摘要：自工业革命以来,化石燃料的大量消耗导致大气中CO_(2)浓度显著增加,引发了全球气候变暖等问题.电化学CO_(2)还原能够利用可再生能源产生的间歇性电力可持续地将CO_(2)转化为高附加值化学品或燃料,是实现碳中和的有效途径.目前,非均相分子催化剂如金属酞菁能够有效催化CO_(2)还原反应(CO_(2)RR),但是分子催化剂异质结构的合理设计与合成仍极具挑战.基于此,我们发展了一种具有高结晶度的双金属酞菁异质结构(CoPc/FePc HS),其电催化CO_(2)还原为CO的法拉第效率高达99%,并在运行10小时后性能基本保持不变.密度泛函理论计算表明,FePc和CoPc之间不同的电子转移模式能够有效提高CO_(2)RR性能.构筑分子催化剂异质结构有望成为CO_(2)RR性能提升的有效策略.

摘要：氨是一种重要的化工原材料,广泛用于肥料、药物、塑料以及其它化工产品的生产.特别是,氨作为一种绿色、新型的替代燃料,正逐渐被视为未来可持续能源体系的重要组成部分之一.近期,研究者们提出了一种新的等离子体电催化合成氨的方法,为氨的生产开辟了新的途径.该方法首先在等离子处理条件下将空气中的氮气和氧气氧化成为氮氧化物;然后,通过电催化还原NOx-(主要为NO_(2)-/NO3-等)合成氨.在该过程中,金属-氮-碳单原子(M-N-C SACs)催化剂因其金属原子利用率高、活性和选择性好等优点而受到广泛关注.然而,由于当前催化剂合成路线的可控性不足,导致金属中心的配位环境复杂,MNx配位数(x=2-5)不明确,阻碍了对催化剂本征活性趋势的深入揭示.为了解决上述问题,研究者们开始关注具有均匀且明确MN_(4)结构的金属酞菁(MPc),并将其作为模型催化剂,用于深入研究电催化硝酸盐还原反应的活性位点和反应机理.本文将六种具有明确MN_(4)结构的金属酞菁催化剂(M=Mn,Fe,Co,Ni,Cu和Zn)负载在卡博特碳黑XC-72R载体上,并探究了不同金属中心的MN_(4)位点对硝酸盐还原合成氨的活性影响.扫描电子显微镜、X射线光电子能谱以及氮气吸脱附等温曲线结果表明,六种不同金属中心的MPc/XC-72R催化剂间的差异仅在于金属中心,从而排除了载体等其他因素的干扰.实验结果显示,金属中心对硝酸盐还原合成氨的活性顺序为:FeN_(4)>CuN_(4)>NiN_(4)>MnN_(4)>CoN_(4)>ZnN_(4).其中,FeN_(4)位点表现出最好的催化活性,在-1.0 V ***时,氨的法拉第效率达到83.3%,产率为2.94 mgNH3 h^(-1)cm^(-2),转化频率(TOF)为4395.2 h^(-1).相比之下,在相同条件下,ZnN_(4)位点上亚硝酸盐的选择性和产率最高,亚硝酸盐的法拉第效率为49.1%,产率达到16.8 mgNO_(2)h^(-1)cm^(-2).此外,FeN_(4)位点的单原子催化剂表现出较好的循环稳定性,在-0.8 V ***的电位下,经过20次循环测试,氨的法拉第效率仍能维持在80%左右.密度泛函理论计算结果表明,FeN_(4)位点对NO_(2)中间体和氢原子具有适宜的吸附能,有利于硝酸盐加氢进一步生成氨.相比之下,NO_(2)在ZnN_(4)位点上吸附很弱,导致NO_(2)容易从催化剂表面脱附至溶液中,形成亚硝酸盐副产物.此外,计算结果还显示,FeN_(4)位点上硝酸还原反应的决速步骤NO*→HNO*的自由能差仅为0.07 eV,进一步证实了FeN_(4)位点在硝酸盐还原合成氨反应中的优异活性.综上,本文系统研究了六种具有明确MN_(4)结构的金属酞菁催化剂在硝酸盐还原合成氨反应中的活性趋势,并探究了不同MN_(4)位点对硝酸盐还原的活性影响.结合密度泛函理论计算,揭示了不同MN_(4)位点对硝酸盐还原反应的机理.为深刻理解硝酸盐还原反应机制,指导设计高效活性位提供了参考.

摘要：由于取代方式的不同,使得金属酞菁衍生物数目庞大,结构各异。晶体结构的不同,造成配合物光电性能等多种性质的改变。酞菁类光敏材料研究方法有溶剂调节法,相转移法、溶胶-凝胶法、气相沉积法和真空热蒸发等,这些技术调变了酞菁衍生物的光电导性能,在光动力疗法等领域意义重大。酞菁类气敏材料对某些气体具有选择性高、响应灵敏等特点,可用于气体传感器的制作。建议进一步探讨取代金属酞菁衍生物的光敏、气敏机理,以便在分子层次上优化设计分子的结构,改善材料性能,拓宽应用范围。

摘要：本文就近年来国内外对负载型金属酞菁光催化降解印染废水的研究进展进行了综述,从对可见光的利用、活性物种的存在及量、负载型金属酞菁的稳定性、载体选择和负载方式等方面分析了负载型金属酞菁光催化降解的效率和影响因素,并对其将来的发展提出了建议。

摘要：通过原位水热技术将双核金属酞菁负载在磺酸化的石墨烯材料上,得到复合光催化剂Co2Pc2/Pss-Gr。采用UV-Vis光谱、FTIR光谱、SEM电镜、XRD和XPS等进行表征。以甲基橙、罗丹明B为目标染料降解物,H2O2为氧化剂评价了Co2Pc2/Pss-Gr催化剂的光催化活性。结果表明,Co2Pc2/Pss-Gr在催化降解染料时具有选择性,能优先降解罗丹明B,可见光照射2 h后,罗丹明B降解率达到93%;π-π堆积作用有利于光生电子分离和转移,有效提高了石墨烯催化降解化工废水中染料的效率,为化工染料废水的处理技术提供了新的思路。

摘要：为高效去除复杂水体环境中的有机污染物,制备过氧化物模拟酶催化剂,以双氧水为氧化剂,构建环境友好型的仿生催化体系,来催化降解水体中的地塞米松有机污染物。研究催化剂的形貌及结构特征,催化体系的催化性能、循环使用性能、催化机理、催化降解产物及最终产物。结果表明:所构筑的催化体系在温和(室温、中性)及复杂水体环境中(酸性、无机盐)对地塞米松的降解率均为100%,但在碱性条件下,该催化体系对地塞米松的降解率因双氧化水分解过快而降低了28%;该催化体系经过6次循环使用后,对地塞米松的降解率仍达到95%;过氧化物模拟酶在双氧水的作用下产生对水体有机污染物降解起主要作用的高价铁氧活性种,而羟基自由基起次要作用;经过60 min反应,该催化体系将地塞米松降解为对环境不存在二次污染的小分子有机酸。该仿生催化体系的构筑为仿生催化材料在工业废水中的应用提供了新视角。

摘要：石墨烯具有良好的电子传导性、巨大的表面积、稳定的化学和机械稳定性等,在分子氧催化还原(ORR)反应中可以有效地改进催化剂的催化活性,是过渡金属大环催化剂新的基底材料。对石墨烯支持的非贵金属氮杂环复合材料在ORR催化反应中的应用以及影响催化O_2活性的因素进行了讨论。重点讨论了卟啉和酞菁中心金属核,Co和Fe,以及卟啉和酞菁作为N的前驱体对ORR电催化活性的影响,并展望了非贵金属氧还原催化剂在燃料电池中的研究发展方向。

摘要：锌卟啉和锌酞菁可以模拟人类嗅觉细胞。介绍了用四苯基卟啉锌,八乙基卟啉锌和锌酞菁作为气味敏感材料的可视嗅觉敏感阵列的制作方法,并用制成的阵列在自行设计的可视嗅觉电子鼻系统中对六种有机胺进行了识别实验。对实验的数字图像响应信息分别在色度空间和光度空间进行了分析与表达,结果表明,所设计的可视嗅觉电子鼻系统对六种分析物的响应模式是彼此特异的,能够在两分钟内识别各分析物,而且可以分辨分析物分子结构的类属差异。

摘要：设计合成了对苯甲酸-L-酪氨酸酰胺取代的双层酞菁镥(Ⅲ)光敏活性染料。"三层夹心"共轭结构具有扩大了的π电子共轭体系,有强的电荷迁移能力,扩大了光谱吸收范围,增强了光吸收强度。研究了活性染料的合成与提纯方法,并利用UV、IR、1H-NMR、13CNMR及元素分析对染料的结构进行了准确表征。

摘要：选取了包括卟啉和金属酞菁在内的6种气敏显色剂构建可视嗅觉敏感阵列,并用这些阵列和自行设计的可视嗅觉电子鼻系统对10种具有典型分子结构的有机胺进行了识别;对实验数据分别用静态图像响应,动态时间响应和多元统计分析的方法进行了表达和分析;结果表明,可视嗅觉电子鼻技术对这十种有机胺的静态图像响应模式和动态时间响应模式具有高度的特异性,并且可以对具有相似分子结构的分析物进行聚类。