双金属协同调控G-三链体/血红素比色传感探针的构筑及应用

该文首次将一条富含G碱基的DNA序列(5’-CTGGGAGGGAGGGA-3’)与血红素结合,形成的G-三链体/血红素复合物具有类过氧化氢酶活性,能够催化H₂O₂的氧化反应,使反应底物2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)由无色变为绿色。通过对金属离子的筛选,发现K⁺和Sr²⁺同时存在能稳定G-三链体结构,基于此构筑了双金属协同调控的G-三链体/血红素比色传感探针,并将其用于H₂O₂的定量分析。在最佳实验条件下,溶液的吸光度与H₂O₂浓度在0.5～4.5 mmol/L范围内呈现良好的线性关系,检出限为0.07 mmol/L。将该方法用于牛奶中H₂O₂的检测,加标回收率为92.5%～103%,相对标准偏差为1.2%～5.4%。该探针具有碱基序列短、成本低廉、适用性强等诸多优势,为G-三链体功能化核酸探针的研究提供了新的思路。     

单原子铂和氮化硼载体之间电子作用及其对丙烷脱氢反应催化性能的影响

随着世界范围内大规模页岩气资源的发现和开采,如何进一步高效转化页岩气生成高附加值化学品是提升页岩气资源利用率和增加经济收益的关键.页岩气主要的组分是甲烷,同时还包含10%左右的乙烷和丙烷.另一方面,由于当前丙烯的市场价格远远超过丙烷,因此丙烷到丙烯的催化转化是高效利用我国页岩气资源的有效途径.丙烷直接脱氢制丙烯是工业上常见的催化转化丙烷的方法.丙烷直接脱氢面临的主要问题是反应中积碳覆盖活性位导致催化剂失活.最近,单原子催化剂在烷烃碳氢键活化过程中表现出优异的催化性能,尤其在抑制深度反应、减少积碳方面有突出效果.然而,单原子催化剂在苛刻反应条件下容易团聚失活,因此选择合适的载体材料是单原子催化剂设计的关键.本文利用氮化硼作为单原子铂催化剂载体,考察了其在丙烷直接脱氢反应中的催化性能.第一性原理计算表明,氮化硼载体上硼和氮空穴是单原子铂稳定的锚定点,同时单原子铂在硼和氮空穴上表现出截然相反的电子结构.电荷分析表明,在硼和氮空穴位上的单原子铂分别失去0.71 e和得到1.06 e个电荷.PDOS分析表明,在硼空穴上单原子铂在费米能级之上有更多的空轨道,有利于得到电子.通过密度泛函理论计算构建了从丙烷到丙烯的完整反应路径.计算结果表明,负载在硼空穴上的单原子铂比在氮空穴上的具有更好的碳氢键活化能力.在硼空穴和氮空穴上第一个碳氢键断裂能垒分别是0.64和0.82电子伏特,第二个碳氢键断裂能垒分别是0.26和1.10电子伏特.计算还详细分析了产物脱附过程,结果表明氢气先于丙烯脱附的路径能垒更小.同时丙烯脱附能垒已经接近或者超过丙烷碳氢键活化能垒.因此,对于丙烷直接脱氢反应,催化剂要兼顾丙烷碳氢键活化和产物脱附两个方面.虽然负载在硼空穴上的单原子铂催化剂有着优异的丙烷碳氢键活化能力,但产物丙烯由于强相互作用而难以脱附.另一方面,负载在氮空穴上的单原子铂对于碳氢键活化和产物脱附具有比较均衡的反应活性.综上所述,氮化硼载体和单原子铂催化剂之间的电子结构作用对丙烷直接脱氢反应的催化性能有着重要影响.负载在硼和氮空穴的单原子铂表现出截然相反的电子结构,电子结构差异导致不同的催化性能.基于计算结果,负载在氮空穴上的铂单原子具有优异的丙烷直接脱氢催化性能.本工作为进一步加深理解单原子催化中载体的作用提供了理论依据.     

天然有机物对不同孔径超滤膜的污染特性研究

膜污染是阻碍膜分离技术广泛应用的瓶颈,是水处理领域研究的重点.采用RC平板膜进行膜污染试验,对超滤膜去除天然有机物的效能和膜污染机理进行研究,模拟天然地表水研究腐殖酸(HA)吸附、沉积、浓差极化3种不同膜污染机理;同时,考察水质环境条件对膜过滤性能的影响.结果表明, HA能造成膜通量的明显下降,其中静态吸附、浓差极化造成的膜通量下降较膜孔窄化和滤饼层形成的影响相对更小;另外,滤饼导致的通量下降可以通过物理清洗恢复,而膜孔窄化造成的通量下降在一定程度上不可逆,且离子强度的增大会加剧膜污染速率.