质子交换膜的传输通道微观结构对燃料电池性能的影响

质子交换膜燃料电池因其高效、高能量密度、快速启动等独特优势在便携电子设备及汽车动力装置等应用中极具发展潜力。质子交换膜内的传输通道由于对膜质子传导性能有重要影响而受到研究者们的广泛关注。构筑有序结构的质子传输通道,能够获得质子电导率与燃料渗透率、热稳定性、化学稳定性等性能均衡提升的新型质子交换膜材料。本文结合近年来质子传输通道的研究进展,对控制聚合物的相形态从而构筑有序质子传输通道的研究进行了综述,并针对不同相形态所形成的有序通道对膜及燃料电池性能的影响进行了分类与评述,最后对其发展趋势进行了展望。     

离子液体作为功能单体制备溶菌酶分子印迹复合膜的研究

以1-乙烯基-3-乙酸乙酯咪唑氯离子液体为功能单体,以再生纤维素膜为基膜,采用温和的表面ATRP接枝聚合技术在水溶液中制备了溶菌酶分子印迹膜.通过紫外-可见光谱分析了离子液体与模板分子的作用力,讨论了功能单体1-乙烯基-3-乙酸乙酯咪唑氯用量对印迹复合膜性能的影响,研究了分子印迹复合膜对溶菌酶模板分子及其结构类似物的吸附行为和选择性识别特性.结果表明,以1-乙烯基-3-乙酸乙酯咪唑氯离子液体作为功能单体的溶菌酶分子印迹膜能够从结构类似物混合体系中选择性分离富集溶菌酶,且具有很好的稳定性和可再生性能.     

设计核酸适配体智能逻辑开关平台用于肿瘤细胞多参数识别及智能给药

与正常细胞相比,癌细胞通常在其表面表达与肿瘤相关的特异性标志物。通过细胞膜表面多个特异性肿瘤标志物来确定癌症细胞及其分型以达到准确诊断并治疗癌症,一直是科学家们追求的目的。最近,湖南大学化学化工学院和生物学院教授,化学生物传感与计量学国家重点实验室主任谭蔚泓领导的分子科学和分子医学实验室(MBL)利用核酸适配体作为基本的分子元件,在细胞表面构建了一种智能逻辑开关平台,依据细胞     

离子液体及离子液体膜在天然气净化方面的应用

天然气净化对天然气这一清洁、高效的一次能源及我国快速增长的消费需求具有重要的战略意义。离子液体因挥发性低、溶解能力强、结构和性质可调控性强等优点,在离子液体膜净化气体方面获得高度关注。本文系统地总结了离子液体膜富集分离CO₂及其他气体的性能,包括常规离子液体、功能化离子液体、聚合物离子液体、离子液体混合物;讨论了离子液体结构(如阳离子取代基链长、取代基对称性、阴离子结构大小、阴离子氟化)、膜支撑材料性能(如水溶性、孔径大小)及水含量等因素对膜性能的影响;对各种方法的优缺点及使用条件进行详细的阐述;并提出今后离子液体膜在气体净化方面的发展方向。     

两步热化学分解水制氢用氧交换材料

氧交换材料是一种能够在惰性或还原气氛中快速释氧,而在弱氧化气氛下(如水蒸气)恢复氧的储氧材料。基于氧交换材料的太阳能热化学分解水制氢技术可实现太阳能向氢能的高效转化。该技术利用太阳能提供热量使氧交换材料高温释氧或被还原性气体还原,而后与水发生氧化反应生成纯氢。将氧交换材料制成透氧膜,在膜的两侧发生材料的释氧和氧恢复,同时实现纯氢的连续制备。本文详细论述了铁基氧化物、钙钛矿氧化物、镍基氧化物、铈基氧化物、无机透氧膜等氧交换材料的研究成果,重点介绍了基于不同反应体系氧交换材料的应用情况,并就提高铁基氧化物、钙钛矿氧化物等典型氧交换材料反应活性与循环稳定性的可能路径,构建高效透氧膜反应器的难点与发展方向等主要问题进行了探讨与展望。     

膜流动电位测试中Ag-AgCl电极的制备及稳定性研究

膜的动电特性研究中,往往采用流动电位方法。该方法中,Ag-Ag Cl测试电极的质量是影响测试准确性的关键要素。本文采用正交试验设计和方差分析,着重考察电解法制备Ag-Ag Cl电极过程中,电流强度(I)、氯化时间(t)、电解质溶液浓度(CHCl)、电极来源(n)、烘烤温度(T)、活化电极溶液浓度(CKCl)等因素对Ag-Ag Cl电极稳定性的影响。得到Ag-Ag Cl电极的最优制备参数为:电流密度3.0m A/cm2,氯化时间50min,盐酸浓度0.1mol·L-1,烘烤温度120℃,活化电极溶液(KCl)浓度0.001mol·L-1;最显著影响因素为电极来源,显著影响因素为氯化时间和烘烤温度。对最优条件组合下制备的AgAg Cl电极,进行了稳定性实验,结果表明:制备的电极具有较好的稳定性,24h内电极电位漂移量小于0.10mv,7天内电极电位漂移量小于0.2mv;在聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜流动电位测试中,流动电位与流动压差具有良好的线性和可重复性,回归曲线R20.99,变化规律符合Helmholtz-Smoluehowski公式,可以较好满足膜的流动电位测试要求。     

反胶束固定化醇脱氢酶的制备及应用研究

研究十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)-辛烷-己醇反胶束体系固定化醇脱氢酶(ADH)的制备及应用。考察了含水量、CTAB和己醇用量对于ADH固定化的影响。对游离酶和固定化酶的催化动力学性质研究表明:酶促反应的最适pH值分别为8.2和8.8,最适温度分别为31℃和20℃,米氏常数分别为12mmol/L和7mmol/L。30℃时,游离酶存放150min后失活90%,固定化酶失活50%,表明反胶束固定化ADH有较好的热稳定性。应用此体系测定了试样中乙醇的含量。     

基于DNA-甲苯胺蓝生物聚合离子膜的多环有机物电化学传感器的研究

利用DNA与小分子之间的相互作用,以DNA/壳聚糖生物聚合离子膜固定电活性小分子,制备了DNA-甲苯胺蓝/壳聚糖聚合离子复合膜修饰电极,并利用多环有机物与染料分子对DNA特异结合的竞争关系,构筑了多环有机物非试剂添加型DNA电化学生物传感器。以盐酸四环素为模式分子,利用循环伏安法和方波伏安法研究了该修饰电极的电化学特性以及该电极对盐酸四环素的电化学响应,结果表明,DNA和甲苯胺蓝成功地固定在电极表面,电极表面的甲苯胺蓝保持了很好的电化学活性。利用紫外-可见分光光度法研究了电极对盐酸四环素响应的作用机理。该传感器的线性范围为2.5~100μmol·L-1。     

A hierarchical porous carbon membrane from polyacrylonitrile/polyvinylpyrrolidone blending membranes:Preparation,characterization and electrochemical capacitive performance

Novel hierarchical porous carbon membranes were fabricated through a simple carbonization procedure of well-defined blending polymer membrane precursors containing the source of carbon polyacrylonitrile （PAN） and an additive of polyvinylpyrrolidone （PVP）, which was prepared using phase inversion method. The as-fabricated materials were further used as the active electrode materials for supercapacitors. The effects of PVP concentration in the casting solution on structure feature and electrochemical capacitive performance of the as-prepared carbon membranes were also studied in detail. As the electrode material for supercapacitor, a high specific capacitance of 278.0 F/g could be attained at a current of 5 mA/cm2 and about 92.90% capacity retention could be maintained after 2000 charge/discharge cycles in 2 mol/L KOH solution with a PVP concentration of 0.3 wt% in the casting solution. The facile hierarchical pore structure preparation method and the good electrochemical capacitive performance make the prepared carbon membrane particularly promising for use in supercapacitor.     

金属有机骨架材料/聚酰亚胺混合基质膜的制备及气体分离性能

合成了3种不同结构、 粒径和气体吸附性能的金属有机骨架材料(MOFs): 微米级Cu₃(BTC)₂、 亚微米级ZIF-8和S-Cu₃(BTC)₂. 氮气吸附等温线分析结果表明, ZIF-8和Cu₃(BTC)₂具有较大比表面积(1653和1439 m²/g), S-Cu₃(BTC)₂的比表面积为171.4 m²/g. 用共混法将MOFs直接引入聚酰亚胺中制备了MOFs/聚酰亚胺混合基质膜(MMMs). X射线衍射(XRD)和全反射红外光谱(FTIR-ATR)分析结果表明, MOFs在混合基质膜中保持物理和化学稳定. 气体渗透测试结果表明, MOFs的加入使膜的气体渗透分离性能明显提高, S-Cu₃(BTC)₂使渗透系数增加了1.75倍; ZIF-8和Cu₃(BTC)₂使渗透系数增加了3倍左右; 同时, 膜的气体分离系数变化很小.