CO_2熔盐电化学转化碳材料的电化学特性

基于对熔融碳酸盐体系中电化学还原CO_2所得碳材料(electrolytic-carbon,EC)的形貌、结构、组成的认识,以粉末微电极循环伏安法测试为基础,在稀溶液中对EC的本征电化学行为进行了考察,以揭示这类碳材料的界面电化学特性。实验发现,在典型条件(450°C、4.5 V槽压)下制备的电解碳(450°C-4.5 V-EC)的伏安行为有别于多壁碳纳米管、石墨烯、石墨、乙炔黑等常见碳材料,在负电位区表现出显著的"双电层充放电响应迟滞"现象。通过考察溶液pH值、电位扫描速率、阴阳离子种类对这一现象的影响,发现pH和电解液组成都不影响这一现象的出现;电解液浓度提高和低扫描速率时滞后现象减弱,表明迟滞充放电是这类碳材料的本征特性,与其表面含氧官能团及其对阳离子的特性吸附密切相关。实验进一步研究了不同电解条件下制备的EC所展现的电化学特性吸附及电容性质,发现随着熔盐温度的升高,EC对电解液中阳离子的特性吸附能力降低,而相同温度不同槽压下制备的EC特性吸附能力相近,表现出相似的电容特性,这与EC的含氧量和比表面积有关。电解碳所展现的独特电容特性对其潜在的应用或可提供有价值的线索和指导。     

泡沫铜基底原位生长的铜基导电金属有机框架作为双功能电催化剂

以泡沫铜为基底生长氢氧化铜纳米线,通过原位转化合成二维导电金属有机框架(MOF)材料Cu_3HITP_2(HITP=2,3,6,7,10,11-六氨基三亚苯)作为双功能催化剂,可直接用作析氧及氧还原反应的工作电极,而无需使用额外的基底或粘合剂,且无需后续热处理。研究发现以氢氧化铜纳米线为模板的Cu_3HITP_2表现出了更大的电化学比表面积,这种新型的电极可在碱性溶液(0.1和1.0 mol·L~(-1) KOH)中可以稳定运行,析氧反应中在电流密度达到10 mA·cm~(-2)时的过电位仅为1.53 V,超越了商业二氧化钌的催化性能。此外,该催化剂在氧还原反应中的半波电位达到0.75 V,优于大多数MOF材料。     

Pd/CZ三效催化剂中钯的团聚现象研究

通过浸渍法制备了一系列负载0.5%（重量百分比）Pd的氧化铈-氧化锆（NDK-84,由日本新日本电工株式会社提供）催化剂材料,并通过全面的表征手段,包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）、元素分布、X-射线衍射（XRD）,氮气吸脱附测试与比表面积和孔径分布分析（BET）、X射线光电子能谱（XPS）等,研究了不同Pd前驱体和不同热老化处理条件、H₂还原条件对Pd在铈锆固溶体上的分散、生长与烧结行为的影响,并评估了它们的三效催化活性.结果表明,热老化处理过程与还原过程显著影响了Pd在氧化物载体表面上的分散,因此导致不同的催化活性.     

亚铁烷基咪唑自旋交叉配合物的合成及其金属有机凝胶性能

通过1-庚烷基-1H-咪唑-2-甲醛(L~1)、1-十四烷基-1H-咪唑-2-甲醛(L~2)、1-十六烷基-1H-咪唑-2-甲醛(L~3)、1-十八烷基-1H-咪唑-2-甲醛(L~4)、1-二十烷基-1H-咪唑-2-甲醛(L~5)分别和四氟硼酸亚铁与1-苯乙胺反应一步法合成了配合物1～5。利用红外光谱(IR)、元素分析(EA)手段对1～5进行表征。配合物1的X射线单晶衍射结构研究表明,每个结构基元中包含1个[Fe(L~1)_3]~(2+)阳离子和2个四氟硼酸根阴离子。铁(Ⅱ)金属中心与3个配体上的6个N原子配位,形成面式八面体单核化合物。Fe(Ⅱ)-N键长表明配合物1中的Fe(Ⅱ)在173 K时处于低自旋状态。在[Fe(L~1)_3]~(2+)中,相邻配体中的苯环和咪唑环形成分子内π-π相互作用;[Fe(L~1)_3]~(2+)进一步通过烷基链与芳香环之间的C-H…π相互作用形成超分子网络结构。磁性测试表明,配合物1表现出不完全的自旋交叉性能,转换温度为341 K;2为高自旋顺磁性化合物,3～5则表现出不完全的自旋交叉行为。以具有较长烷基链的配合物2～5作为凝胶因子,环己烷作为溶剂可形成对应的金属有机凝胶MOG2～MOG5。扫描电子显微镜(SEM)图片显示MOG2～MOG5凝胶都具有三维网络状孔隙结构。MOG2～MOG5表现出可逆的凝胶-溶胶转变,在热和机械力的作用下,MOG2～MOG5金属有机凝胶迅速转变为溶胶状态,且静置后能够恢复至凝胶状态,表现出良好的刺激响应性和自修复能力。     

两个基于刚性线型三羧酸配体的镍(Ⅱ)配合物的合成

采用水热方法,选用刚性线型三羧酸配体(H3L)和2,2′-联吡啶(2,2′-bipy)与NiCl2·6H2O分别在120和160℃温度下反应,得到了一个具有零维双核镍结构的配合物[Ni2(μ-HL)2(2,2′-bipy)2(H2O)4]·6H2O (1)和一个一维链状配位聚合物{[Ni(μ-HL)(2,2′-bipy)(H2O)2]·H2O}n(2),并对其结构和磁性质进行了研究。结构分析结果表明2个配合物均属于三斜晶系,P1空间群。配合物1具有零维双核镍结构,而且这些双核镍单元通过O-H…O/N氢键作用进一步形成了三维超分子框架,而配合物2具有一维链结构。2个配合物的结构差异可能是由于水热反应温度不同造成的。研究表明,配合物2中相邻镍离子间存在反铁磁相互作用。     

“对比实验+现象驱动的知识挖掘”在高分子材料合成创新实验教学中的尝试与运用

高分子材料合成实验是高分子专业的核心实验课程之一,如何建立实验课程与理论课程的有效衔接,加深学生对所学知识点的深入理解和活学活用,是本课程的主要目标。为此,笔者和教学团队提出：在同一个实验中改变某个实验变量,在教学班中引入对比实验,通过这些改变引起的不同实验现象和由此产生的材料性能的迥然差异,引导学生从现象出发,联系理论课堂知识进行深入分析。这种尝试有效改变了以往实验教学中所有教学班千篇一律的操作和几乎完全相同的实验现象与结果,有效激发了学生的主动性,提高了其分析问题、解决问题的能力。2年的实验教学反馈表明,“对比实验的引入”和“现象驱动的知识挖掘”帮助学生有效巩固了理论课堂的知识点,做到了活学活用。     

高中生“绿色应用”素养的测评研究

基于绿色化学对社会可持续发展的重要性,提出科学教育中“绿色应用”素养的理论框架,结合高中生化学学习特征开发测评工具,实施测量,分析处理测试数据,探查了高中生“绿色应用”素养的行为水平。研究发现,高中生“绿色应用”素养水平与其学科能力水平具有较好的一致性,不存在性别差异。测评结果为绿色化学实践提供借鉴和启发,以促进学生“绿色应用”素养的提升。     

吡啶-2,6-二[N-(1′-咪唑基丙基)甲酰胺]稀土配合物的合成及其离子识别性能

将配体吡啶-2,6-二[N-(1′-咪唑基丙基)甲酰胺](L)与苦味酸稀土盐[RE(pic)-3]在甲醇中反应合成了9种吡啶-2,6-二[N-(1′-咪唑基丙基)甲酰胺\]稀土配合物,其结构经元素分析、红外光谱及紫外光谱表征,确定了配合物的结构为REL(pic)₃·nCH₃OH·H₂O(RE=La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Er; n=1或2; pic为苦味酸根)。并采用紫外光谱研究了游离配体对金属离子的识别性能。结果显示：加入稀土金属离子后,L中216 nm处吸收峰消失,202 nm处吸收峰明显增强且红移至213～218 nm处,表明配体对稀土金属离子具有明显的识别能力。     

Facile Synthesis of ZnO-Au Nanopetals and Their Application for Biomolecule Determinations

Using dextran as both reductant and stabilizing agent, nanopetals(ZnO-Au NPs) were easily synthesized and possessed a petal-like morphology. The feature structure and size of such ZnO-Au NPs were adjustable by regulating the amount of chloroauric acid(HAuCl4). Moreover, the electrochemical property of the obtained NPs was evaluated by being immobilized on the glassy carbon electrode(GCE), which performed both high sensitivity and stability in dopamine(DA) determinations. Furthermore, the as-prepared ZnO-Au NPs could also detect DA and uric acid(UA) simultaneously in the mixture without interference, indicating good selectivity and showing promising potential in biosensing.     

CVD 法制备三维石墨烯的电化学储能性能

维石墨烯是由二维石墨烯构成的三维网络结构,多孔的网络结构赋予了三维石墨烯超大的比表面积、超高的机械强度以及优异的电子传输通道. 因其优异的性能,三维石墨烯及其复合材料已经广泛地应用于能源、化学和生物等研究领域. 在三维石墨烯的合成方法中,化学气相沉积法由于制备的三维石墨烯具有高纯度、良好结晶性和优异的机械性能而备受推崇. 本文结合当前研究热点,综述了化学气相沉积法制备三维石墨烯及其复合材料在电化学储能领域（铝电池、锂离子电池、锂-硫电池、钠离子电池、金属-空气电池、超级电容器）中的应用,并简要评述当前化学气相沉积法制备三维石墨烯在应用中所面临的挑战及发展前景.