95%乙醇介质中,吖啶黄、吖啶橙的荧光发射波长与苏丹红染料的吸收波长十分接近。实验数据表明,随着苏丹红I~IV用量的增加,溶液中吖啶黄、吖啶橙荧光发射强度明显降低,其荧光猝灭程度与苏丹红用量成正比。动力学研究表明苏丹红I,II与吖啶黄或吖啶橙之间可形成非共价复合物,从而发生静态荧光猝灭;而苏丹红III,IV猝灭吖啶黄或吖啶橙则表现为一种复杂的动力学特点,可能同时存在静态荧光猝灭与动态猝灭。     

熵驱大分子胶体粒子的柱状受限结晶

熵是物理化学的基本状态参量,在统计力学和热力学中处于核心位置.按照玻尔兹曼的微观解释,熵可以由孤立系统微观状态的数目(W)给出,即S=kBlnW,这里kB为玻尔兹曼常数[1,2].根据此公式,微观状态数越多,系统越混乱,熵越大,所以熵常被视作体系无序程度的度量.但熵增仅对应体系微观状态数的增加,与可观测的结构有序程度无关[3~5].在一些典型的软物质体系中,结构越有序熵反而越大,如胶体硬球在随机密堆积点的有序结晶[6]及描述各向异性棒状分子从各向同性相到向列相转变的Onsager原理[7].     

酒精混合液的超低频拉曼光谱研究

酒精中低浓度甲醇和乙醇的精准检测是十分重要的。低频拉曼散射是研究液相分子间相互作用最有效的方法之一。本文采用新型超低频拉曼光谱,对不同浓度的乙醇以及乙醇-甲醇混合液进行研究。实验发现,不同浓度下乙醇溶液在78 cm^-1和170 cm^-1存在两个特征峰,不同浓度下乙醇-甲醇混合液在85 cm^-1和178 cm^-1存在两个特征峰。其中,78 cm^-1特征峰是由于OH-O伸缩振动引起的,178 cm^-1特征峰是由于OH-O面内弯曲振动引起的,85 cm^-1和170 cm^-1两个峰是由C-OH的伸缩振动引起的。同时,我们发现了以上超低频特征峰频率与乙醇以及乙醇-甲醇混合液浓度的依赖关系,能够为较低浓度的乙醇和甲醇溶液精确指认提供可借鉴的实验思路和依据。     

基于鬼成像的手写字体分类方法

针对手写字体特征提取难、识别效率低甚至错误的问题,提出一种结合鬼成像原理和分类网络的思想用于手写字体的识别。首先,使用激光器、数字微镜阵列、单像素探测器等搭建鬼成像探测系统,利用系列哈达玛散斑场分别实现对17 239幅手写字体的照射;其次,利用单像素探测器对手写字体透射的总光强值进行采集,并将其转换为一维向量作为网络训练的输入;最后基于卷积神经网络在图像分类的优势搭建网络架构且为解决训练过程中的网络退化问题加入残差块。实验结果表明：对于手写数字来说,全连接神经网络与卷积神经网络的精密度、召回率、F1值分别提高86.50%/97.25%、86.40%/98.03%、86.31%/97.60%;对于手写字母来说,卷积神经网络在全采样下的精密度、召回率、F1值分别为91.87%、90%、90.23%。该方法利用鬼成像原理,仅通过手写字体透射的总光强值而无需对手写字体的特征进行提取与识别便可进行快速分类,大幅提升了手写字体的识别效率。     

对氯苯甲酸构筑的铜(Ⅱ)配合物的合成、HSA结合及细胞毒性

本文合成了配合物[Cu(pcba)₂·(phen)(H₂O)] (pcba =对氯苯甲酸,phen = 1,10-邻菲罗啉),该配合物属于三斜晶系,P1空间群,晶胞参数为a=0.790 98(2) nm,b=1.072 40(4) nm,c=1.487 19(6) nm,α=100.613(3)°,β=95.239(3)°,γ=108.334(3)°,Z=2,D_c=1.638 g·cm^-3,F(000)=582,最终结构残差因子R₁=0.035 9,wR₂=0.089 1。采用紫外及荧光研究了配合物和人血清蛋白(HSA)的相互作用方式。结果表明,配合物静态猝灭HSA荧光,可求得配合物与HSA的猝灭常数K_sv=2.35×10⁵ L·mol^-1,猝灭速率常数K_q=2.35×10¹³ L·mol^-1·s^-1,结合常数为K_a=2.14×10¹³ L·mol^-1,结合位点n=2.37。同时,研究了配合物对胃癌细胞A549、宫颈癌细胞Hela和肝癌细胞HepG2的抗增殖能力。     

射频等离子制备石墨烯负载Co3O4催化剂及其析氧性能研究

氢能的引入能有效提升配电网的供电可靠性,而电解水制氢是实现低碳转型的关键技术,开发高效的电解水催化剂势在必行。过渡金属氧化物储量大、催化活性高,是具有广阔应用前景的析氧反应催化剂。本文通过射频等离子体处理制备石墨烯上负载Co₃O₄析氧催化剂,XRD、Raman和XPS测试结果显示,二维结构石墨烯的引入加速表面电子迁移,增大了反应面积。等离子体处理促进了纳米粒子在石墨烯上的负载,利用等离子体刻蚀作用在催化剂表面制造出大量碳结构缺陷和氧空位结构,改善了活性位点分布,有效调控Co₃O₄电子结构,提高析氧催化活性。电化学测试表明,本文中合成的Co₃O₄@rGO在电流密度为50 mA·cm^-2时的过电位为410 mV,动力学反应速率较快,表现出优于商业IrO₂的析氧催化活性。     

过氧化氢在乙酸均相体系中对壳聚糖的降解

为制备分子量较低的可溶于水的壳低聚糖,研究了在乙酸均相体系中过氧化氢氧化降解壳聚糖的过程,采用凝胶渗透色谱法跟踪测定了壳聚糖氧化降解过程中分子量及其分布的变化,探索制备不同分子量壳低聚糖的适宜条件。     

原位合成Ag/Ag2MoO4纳米复合润滑剂对YSZ涂层摩擦学性能的影响

通过大气等离子喷涂工艺制备了氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层,采用真空浸渍技术和水热合成的方法,将含有反应物离子或分子的前驱体溶液引入YSZ涂层内部固有的微裂纹和孔洞等缺陷中,并在缺陷中原位合成了直径约78~111 nm的Ag/Ag₂MoO₄类球形纳米颗粒,首次制备出了YSZ-Ag/Ag₂MoO₄复合涂层. 摩擦试验结果表明:与YSZ涂层相比,YSZ-Ag/Ag₂MoO₄复合涂层由于在室温和600 ℃下形成了润滑层,抑制了YSZ涂层摩擦表面的脆性断裂和磨粒磨损,从而显著降低了涂层的摩擦系数和磨损率,有效提高了涂层的摩擦学性能.      

激光散斑的漂移现象以及数值模拟方法

当一束激光照射到粗糙表面上时会产生散斑.即使接收端保持静止,收集到的散斑图案依然会发生变化,看起来像是在“漂移”一样.我们的研究发现,此时散斑漂移的主要原因来自粗糙表面吸热膨胀导致反射光的相位变化,从而使得干涉图样发生变化.我们采集大量实验数据并且使用相关系数及其变化率对散斑的动态变化进行描述和分析.另外,我们还通过数值计算模拟了散斑漂移现象.