摘要：金属有机骨架(MOFs)作为一种高效的电催化剂,在光电化学中具有广阔的应用前景。在此,我们开发了一种将金属有机框架作为析氧助催化剂(OEC)与半导体相结合的策略,以改善电荷传输并减少体/表面载流子复合。制备的CoFe MOF/BiVO_(4)光阳极在AM 1.5G照明下,1.23V(***)下表现出4.5 mA·cm^(-2)的光电流密度,实现了卓越的长期光稳定性。值得注意的是,随着MOF在长期水氧化反应中的重建,BiVO_(4)表面形成了更稳定的金属氢氧化物,光电极的光电流密度进一步提高到5 mA·cm^(-2)。根据密度泛函理论计算,光电化学(PEC)性能的提高可归因于Co和Fe之间的耦合效应,降低了自由能垒并加速了反应动力学。本工作的重点是在长期水氧化过程中,将CoFe MOF催化剂重新构建为双金属氢氧化物。本文通过设计MOFs催化剂和构筑高效稳定的光阳极,开发了一种有效且可行的PEC水分解的途径。

摘要：随着全球工业化快速发展,化石燃料大量使用导致碳排放量急剧增加,造成严重环境问题。因此,寻找有效方法降低CO_(2)浓度以遏制全球变暖成为紧迫任务。目前,减少CO_(2)主要策略包括限制传统化石能源使用和将多余CO_(2)转化为高附加值化学品。由于经济发展仍极度依赖化石能源,简单地限制其使用存在显著困难。因此,高效转化CO_(2)成为高附加值化学品显得尤为关键。在众多CO_(2)转化技术(生物还原、热化学加氢还原、光电化学及电化学还原CO_(2))中,电化学还原CO_(2)因其高效性和良好的工业应用前景而显得尤为突出。基于此,对CO_(2)转化技术、电催化还原CO_(2)原理、主要产物、反应途径、评价参数及目前发展迅速的金属基及非金属碳基材料电催化剂的研究现状进行了综述。金属基和非金属碳基材料的结合能够提高催化剂的催化活性,具有良好的研究前景。从新型高效低成本催化剂开发及其形貌和表面活性位点的微观调控,利用原位表征技术和密度泛函理论计算加深对反应机理的揭示,加快组装器件设计开发、促进CO_(2)RR工业应用等方面提出CO_(2)RR未来发展方向。

摘要：氨(NH_(3))是现代工业的重要化工原料之一,因其具有较高的能量密度、便于运输和储存的特点而被认为是一种非常有前景的储氢材料和可再生能源载体.电催化硝酸根还原(NO_(3)RR)是一种理想的绿色合成氨策略,同时可应用于废水中硝酸根(NO_(3)−)污染的去除.然而,NO_(3)RR涉及多个电子和质子转移过程,且存在析氢反应(HER)等竞争反应,导致NO_(3)RR的法拉第效率(FE)和选择性较低.近年来,精准构筑NO_(3)RR电催化剂,实现高效合成氨逐步成为电催化领域的研究热点.其中,铁/铜基催化剂因其优异的催化性能和经济可行性而备受关注.因此,对近年来具有代表性的铁/铜基催化剂的研究进展进行总结是非常必要的.本文首先简述了电化学NO_(3)RR合成氨可能发生的反应路径,主要围绕铁/铜基电催化剂在NO_(3)RR中可能涉及的反应历程和相应的中间体.在此基础上,针对不同的反应机理系统归纳了三种催化剂设计策略,包括单原子催化剂策略、双金属催化剂策略以及仿生催化剂策略等.随后,重点评析和讨论了原位实时表征技术,如原位电化学质谱、原位X射线吸收光谱和原位红外/拉曼等,在电催化NO_(3)RR合成氨研究领域中的代表性应用案例,并阐明了原位表征技术的发展和联用对于揭示NO_(3)RR本征活性位和动态机理的关键作用.最后,系统总结了当前NO_(3)RR所面临的核心挑战并对其未来的研究机遇和发展方向进行了展望,包括高效催化剂的关键描述符和设计策略,探究固-液界面的前沿原位表征技术开发,以及将NO_(3)RR与绿色反应(如二氧化碳转化和生物质转化等)高效耦联制备高值化学品.综上所述,尽管电催化NO_(3)RR合成氨目前仍面临诸多挑战,随着实验方案、科学理论和原位表征技术的不断发展,未来将会出现更多高效且稳定的NO_(3)RR催化剂.本文旨在为高效电催化剂的理性开发,深入理解其动态反应机理与催化剂构效关系提供参考.

摘要：亚硝酸盐和硝酸盐(统称为NO_(2/3)−)是工业、农业和食品工程中的重要物质.目前通过Ostwald氧化法制备亚硝酸盐和硝酸盐过程常常伴随着大量的能源消耗和温室气体排放.氨的电催化氧化是一种低排放和节能的低温工艺过程,可以持续生产NO_(2/3)−,避免了有害的N2O的形成,并且可以完全由可再生电力供电.目前对氨氧化反应的研究大多集中在氨裂解制氢和直接氨燃料电池上,而对氨转化为NO_(2/3)−的研究关注较少.因此,本文在总结近年来氨电催化工作的基础上,对催化剂的反应机理和设计思路进行了综述.本文从电催化氨氧化反应(AOR)可能的反应机理入手,介绍了AOR的反应条件、检测方法、原位表征方法以及理论计算的研究成果,在总结了影响AOR催化剂催化性能因素的基础上提出了近年来电催化剂的设计策略以及合成方法,并对未来氨领域的发展提出展望.首先,基于反应原理以及反应中间体的吸附路径等方面讨论了AOR的关键难点.然后,系统性总结了AOR的测试要求以及原位拉曼、原位红外、原位电化学质谱和原位X射线吸收光谱等技术在AOR机理研究中的重要作用,讨论了密度泛函理论对于研究AOR催化过程中的反应能垒和催化剂电子轨道分布的贡献.催化剂合金设计、界面工程、非晶化处理、单原子或双原子调制等可控策略有助于抑制副反应的进行以及电解过程中产生的腐蚀性物质对电极的破坏.最后,介绍了氨氧化在光、热以及生物催化领域的应用进展,提出了当前AOR所面临的挑战和解决策略,如将先进的材料设计与理论计算相结合,有助于寻找新的高性能AOR电催化剂.催化体系的改进和反应器的优化将加速大规模绿色、高效、低能耗电催化制备NO_(2/3)−的产业化.综上所述,AOR领域取得的进展说明氨电氧化制备NO_(2/3)−用于工业生产具有可行性,这为满足不断增长的NO_(2/3)−供应需求带来了新的机遇.尽管AOR仍面临性能不高、工艺不成熟等难题,但随着理论与实验研究的结合,原位表征技术不断地开发利用,未来高效、稳定的AOR催化剂会不断的出现.本文也为生成NO_(2/3)−的催化剂的研发提供理论参考.

摘要：将柔性电极的制备以及电池组装引入本科教学实验,使学生体验电池组装及测试全过程。以电沉积制备柔性电极材料为正极,Zn箔为负极,完成全流程构筑柔性Zn-MnO2电池器件。该实验安全性高,成本低,条件温和,常温常压下即可完成。通过充放电测试、循环伏安法测试等,计算所制备电极的质量能量密度。且电池在不同弯曲条件下,可以点亮LED灯泡。本实验内容丰富,有助于学生综合技能的提升和科学思维的培养,更加贴合现代化学学科发展,使学生更清晰地理解电化学储能相关概念,该实验可作为化学类、材料类本科生专业综合性实验开设。

摘要：在八种化学计量学除噪技术比较研究的基础上,研制了小波包变换Elman回归神经网络方法(WPERNN)用于研究重叠光谱的同时定量测定。结合小波包变换和Elman回归神经网络改进除噪质量及回归能力。通过最佳化,选择了小波函数、小波包分解水平和Elman回归神经网络(ERNN)的结构及参数。两个程序PWPERNN和PERNN被设计执行WPERNN和ERNN方法计算。七种化学计量学方法用于比较研究。实验结果显示WPERNN方法是成功的且优于其他六种方法。

摘要：利用直接正交信号校正(DOSC)-小波包变换(WPT)-偏最小二乘法(PLS)(DOSC-WPT-PLS)新方法对荧光光谱严重重叠的维生素B1、B2和B6三组分混合体系进行了同时测定。设计了PDOSCWPTPLS程序执行相关计算,并将三种化学计量学方法(DOSC-WPT-PLS、WPT-PLS和PLS)进行了比较。三种维生素B的总体相对预测标准偏差分别为2.29%、4.23%和5.36%。结果表明DOSC-WPT-PLS法是成功的且优于WPT-PLS法和PLS法。将该法用于测定自来水中的维生素B1、B2和B6的含量其回收率分别为93.4%～109.2%、91.0%～105.2%、94.7%～107.7%,获得了满意的结果。

摘要：建立了一种小波软阈值径向基函数神经网络 (STWRBFN)方法 ,同时定量分析了多组分混合物。结合小波软阈值法和径向基函数神经网络改进了回归质量。通过最佳化 ,选择了小波函数、小波分解水平(L)、阈值法类型和网络的伸展参数 (σ)。两个程序PSTWRBFN和PRBFN被设计执行STWRBFN和径向基函数神经网络 (RBFN)计算。实验结果表明STWRBFN是成功的且优于RBFN法 ,和经典的多变量线性回归(MLR)方法相比较 。

摘要：设计了一种正交信号校正(OSC)-小波包变换(WPT)-偏最小二乘法(PLS)的多维数据分析方法,该方法结合微分脉冲伏安技术可对不经化学分离同时伏安峰严重重叠的2,5-二硝基酚、间硝基酚和对硝基酚的混合物进行同时测定。该方法利用OSC有效除去与浓度无关的结构噪音,又利用WPT改善了除噪和特征信息提取能力,从而提高了PLS的预测能力。根据OSC,WPT,PLS的算法原理编制了名为POSCWPTPLS,PWPTPLS,PPLS的程序来执行相关的计算。OSC-WPT-PLS,WPT-PLS,PLS法的测定结果表明,3种化合物的总相对预测标准偏差分别为3.76%,7.39%,7.98%,OSC-WPT-PLS法的结果优于WPT-PLS法和PLS法。

摘要：使用多齿席夫碱配体,通过溶剂热法,设计与合成了3例新的稀土配合物[Ln_(2)(L)_(2)(acac)_(2)(CH_(3)OH)_(2)]·2CH_(3)OH(Ln=Sm(1)、Gd(2)、Ho(3),H_(2)L=吡啶⁃2⁃羧酸⁃(1⁃甲基⁃3⁃氧代丁烯基)⁃酰肼),并对配合物1~3的结构与磁性质进行了系统的研究。单晶结构测试结果表明配合物1~3为同构,每个中心稀土Ln(Ⅲ)离子为八配位,其配位几何构型为扭曲的四方反棱柱;相邻的中心稀土Ln􀃮离子通过2个μ_(2)⁃O连接形成了平行四边形的[Ln_(2)O_(2)]核心。磁性测试揭示配合物2具有磁制冷性质,其最大磁熵变(-ΔS_(max))为31.9 J·K^(-1)·kg^(-1)(T=2.0 K,ΔH=70 kOe);配合物3表现出了慢磁驰豫行为。