水合状态的无定形氧化铁用作高效水氧化催化剂

由于传统化石燃料的不可再生性和使用过程中对环境的污染,近年通过太阳光驱动催化水分解制备氢气或CO_2还原制备甲醇等高能化学燃料是人工光合作用制备太阳能燃料领域的研究重点.水的氧化反应是制备太阳能燃料的重要半反应,为质子或CO_2的还原提供必需的质子和电子,开发基于非贵金属氧化物的高效水氧化催化剂是人工光合作用制备太阳能燃料的重要挑战之一.最近我们课题组的研究发现,无定形氧化钴作为水氧化催化剂时,其本征活性比结晶态的高出一个数量级.与氧化钴催化剂相比,铁基氧化物作为水氧化催化剂具有许多优点,比如成本低、环境友好、对动植物不产生生理毒性.基于此,本文探索了开发制备具有高催化活性的铁基氧化物作为水氧化催化剂.结果发现,氧化铁水氧化催化剂活性不但受其结晶度影响,还与其水合状态密切相关.水合氧化铁在进行室温真空干燥脱水处理后,在Ru(bpy)3~(2+)-Na_2S_2O_8光催化水氧化体系中,其催化水氧化活性降低了一个数量级.热重分析、XRD和拉曼测试等结果表明,室温下进行脱水处理后,氧化铁基本不含有水分子的信号,其体相结构没有发生显著的变化. XRD和拉曼结果表明,催化水氧化测试后回收的氧化铁催化剂结构没有发生改变,表明该水合状态的氧化铁是水氧化过程中真实的催化剂成分,并不是充当前驱体的角色.基于此,我们进一步制备了尺寸较小且为水合状态的无定形氧化铁纳米粒子,后者在Ru(bpy)_3~(2+)-Na_2S_2O_8光催化水氧化体系中显示出极高的催化活性, TOF值高达9.3 s~(-1),基于产生的氧气分子计算的光催化量子效率达到67%.该尺寸较小的水合状态氧化铁纳米粒子还可以有效地负载在SiO_2表面进行催化水氧化反应,循环测试结果表明,负载的水合状态氧化铁纳米粒子连续进行三个催化水氧化循环测试,其活性未明显衰减,显示了较高的稳定性.该结果表明,未来设计铁基氧化物作为高活性的水氧化催化剂时,需要特别考虑其水合状态.     

氩离子激光固化环氧树脂制作三维微结构

利用激光束进行三维成像是通过逐层光引发聚合形成宏观尺度的三维实体 .最近出现的激光全息光刻技术是利用激光束的干涉产生三维全息图案 ,让感光树脂在全息图案中曝光 ,从而一次形成三维周期有序微结构 .通过调节激光干涉及波长可控制三维结构的形状及尺寸 .利用该技术获得亚微米尺度上周期性重复的三维微结构 ,可用于制作三维光子晶体 [1,2 ]等具有独特性能的聚合物材料 .本文用铁芳烃化合物与特种环氧树脂配制成阳离子型可见光固化树脂 ,在氩离子激光器产生的多束可见连续激光相干形成的空间干涉光场中曝光 ,成功地制备出亚微米量级的三…     

新型希夫碱型钳形人工受体的微波合成及其对中性分子的识别性能

以对苯二甲酸为起始原料,设计并合成了8个新型的芳环钳形人工受体(3a～3h),其结构经1H NMR,IR,ESI-MS和元素分析表征。利用UV-Vis滴定法初步考察了3a～3h对中性分子(邻苯二胺,间苯二胺,对苯二胺和二苯甲酮)的识别性能,结果表明3a～3h对其具有良好的识别性能。     

新型氨基甲酸乙酯人工抗原的分析表征方法研究

采用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺方法合成氨基甲酸乙酯(Ethyl carbamate,EC)新型人工抗原.将衰减全反射红外光谱法(ATR-FTIR)应用于人工合成抗原的表征分析,并结合荧光光谱分析EC人工抗原的偶联效果以及载体蛋白质分子的二级结构变化;通过质谱结合紫外光谱、电泳方法进行人工抗原的系统表征,计算新型人工抗原中半抗原分子与载体蛋白质分子的偶联比.结果表明:合成路线合理,成功获得了氨基甲酸乙酯新型人工抗原.人工抗原分子的α-螺旋、β-折叠和β-转角结构与载体蛋白质分子相比含量发生变化,人工抗原的荧光相图满足线性型态变迁关系,符合“二态模型”.氨基甲酸乙酯人工抗原分析表征的红外衰减全反射方法、基质辅助激光解析飞行时间质谱法获得的检测结果与其它光谱方法、电泳方法表征结果一致,获得人工抗原的偶联比为15∶1～19∶1,EC新型人工抗原免疫小鼠抗血清的效价为1∶25600.     

双光子聚合引发剂BVPDA的合成、结构及非线性光学性质

合成了双光子聚合引发剂{4-[2-(4-溴苯基)-乙烯基]苯基}-二苯基胺(BVPDA),并测定了其晶体结构.结果表明,BVPDA为三斜晶系,P1空间群,a=1.0834(3)_nm,b=1.5625(2)_nm,c=1.9640(2)_nm,α=92.807(8)°,β=103.647(10)°,γ=106.676(13)°,V=3.0705(10)_nm³,Z=6,T=293(2)K,Dc=1.383g/cm³,R₁=0.0735,wR=0.1063.用¹HNMR谱、¹³CNMR谱及元素分析进行了表征.测试了紫外吸收光谱、单光子荧光光谱、单光子荧光寿命和双光子荧光光谱.在760nm的飞秒脉冲激光激发下,BVP-DA发出较强的上转换荧光,荧光峰位于462nm.以BVPDA作引发剂,加入丙烯酸酯型齐聚物(CN120C80),用Ti:sapphire飞秒激光器作光源,制作了一个三维周期性微结构.     

PAN基活性炭纤维的表面及其孔隙结构解析

通过氮吸附等温线、X射线光电子能谱以及扫描电子显微镜（SEM）对聚丙烯腈（PAN-Polyacrylonitrile）-基活性炭纤维（ACF-Activated Carbon Fiber）的表面和孔隙结构进行了分析,结果表明吸附测量可以提供有关碳质吸附剂的孔结构复杂性;通过XPS对PAN基ACF的表面官能团的种类及含量进行了表征,由SEM对PAN基ACF的表面以及断面的孔隙结构进行了直接观察,提供了有关孔隙结构的直接证据。     

去甲氯胺酮半抗原及其全抗原的合成与鉴定

在低温条件下,去甲氯胺酮与琥珀醛酸反应,合成了半抗原羧基-去甲氯胺酮,电喷雾质谱鉴定结果表明,目标半抗原合成成功;通过碳二亚胺法将半抗原与载体蛋白偶联制备人工抗原,红外光谱法鉴定结果表明,人工抗原合成成功,基质辅助激光解析电离飞行时间质谱鉴定表明去甲氯胺酮半抗原与牛血清白蛋白的偶联比为11:1。经动物免疫,获得高效价特异性多克隆抗体,抗血清效价可达5.12×104。     

功能性有序微结构的制备及潜在应用

随着科技的发展进步,具有特殊功能的有序微结构日渐引起人们浓厚的研究兴趣,并被广泛应用于微电子器件、微反应器、生物化学传感器以及光学器件等领域.本文总结了我们课题组在微观表面图案化和有序微结构制备及应用方面的研究工作,重点介绍我们在该方向工作的最新进展,并对该领域的发展前景进行了展望.     

分子钳人工受体研究进展

分子识别是生物体系的基本特征, 并在生命活动中起中心作用. 利用合成的人工受体与适当底物间的分子识别以建立化学模型或化学仿生体系对生命过程中的分子识别现象进行模拟研究是生物有机化学和超分子化学前沿富于挑战的课题之一. 按照不同的隔离基, 综述了分子钳人工受体的研究进展.     

周期性声学栅对声子晶体相空间的调控研究

基于周期性声学栅修饰的二维声子晶体,本文从理论上计算其能带结构、等频率色散线,详细讨论引入周期性声学栅后晶体相空间的各种改变.计算结果表明:周期性声学栅的引入能够灵活调制声子晶体的色散关系,更加有效地利用晶体中存在的各种模式,由此可以实现一些较为新颖的声波人工操控.