基于氮掺杂碳载铁复合物的锌空电池氧阴极催化剂

迫在眉睫的环境和能源问题推动人类探索可行、可靠和可再生的能源技术.锌-空气电池和氢氧燃料电池等器件显示出高能量转换效率,但是仍有许多难题有待克服,例如阴极侧上缓慢的氧还原反应(ORR),以及高昂的成本极大地限制了铂基催化剂在商业上的广泛应用.因此,开发高性能的廉价ORR催化剂具有重要意义.过渡金属碳氮化合物(M-N-C, M=Co, Fe等)成为最有希望替代铂基催化剂的一类材料, M-N-C催化剂可以通过直接热解含有过渡金属、氮和碳物种的前驱体合成.然而热解时金属原子易团聚,多孔结构不能被有效地控制,导致相对较差的催化活性.目前, MOF衍生的催化剂在能源转化和储存技术中得到了广泛的关注,其具有丰富的氮含量、高比表面积和可调的孔道结构等特点.本文报道了一种简便可靠可控的合成铁氮共掺杂碳十二面体纳米结构催化剂的方法,并作为阴极电催化剂用于锌空气电池中,测试结果证实,合成的铁氮共掺杂的纳米碳具有与铂基材料相当的活性和更加优异的稳定性.表面吸附了的邻菲罗啉铁的ZIF-8在碳化过程中,氮基团能够结合铁形成Fe Nx结构单元,因此可得到铁氮共掺杂的电催化剂.粉末X射线衍射,扫描电镜证实ZIF-8的成功合成.经过热解得到的催化剂中Fe Nx或Fe Cx衍射峰较弱,表明样品中铁含量较低,存在部分无定型铁.通过拉曼光谱分析发现,引入的邻菲罗啉在热解过程中诱导了缺陷的形成,所以Fe-NCDNA-0的ID/IG比值明显高于NC.同时ID/IG随着铁含量的增加而减少,这是因为铁可以诱导石墨化,诱导效应随着铁含量的增加而增加.分析氮气吸附-脱附等温线得出,引入邻菲罗啉之后,比表面积增加;而铁的引入因其占据了微孔结构,导致比表面积下降.同时电镜证实Fe-NCDNA-2具有较大的形貌扭曲,使得该材料具有较大的比表面积.系统的电化学研究表明,氮掺杂有利于增强ORR活性,在引入铁之后形成高效的活性中心会进一步提高催化性能.因此, Fe-NCDNA-2在碱性条件下表现出优异的ORR性能.线性扫描伏安法曲线表明,铁氮共掺杂的材料表现出与Pt/C相似的性能,其中Fe-NCDNA-2的半波电位(E1/2)为0.863 V,比商业Pt/C的电位更正(E1/2=0.841 V).同时, Fe-NCDNA-2具有更加优异的稳定性,测试30000 s后的电流保持率为80%(Pt/C:64%).在中性介质中,合成的材料也展示了较高的ORR活性.Fe-NCDNA-2的E1/2=0.715 V,催化30000 s后电流保持率77%,均优于商业Pt/C催化剂.组装的锌空气电池进一步验证其作为氧还原催化剂实际应用的可行性.相比于以Pt/C为催化剂做空气阴极的电池,以Fe-NCDNA-2组装的电池表现出更高的开路电压,更高的功率密度(184 m Wcm^-2),以及更加优异的充放电循环稳定性.该工作也有利于启发研究人员探索类似的氮掺杂过渡金属碳材料在各种催化上的应用.     

双安息香缩三乙四胺双核钴硫氰酸根的离子电极研究

季铵盐型阴离子选择性电极由于其电位选择性往往表现出Hofmeister顺序,故使其应用受到限制,因此,研究呈现反Hofmeister行为的阴离子选择性电极已成为离子电极研究领域中重要的研究方向之一。近年来,人们研制出了以金属配合物为中性载体且呈现反Hofmeister行为的阴离子选择电极,本实验室也分别研究了以Schiff碱金属配合物及二氮杂四烯基金属配合物为载体的碘离子和水杨酸根离子电极,但上述电极多数是以单核金属配合物为载体,以双核金属配合物作为载体的电极则很少。     

镁铝类水滑石对阳离子染料中性红的吸附及机理研究

研究了镁铝类水滑石对中性红的吸附及其作用机理,考察了时间、pH、温度、电解质浓度等因素对吸附作用的影响。结果表明,镁铝类水滑石对中性红的吸附动力学符合准二级动力学方程,热力学符合Langmuir吸附等温式。在实验范围内,吸附量随溶液pH的增大而增加,随温度的升高而降低,随电解质浓度的增加先增加后降低。吸附过程是放热、熵减小的自发过程。镁铝类水滑石对中性红的吸附缘于为类水滑石与中性红分子中π电子的较强静电吸引作用。     

RO-heparin Inhibits L-Selectin-mediated Neutrophils Adhesion to Vascular Endothelium Under Flow Conditions

Introduction Migrationandrecruitmentofleukocytesfromblood toinflammatorylesionsitesaresequentiallyregulated byadhesionmoleculesandtheirreceptors[1].These lectinfamilyplaysamajorroleininitiatingattachement ofneutrophilstotheactivatedendothelium.P selectin,…     

中性载体阳离子电极膜电化学的计算机数字模拟

对中性载体阳离子电极膜3种可能的传输模式进行了数字模拟,研究了淌度、浓度、配合物稳定常数以及阴离子亲脂性对电极电位响应的影响。模拟结果对于廓清这类电极响应机理,解释有关实验现象及指导新电极设计提供了有用的信息。     

Electrochemical Oxidation of Ammonia on Ir Anode in Potential Fixed Electrochemical Sensor

Ir catalyst possesses a good electrocatalytic activity and selectivity for the oxidation of NH3 and/or NH4OH at Ir anode in the potential fixed electrochemical sensor with the neutral solution. Owing to the same electrochemical behavior of NH3 and NH4OH in a NaClO4 solution, NH4OH can be used instead of NH3 for the experimental convenience. It was found that the potential of the oxidation peak of NH4OH at the Ir/GC electrode in NaClO4 solutions is at about 0.85 V, and the current density of the oxidation peak of NH4OH is linearly proportional to the concentration of NHaOH. The electrocatalytic oxidation of NH4OH is diffusion-controlled. Especially, Ir has no electrocatalytic activity for the CO oxidation, illustrating that CO does not interfere in the measurement of NH4OH and the potential fixed electrochemical NH3 sensor with the neutral solution, and the anodic Ir catalyst possesses a good selectivity. Therefore, Ir may have practical application in the potential fixed electrochemical NH3 sensor with the neutral solution.     

甘氨酸Schiff碱三核铜(Ⅱ)配合物为载体的硫氰酸根离子电极的研究

研究了3-羧基水杨醛缩甘氨酸Schiff碱三核铜(Ⅱ)配合物[Cu(Ⅱ)-CGSBT]为中性载体的PVC膜阴离子电极,该电极对硫氰酸根离子(SCN-)具有优良的电位响应特征并呈现出反Hofmeister序列行为,其选择性顺序为:SCN- > ClO-4> I- > Sal- > NO-3> NO-2>F- >SO2-4>Br-> SO2-3>Cl-.电极在pH 5.0的磷酸盐缓冲溶液体系中对SCN-在5.6×10-6～0.1 mol/L范围内呈现近能斯特响应,斜率为-56.3 mV/dec,检出限为2.0 μmol/L.采用交流阻抗技术和红外光谱研究了阴离子与载体的作用机理.将电极应用于废水分析,结果令人满意.     

异双席夫碱合钴(Ⅱ)配合物中性载体碘离子电极的研究

以乙二胺、乙酰丙酮缩水杨醛异双席夫碱合钴(Ⅱ)为载体的PVC膜电极,该电极对碘离子(I-)具有优良的电位响应特性并呈现反Hofmeister选择性行为,其选择性次序为I->Sal->SCN->ClO4->SO23->Br->NO2->Cl->Ac->NO3->SO42-。在pH2.0的磷酸盐缓冲体系中,对I-在1.0×10-7～1×10-1mol/L浓度范围内呈近能斯特响应;斜率为-50.7mV/dec(26℃);检出限为3.9×10-8mol/L。采用交流阻抗技术和紫外可见光谱技术研究了电极的响应机理,结果表明:配合物中心金属原子的结构以及载体本身的结构与电极的响应行为之间有非常密切的构效关系。电极具有响应快、重现性好、制备简单等优点。将电极初步应用于药物和食盐中碘的分析,结果较为满意。     

中性红与透明质酸钠相互作用的共振瑞利散射光谱及其分析应用

在pH 4.3～5.2的B-R缓冲溶液中,中性红与透明质酸钠作用形成离子缔合物时导致溶液共振瑞利散射(RRS)大大增强并产生新的RRS光谱,其最大散射峰位于328 nm处,另在605 nm处有一个较弱的散射峰.透明质酸钠质量浓度在0～2.5 mg/L范围内,与RRS强度有良好的线性关系.据此,建立了新的测定透明质酸钠的分析方法.该法的检出限(3σ)为25.9 ng/mL,并已用于滴眼液和化妆水中透明质酸钠的测定.     

嗜中性粒细胞中过氧化氢及其释放过程的电化学检测

活性氧（ROS）是细胞代谢的重要产物之一,其浓度与多种生理、病理现象密切相关;H2O2是ROS的重要代表,对细胞内H2O2及其释放过程的测定有助于理解相关疾病的形成机制,因而具有重要的意义.本文报道一种检测细胞内H2O2浓度、监测其生成和释放过程的电化学方法,该方法利用固定在天然矿物凹土（attapulgite,全称凹凸棒石黏土）表面的血红蛋白（Hb）对H2O2还原的电催化作用实现H2O2的定量测定.将Hb固定到凹土表面制备了Hb-凹土（Hb-Atta）纳米复合材料,用透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、红外光谱（FTIR）、紫外-可见光谱（UV-vis）等对其进行了表征;将该复合物修饰到玻碳（GC）电极表面制成了Hb-Atta/GC电极,用伏安法考察了Hb在凹土表面的直接电子转移性能,结果表明,Hb能进行有效的直接电子转移反应,其伏安曲线上呈现出一对良好的氧化还原峰,式量电位（E0′）约为-350mV（vs.SCE,50mV/s）;进一步的结果表明,Hb-Atta对H2O2的电化学还原具有良好的催化性能,并能用于H2O2的定量测定,具有响应速率快、线性范围宽、检测限低等优点.将Hb-Atta/GC电极应用于嗜中性粒细胞内H2O2的测定,结果表明,该电极不仅能定量地检测细胞内的H2O2含量,还能监测细胞内H2O2生成和释放的过程,而且细胞内其他ROS和电活性物质如OCl-、NO.、ONOO-和抗坏血酸等不产生干扰.本文的结果为测量细胞内H2O2浓度、研究其生成及释放过程动力学以及进一步阐明由H2O2导致的相关疾病机制等提供了一个新的平台,可望在生物电化学、细胞生物学和病理生理学等领域得到应用.