摘要：采用温和的化学表面改性和自组装方法成功制备了埃洛石纳米管负载salen钼(HNTs-SL-Mo)催化剂,运用透射电镜、X射线衍射、红外光谱、诱导偶合等离子体谱和X射线光电子能谱表征了催化剂的形态、大小和分散性等性质.结果证明了salen结构的存在和埃洛石配位钼催化剂的成功制备.制备的催化剂在各种烯烃的环氧化反应中均有很好的活性,且活性高于均相催化剂.对比实验表明,在固定Mo O(O2)2(DMF)2时,salen结构发挥了重要作用,不能用N原子作为单一配体来代替.本文还推测了钼和salen配体可能的连接方式和该催化剂催化烯烃环氧化反应的机理.该催化剂在重复使用8次后其活性未见明显下降,表现出优异的重复使用性能.由于埃洛石是一种廉价易得的材料,因此它可为设计效果独特的催化剂提供一个选择.

摘要：磺化的芳香类聚合物由于具有良好的耐热性能、化学稳定性、机械性能、加工性能以及较低的燃料渗透性而受到燃料电池质子交换膜领域广泛的关注。然而,与已经应用的Nafion膜相比,大部分磺化的无规离聚物的质子传导率仍然比较低。通过设计聚合物的结构可以提高质子交换膜在高温及低相对湿度(RH)下的质子传导性能。本文分别从磺化嵌段共聚物、侧链型磺化聚合物、局部磺酸基稠密的聚合物三方面综述了磺化芳香类聚合物膜的设计、合成及相关质子传导率之间的关系。同时,为进一步提高膜的质子传导率及其他性能,对制备掺杂无机质子导体或酸化的无机颗粒的复合质子交换膜进行了概述。

摘要：矿山开采、金属冶炼、新型金属材料的发展以及城市供水系统老化所造成的重金属(铅、镉、汞、砷、铬、铜及锌等)污染问题已日趋严重.传统的水处理方法很难有效地去除低浓度的重金属污染物.本文以天然木材为载体,采用溶剂热合成法,在木材三维孔道中原位合成UiO-66-NH_(2)金属有机框架材料(MOFs)纳米颗粒,制备了UiO-66-NH_(2)/wood复合膜材料.该复合膜材料对去除水中微量重金属离子(Hg^(2+),Cu^(2+))表现出优异的性能.当处理速率为1.1×10^(2)L·m^(-2)·h^(-1)时,该复合膜材料去除水中微量重金属离子的效率仍可达到90%以上,且处理后水中重金属离子含量低于国家饮用水标准.这可归因于木材本身独特的三维孔道结构,在提高水通量的同时,还可以增加水溶液中重金属离子与MOFs颗粒的接触机会,以及孔道内均匀分布的UiO-66-NH_(2)MOFs颗粒中的—NH_(2)可以与重金属离子通过配位作用相结合.该UiO-66-NH_(2)/wood复合膜材料还具有良好的重复利用性,在连续6次循环使用后其去除效率无明显变化,有望进行实际应用.

摘要：共价有机框架(covalent organic frameworks,COFs)是一类晶态有机多孔聚合物,它们通过多官能团有机单体分子缩聚形成共价键连接的二维或三维拓展网格结构[1].遵循“框架化学”构筑原理[2],COFs的结构可被预先设计并精确构筑.这类新颖材料的显著特点是其内部分布高度有序的纳米孔道且孔道形状和大小可通过改变聚合单体的对称性和尺寸进行精确调节.此外,从构效关系的角度考虑,多孔和共轭结构特征[3]使其在物质吸附、储存与分离、催化、光电和传感检测等领域均得到了引人注目的应用[4].尽管如此,开辟COFs新应用的需求仍然十分迫切.

摘要：三元策略是提升器件光电转换效率的重要途径.本文设计合成了基于苯并噻二唑并二噻吩桥联基团的宽带隙小分子给体DRDTBT,并将其作为有机太阳能电池中的第三组分.通过引入具有缺电子性质的苯并噻二唑并二噻吩单元,使DRDTBT获得了较低的最高占有轨道能级以及高的结晶性,将其作为第三组分引入基于PM6∶BTP-eC9的器件中时有效提升了器件的开路电压,活性层形貌也得到了更好的调节.得益于提升的开路电压和填充因子,三元器件取得了优于二元器件的光电转换效率,其开路电压为0.86 V,短路电流密度为26.99 mA/cm~2,填充因子为76.34%,最终取得了17.72%的高光电转换效率,证明将高结晶性缺电子单元引入小分子给体第三组分中是提升三元有机太阳能电池效率的有效途径.

摘要：刺激响应型材料作为智能材料的一个重要分支已经成为众多领域中极为重要的一部分.刺激响应型智能发光材料是指光学性质能够对外界环境的物理或化学信号做出响应的材料.外界条件的刺激主要包括光、热、pH、电场、磁场、力、分子等.基于稀土离子的智能发光材料由于其独特的光学性质,比如较窄的发射峰宽度、较长的发光寿命、较大的斯托克斯位移等,在化学、生物学、逻辑学展现了极为丰富的应用潜力.近年来,通过对分子结构及纳米材料的设计得到的具有刺激响应性的稀土智能发光材料在光学信息存储、生物传感、成像及药物递送等方面都吸引了研究者的广泛关注.本文概括了近年来刺激响应型稀土智能发光材料在光学编码及生物医学领域中的应用,并展望了这种智能发光材料的应用前景.

摘要：以新颖的环氧醇串联Semipinacol重排/Schmidt反应为关键步骤,设计发展了高效构筑含有氮杂季碳中心的[5,5,7]三环骨架1的方法.本文从关键中间体1出发,设计了关键的酮酯缩合反应构筑D环的方法,经过7步转化,高效、高选择性地完成了蔓生百部碱Stemonamine的全合成.

摘要：Flower-like 3D CuO microspheres were synthesized and used to photo-catalyze water oxidation under visible *** structure of the CuO microspheres was characterized by scanning electron microscopy,transmission electron microscopy,infrared,powder X-ray diffraction,electron dispersive spectroscopy,Raman and X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）.This is the first time that a copper oxide was demonstrated as a photocatalytic water oxidation catalyst under near neutral *** catalytic activity of CuO microspheres in borate buffer shows the best performance with O2 yield of 11.5%.No change in the surface properties of CuO before and after the photocatalytic reaction was seen by XPS,which showed good catalyst stability.A photocatalytic water oxidation reaction mechanism catalyzed by the CuO microspheres was proposed.

摘要：卟啉/酞菁是一类高度共轭的杂环化合物,如何实现光电性质的精准调控是推动其光电应用的关键.分子电场是分子偶极或者分子晶体中偶极在分子或晶体内部引发的一种局域电场.对分子电场的调变相当于改变了分子或晶体的固有偶极,进而影响材料的载流子传输及光学性质,因此分子电场优化是调控材料光电性能的一种有效方法.本文阐述了分子偶极与分子电场的关系,综述了卟啉/酞菁分子电场调控其光电性能的研究工作,并介绍了本课题组发展的分子电场有效调控电荷传输行为的研究工作,阐明了分子电场对光电材料电荷分离传输及光学性质调变机制,对新型卟啉/酞菁光电材料理性设计提供了全新的研究思路.

摘要：利用太阳能将CO_(2)转换为高附加值的化学品是解决化石燃料消耗过快与CO_(2)排放过度问题的可行性方案.光电催化CO_(2)还原可以模拟自然光合作用将CO_(2)还原为多碳产物(C^(2+)).然而,光电催化剂的带隙与太阳辐射光谱不匹配以及载流子的快速复合是限制人工光合作用效率的关键因素.前期研究表明,缺陷工程可有效地增加催化剂活性位点,减小半导体的带隙并增强对光子的捕获能力;而异质结的构筑则可有效提升载流子的分离效率.因此,构建具有较好可见光响应的高效半导体异质结催化剂有望实现催化材料对CO_(2)还原能力和产物选择性的提升.本文通过对金属钛板进行电化学阳极氧化,氨气气氛煅烧得到TiN,然后原位进行部分氧化构筑出结构新颖的TiO_(2)/TiN纳米管异质结材料,再进行配体和钯量子点修饰,得到更加高效的催化电极材料Pd/R-TiO_(2)/TiN,并在三电极系统中研究了其光电催化CO_(2)还原的性能.通过扫描隧道电子显微镜、透射电子显微镜、X射线粉末衍射、X射线光电子能谱、电子顺磁共振谱、X射线吸收近边结构光谱及莫特肖特基曲线等系统考察了催化剂的结构与光电催化性能,证明了n-n同型异质结的成功构筑,且纳米管状的异质结含有丰富的Ti^(3+)和氧空位,具有较好的太阳光捕获能力,保留了间隙金属材料TiN良好的电荷传输能力,提高了光生载流子的分离效率.光电催化CO_(2)还原结果表明,纳米管状Pd/R-TiO_(2)/TiN异质结材料具有较好的CO_(2)还原能力.其中Pd/R-TiO_(2)/TiN-30电极的碳基化合物的产率高达115.9μmolL^(–1)h^(-1)cm^(-2),是纳米颗粒状Pd/R-TiO_(2)/TiN-30异质结材料的2.2倍,且具有最高的C_(2)选择性(65.7%),说明纳米管状结构为反应提供的有限空间有利于C–C耦联.另外,光电联合催化的产率是纯光催化的3.4倍,纯电催化的3.3倍,说明光电协同催化的重要作用.此外,该电极获得的总电池效率(Φ’)为6.0%,远超过植物细胞光合作用的0.4%,并通过^(13)CO_(2)同位素标记实验证实了所有产物均来自CO_(2)气体.原位实况傅里叶变换红外光谱分析结果表明,*COOH和*CHO活性物种是主要中间体.需要强调的是,在氩气饱和(无CO_(2)参与)的条件下检测到了Ti–H振动吸收谱带,且与密度泛函理论计算结果一致.实验和计算相互印证表明,高活性氢原子可以附着在异质结表面与Ti^(3+)位点形成Ti–H物种.此外,计算结果还表明,氮掺杂对催化剂的影响很大,当N物种在晶格中存在可促使晶格氧发生迁移,形成新的氧空位,氧空位有利于CO_(2)分子和中间体的吸附,两者结合从而促进了中间体的生成,加之纳米管的有限空间结构,有助于C–C耦联反应的发生.相反,无N掺杂的纯TiO_(2)锐钛矿不能促进最终Ti–H物种的形成,其反应机理有利于生成CO.结合中间体检测、理论计算结果以及H_(2)^(18)O同位素标记实验,提出了一种氮辅助活性氢反应机理.综上,本研究为理解CO_(2)还原机理提供了有益的参考,也为设计高活性和高C_(2+)选择性的CO_(2)还原光电催化剂提供了思路.