有机半导体非平衡态HOMO和LUMO能量位移规律与OLED中“热激子”形成的唯象理解

以能斯特方程为基础, 通过分析电流密度与氧化还原物种活度变化, 即载流子浓度变化的关系, 计算出有机半导体材料电极电势的变化, 从而建立起有机半导体前线轨道, 即最高占据分子轨道(HOMO)能级和最低未被占据分子轨道(LUMO)能级相对于热力学平衡态的能量位移随电流密度变化的数学关系. 进而依据能级能量位移引起的能隙变化, 提出了有机电致发光显示器（OLED）中“热激子”的产生机制.     

Quantitative Investigation on Structural Evolution of Co-continuous Phase under Shear Flow

Components of co-continuous phase can form an interpenetrating network structure, which has great potential to synergistically improve the mechanical properties of the blends, and to impart the functional blends superior electrical conductivity and permeability. In this work, the effects of shear rates (50–5000 s^?1) at different temperatures on the phase morphology, phase size and lamellar crystallites of biodegradable co-continuous polybutylene terephthalate (PBAT)/polybutylene succinate (PBS) blend are quantitatively investigated. The results show that the above features of the PBAT/PBS have a strong dependence on the shear flow and thermal field. The co-continuous phase of the blend is well maintained at 130 °C. Interestingly, this phase structure transforms into a “sea-island” structure at 160 °C, which gradually recovers to a co-continuous phase when the shear rate increases from 1000 s^?1 to 5000 s^?1. The phase size decreases with the increase of shear rate both at 130 °C and 160 °C due to the refinement and deformation of phase structures caused by strong shear stress. Unexpectedly, a unique phenomenon is observed that the shear-induced lamellar crystallites are oriented perpendicular to shear direction in the range of 500–5000 s^?1 at 130 °C, while the orientation of lamellar crystallites at 160 °C is along the shear direction within the whole range of shear rates. The degree of orientation for the PBAT/PBS blend crystals increases first and then decreases at both temperatures above. In addition, the range of shear rate has reached the level in the industrial processing. Therefore, this work has important guiding significance for the regulation of the co-continuous phase structure and the performance for the blend in the practical processing.

     

单原子分散的Ir-N-C燃料电池阳极抗中毒催化剂

燃料电池的阳极抗中毒研究是重要课题,探索具有超高质量活性和抗CO毒化的阳极催化剂具有显著的科学意义和应用价值。本文成功制备了Ir原子级别分散在N掺杂碳的载体上的新催化剂,并且发现该Ir-N-C对甲酸具有良好的电催化氧化性能,其质量比活性为商业Pd/C的48倍。组装了燃料电池单电池进行测试,结果显示,Ir-N-C催化剂在单电池中的质量比功率密度高达281 mW/mg,较商业Pd/C催化剂提升了3倍。同时,Ir-N-C对CO毒化的耐受性大大增强,经过14000 s的长期测试后,其活性仅衰减68%,优于商业Pd/C催化剂（衰减85%）。并且,该催化剂能够简单有效的大批量制备,为单原子催化剂的大批量制备提供了新思路。     

基于共价有机骨架材料的磁固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定水中4种杀菌剂

杀菌剂在环境中长期富集后会引起土壤和植物病害,并能借助雨水或灌溉渗透到深层土壤和地下水中,威胁水体环境和人体健康。因此针对水中杀菌剂开发简单快速、高效灵敏的分析方法至关重要。该研究通过原位合成法制备了磁性共价有机骨架材料Fe₃O₄@TpBD,将其作为萃取吸附剂,富集环境水体中苯并咪唑杀菌剂(噻菌灵、麦穗宁、多菌灵)和有机硫杀菌剂(稻瘟灵)。利用Fe₃O₄@TpBD与杀菌剂之间的π-π共轭、氢键和静电作用进行吸附,结合超高效液相色谱-串联质谱法(UHPLC-MS/MS)进行检测,建立了测定水中4种痕量杀菌剂的分析方法。通过透射电子显微镜、X射线衍射及傅里叶变换红外光谱等方式对Fe₃O₄@TpBD进行表征,以证明材料的成功合成。对萃取条件进行一系列的优化(Fe₃O₄@TpBD的磁性比例及用量、水样pH、吸附时间、洗脱液的种类及体积、洗脱时间、NaCl含量),确定了最佳萃取条件。4种杀菌剂在3~1200 ng/L的范围内线性关系良好,线性相关系数均大于0.998,方法的检出限和定量限分别为0.06~0.28 ng/L和0.20~0.92 ng/L。在15、150和600 ng/L 3个加标水平下进行加标回收试验,日内和日间精密度分别为2.8%~10.0%和4.4%~15.7%。将该方法用于实际水样的检测,4种杀菌剂的加标回收率为77.1%~119.1%,在水库水中检测出多菌灵,含量为27.5 ng/L。该方法灵敏度高,准确度和精密度良好,操作简单,耗时短。     

混合型固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法测定稻米中3种谷维素北大核心CSCD

建立了利用高效液相色谱-串联质谱结合混合型阴离子交换固相萃取柱测定稻米中3种谷维素(环木菠萝烯醇阿魏酸酯(CA-FA)、24-亚甲基环木菠萝烯醇阿魏酸酯(24MCA-FA)和菜油甾醇阿魏酸酯(Camp-FA))含量的分析方法。实验通过优化3种谷维素的多反应监测(MRM)质谱参数,比较了在不同流动相中的分离度以及响应强度,同时考察了不同提取条件、净化条件对3种谷维素提取率和净化效果的影响,再结合外标法定量,实现了对稻米中3种谷维素的定量分析。实验结果表明,采用5 mmol/L乙酸铵水溶液为流动相A,甲醇∶乙腈=1∶1(v/v)为流动相B,梯度洗脱,3种谷维素在Agilent Eclipse XDB-C8色谱柱(150 mm×2.1 mm,3.5μm)上基本分离且响应强度和峰形最佳;提取条件经正交实验优化后可得:料液比为1∶20(g/mL)、提取溶剂为甲醇、浸泡时间为12 h、超声温度为40℃以及超声时间为20 min时,3种谷维素提取率最高;对混合型阴离子交换固相萃取柱的上样溶剂以及洗脱溶剂优化后,样品基质效应为1.6%~10.8%。在各优化条件下,3种谷维素在各自的线性范围内线性良好,相关系数(r2)均≥0.9983,检出限(LOD)为0.5~1.0μg/L,定量限(LOQ)为2.0~3.5μg/L。在稻米样品本底浓度2、5和10倍的加标水平下3种谷维素的平均回收率为86.1%~110.6%,相对标准偏差(RSD)为0.9%~3.2%。该方法可快速准确测定稻米中3种谷维素的含量,为后续稻米中谷维素类化合物测定及鉴定奠定基础。     

铁基分子筛活性位点的制备控制及对NH3-SCR活性的影响

采用离子交换法,通过不同制备条件制备Fe-beta分子筛,并探讨不同制备条件对催化剂活性位点和NH3-SCR活性的影响。通过UV-Vis分析,将不同位置的吸收峰归属于不同的铁活性位点,300nm以下的高能谱区可以归属于孤立的Fe3+位点,300nm-400nm间归属于低聚的FexOy簇,而400nm以上为Fe2O3大颗粒聚合物。对比不同催化剂的SCR活性发现,孤立的Fe3+和低聚态的Fe3+是主要的活性位点,这两种物种的所占比例高低直接影响了催化剂的活性。而大尺度的Fe2O3为非活性位点,因尽量控制并降低其所占比例。另外低聚态的Fe3+所占比例越高,N2O的生成量越高,N2的选择性越差。因此,在制备过程中,除了控制大尺度的Fe2O3的含量,同时要尽量降低低聚态的Fe3+的含量,以增加N2的选择性。采用离子交换法制备Fe-beta催化剂,pH、交换温度、前驱体种类、硅铝比、煅烧条件等制备条件会对Fe-beta的活性位点造成影响,从而导致活性差异。根据实际应用需求,调控制备条件,可有效控制活性物种的分布,制备具有高效NH3-SCR活性的铁基分子筛催化剂。     

大学生化学竞赛对实验教学改革与创新人才培养的促进作用*

大学生的化学竞赛是课内实验教学的有效延伸,也是从学生视角对实验教学效果的有效检验。通过分析和比较学生参加化学实验竞赛的过程和效果,能有效促进化学实验教学改革、课程建设及创新人才的培养。近年来吉林大学化学学院学生实验竞赛的成绩显著提高,一方面通过化学竞赛激发本科生喜爱化学和开展化学研究的热情,增加学习的主观能动性;另一方面通过竞赛发现问题,在解决问题的过程中促进实验教学改革和课程建设,学院“三阶段”模式的竞赛活动开展,更加有利于培养学生的创新意识和创新能力,促进了化学创新人才的培养。     

New Insights on Potentiometric Immunosensor at Carbon Fiber Microelectrode for Alpha-Fetoprotein in Hepatocellular Carcinoma

Herein, we investigated the analytical features of potentiometric immunosensors for detection of alpha-fetoprotein (AFP) in hepatocellular carcinoma at different electrodes, such as carbon fiber microelectrode (CFME) and carbon-disk electrode (CDE), respectively. To construct such an immunosensor, anti-AFP capture antibodies were first conjugated covalently onto the activated electrodes through typical carbodiimide coupling. Thereafter, one-step immunoreaction protocol was successfully introduced to develop a new potentiometric immunoassay upon addition of AFP. Accompanying the antigen-antibody reaction, the surface charges of the modified electrodes were changed for the readout of electric potential. Results indicated that the linear range of CDE-based immunosensor was 0.1–100 ng mL⁻¹ AFP, whereas the assay sensitivity by using CFME could be further increased to 3.2 pg mL⁻¹ with the linear range from 0.01 to 500 ng mL⁻¹ AFP. Meanwhile, CFME-based immunosensor showed high sensitivity, good reproducibility and specificity, and could be utilized for the analysis of human serum specimens with consistent results relative to commercialized ELISA kit.     

Pd@SiO2/Al2O3的制备及其催化氧化CO性能评价

从Pd纳米粒子出发制备具有核壳结构的Pd@SiO₂纳米粒子,并将其负载于不同形貌Al₂O₃载体上,制备出具有良好CO催化氧化活性的催化剂。以纳米球形Al₂O₃为载体时,Pd@SiO₂/Al₂O₃催化剂活性优于无核壳结构的Pd/Al₂O₃催化剂。将纳米Pd@SiO₂负载到球形和菱形Al₂O₃上,制备出Pd@SiO₂/Al₂O₃催化剂。结果表明:具有较大比表面积的Al₂O₃载体(球形)有利于Pd@SiO₂的分散,且SiO₂层可以抑制Pd粒子的团聚,能在一定程度上改善催化活性。而较小比表面积的载体(菱形)上出现了Pd@SiO₂的团聚,表现出较低的CO氧化活性,但在降低负载量后,CO氧化活性明显提高。该结果为推动新型热稳定、高效纳米三效催化剂的研发具有一定的启示意义。     

金属铁络合物光催化二氧化碳还原

二氧化碳(CO₂)光催化还原技术因兼具解决能源和全球变暖问题的潜力而受到关注。金属铁络合物作为分子型催化剂,具有价格低廉、量子效率高、结构可调控和选择性好等优势,表现出优异的CO₂光催化还原性能,成为CO₂光催化还原领域的研究热点。本文综述了近年来基于金属铁络合物光催化二氧化碳还原研究进展。介绍了铁金属络合物(如:铁卟啉、铁多吡啶、五齿铁配合物)CO₂均相光催化还原体系,总结了体系的构成以及作用机理等,着重关注了体系的催化效率和产物的选择性。此外,综述了以半导体纳米材料/量子点作为光敏剂,金属铁络合物作为催化剂的非均相催化体系的研究进展。最后,对该领域未来的研究方向和所面临的挑战做出展望。