摘要：电催化分解水制氢(HER)被认为是最具应用前景的能量转换方式之一,可同时获得高纯度氢气并实现能量储存与转化,其关键在于低廉、高效且高稳定HER电催化剂的设计与开发。采用一步水热法得到羟基氧化镍/聚苯胺(NiOOH/PANI)催化剂前驱体,经800℃热解后制备出Ni-NiO/N-C负载型电催化剂,并考察其HER性能。采用XRD、SEM、TEM、BET、XPS和Raman等手段对催化剂的物理化学属性进行表征,结果表明催化剂主要呈现出均匀的碳纳米片状堆积结构,Ni和NiO同时存在且均匀分布在载体N-C表面。电化学性能测试结果表明该催化剂的催化性能与催化剂中金属Ni的相对含量密切相关,当前驱体中苯胺添加量为0.6 mL时,所得催化剂Ni-NiO/N-C-0.6上金属Ni相对含量最高,电催化性能最好,在电流密度为10 mA·cm^(−2)时过电位仅为168 mV,且连续工作16 h或经历1000次循环伏安测试后,催化活性基本不变,展现出优异的催化稳定性,具有广阔的应用前景。

摘要：金属有机骨架材料(MOFs)作为异相催化剂受到了日益广泛的关注。在众多经典MOFs结构中,HKUST-1及其衍生材料是研究最多的类型之一。HKUST-1具有原料简单、易于合成、结构稳定、孔隙率高等多种优点,在异相催化领域中具有广阔的应用前景。已有多种HKUST-1相关材料被用作催化剂,包括HKUST-1本身、缺陷型结构、负载活性客体分子的复合型材料以及HKUST-1衍生的多孔碳纳米材料等。本文围绕HKUST-1作为催化剂的结构设计以及在不同催化反应中的应用展开总结与介绍,以期为相关MOFs材料的设计和催化研究提供一定参考。

摘要：阻止心脏纤维化是增强心脏功能的主要策略。本研究主要针对心梗部位组织再生困难、纤维蛋白沉积迅速等难题,设计并研制可抑制纤维化的心肌细胞外基质(ECM)和强力霉素复合水凝胶材料。将猪心经过SDS、TritonX-100溶液处理去除细胞内物质,再用胃蛋白酶将其溶解并加入载有54.63~89.27μg/mg强力霉素的丝素蛋白微囊,混合溶液在37℃环境中自发地形成水凝胶;使用扫描电镜观察复合水凝胶微和丝素蛋白微囊的结构,通过体外降解、药物缓释和心脏成纤维细胞培养实验来检测复合水凝胶治疗的可行性;最后对心梗大鼠进行体内治疗(n=9),并通过分析梗死面积和血流动力学变化来模拟临床治疗效果。结果显示,复合水凝胶具有密集的孔隙结构,相较于单独的载药微囊,直径1~3μm的多孔丝素蛋白微囊均匀分布在水凝胶中,不仅实现了药物缓释,还显著延长了水凝胶的降解时间。在复合水凝胶中9 d缓释了总载药量的13%,减少了成纤维细胞胶原沉积量。在大鼠体内治疗研究中复合水凝胶抑制了心脏纤维化,显著减小了心梗面积。经过4周治疗,心梗大鼠的LVSP和(dp/dt)max较于对照组的(73.52±4.24)mmHg和(1020.96±100.68)mmHg/s提高到(116.67±3.50)mmHg和(2359.24±133.06)mmHg/s,且均有显著性差异(P<0.01),表明心脏泵血能力增强。该复合水凝胶具有良好的生物相容性和缓释功能,以及抑制纤维化和增强心脏功能的能力,有望在临床治疗中发挥作用。

摘要：电化学储能具有能量密度高、响应时间快、维护成本低、安装灵活方便等特点,是未来储能技术的热点发展方向。近年来,锌离子电池由于其成本低廉、比容量高等优点,具有良好的发展前景。水系锌离子电池正极主要有钒基化合物、锰基化合物和普鲁士蓝类似物;负极主要为锌负极;电解液包括水凝胶电解液、离子液、盐包水电解液和具有添加物的电解液。然而,对正极材料而言,锰基化合物中的Mn^(2+)溶解、钒基化合物放电电压过低、普鲁士蓝类似物比容量较低都影响了锌离子电池的性能。锌电极作为锌离子电池负极面临的挑战主要包括:(1)锌枝晶生长;(2)电解液持续消耗和自放电问题;(3)不可逆副产物的产生。水系电解液在充放电过程中会发生水分解及蒸发,影响电池性能。研究者近年来致力于通过掺杂其他元素、表面涂覆与包覆等方式制备新型电极材料来改善水系锌离子电池正极,通过界面修饰、进行新型锌负极的三维结构设计以及新型电解液的设计研发来减少锌枝晶产生,同时向电解液中添加其他溶液可以拓宽电化学窗口,以得到高性能的水系锌离子电池。目前,向正极材料中掺杂钙、镁、钴等元素和表面包覆以聚吡咯为主的高分子导电聚合物制备的新型电极材料已被成功应用。金属离子合适比例的掺杂不仅可以提高材料容量,同时也形成了有利于Zn^(2+)脱嵌的稳定结构。对锌负极修饰如二氧化钛(TiO_(2))、金纳米颗粒、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的表面镀层,或在电解液中添加合适的添加剂,能够提高锌负极的可逆性和稳定性,抑制锌枝晶的生长。上述方法可以直接或间接地提高水系锌离子电池的循环稳定性和库仑效率。本文首先介绍了锌离子电池概况,然后重点阐述了目前水系锌离子电池正极材料、负极材料、电解液和隔膜的研究进展,包括各方面存在的挑战及现有的解决策略,最后对水系锌离子电池电极材料、电解液和隔膜未来的发展进行了展望,为开发制备高性能水系锌离子电池提供了思路。

摘要：以Ce^(3+)为中心离子,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为有机配体,通过温度调节,合成系列形貌和电化学信号不同的铈配合物(Ce-COPs)。筛选出电化学信号最强的多面体状Ce-COP为信号探针。通过凝血酶(TB)与TB适体链之间的特异性识别作用,设计了一种简单通用的TB适体传感器。最优实验条件下,该传感器对TB的线性响应范围为1.0 fmol·L^(-1)~1.0 nmol·L^(-1),检测限为0.94 fmol·L^(-1)。此外,本方案方法与商品人凝血酶(TM)ELISA试剂盒检测结果相近。结果表明,我们构建的TB适体传感器具有良好的灵敏度、特异性、选择性和稳定性。

摘要：以衣康酸(IA)、烯丙氧基羟丙基磺酸钠(AHPS)、烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)为单体,通过自由基聚合的方式,合成出IA-AHPS-APEG三元共聚物。利用中心复合设计法建立了数学模型,结合静态阻碳酸钙垢测试,对聚合反应的引发剂用量、反应温度和反应时间进行了优化。通过FT-IR技术分析了聚合物IA-AHPS-APEG的分子结构,利用TG、SEM和XRD等技术分析了碳酸钙垢和硫酸钙垢的形貌和晶体结构变化,探究了聚合物IA-AHPS-APEG的阻垢机理。结果表明,优化后的IA-AHPS-APEG可以抑制碳酸钙和硫酸钙晶体的正常生长,并使碳酸钙晶体发生晶格畸变,其对碳酸钙的阻垢率最高可达93.2%,对硫酸钙的阻垢率接近100%。

摘要：为调控甲壳型液晶高分子(MJLCPs)的分子形状和相结构,以“苯-苄酯-苯”为柔性连接基团设计了一个新的MJCLP 1P,为对比研究,又设计了一个化学结构相似但含有“苯-酯-苯”刚性连接基团的MJLCP 2P.研究结果表明,参考聚合物2P呈现稳定的层状液晶相,其分子形状应为片状构象;目标聚合物1P低温时形成层状液晶相,高温则为柱状液晶相,其分子形状应分别为片状和棒状.本研究提出了1P的分子形状和相转变的机理:低温时,“苯-苄酯-苯”采取反式构象,侧链类似于棒状液晶基元,整个分子为片状,进而形成层状液晶相;高温时,“苯-苄酯-苯”采取旁氏构象,侧链对主链的甲壳效应增加,驱动整个分子为棒状,进而形成柱状液晶相.通过在MJLCPs的侧链中引入“苯-苄酯-苯”柔性连接基团,实现了MJLCPs的分子形状和相结构调控.

摘要：提出了聚合物刷辅助金属选择性沉积制备铜图案的方法。利用聚多巴胺(PDA)将光引发表面原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂接枝到硅基体表面,以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(METAC)为反应单体,通过数字微镜器件(DMD)调控光辐照选择性引发ATRP反应制备了离子型PMETAC聚合物刷图案,采用X射线光电子能谱仪(XPS)、光学显微镜和原子力显微镜(AFM)对所制备图案的化学组成、几何形状及表面形貌进行了表征分析,结果表明图案化PMETAC刷的成功制备。以PMETAC刷图案化表面为模板,通过PMETAC刷末端带正电的季铵盐基团与活性离子[PdCl4]2-进行离子交换将金属催化剂固定在聚合物刷分子链上以诱导铜沉积,光学显微镜和XPS的分析结果表明了铜在PMETAC聚合物刷区域的选择性沉积。对不同尺寸铜图案表面的电性能进行研究,设计了通过硅片表面铜图案连接导线以点亮发光二极管的实验,结果表明该方法制备的铜图案具有优异的导电性。相关研究工作为图案化聚合物刷辅助金属沉积技术在复杂电路制备领域的应用提供了借鉴。

摘要：为适应过程工业中生产调节对液力透平性能的影响,要求多级泵作透平的输出功率随流量的变化较小,即输出功率-流量曲线较平坦。基于欧拉方程,根据速度矩守恒,推导得到导叶式透平输出功率与几何参数的关系式。利用数学求导,判断出导叶几何参数对输出功率曲线平坦性的影响规律。以两级径向导叶离心泵作透平为研究对象,改变正导叶几何参数设计研究方案,通过Fluent软件数值计算并进行试验验证。研究结果表明:数值计算结果与理论推导相符,适当增大正导叶的喉部面积、出口安放角、叶片数或适当减小正导叶基圆直径都可以使输出功率曲线变平坦;设计工况点正导叶几何参数对功率曲线斜率(平坦性)影响由大到小为喉部面积、出口安放角、叶片数、基圆直径,斜率依次减小0.17、0.11、0.05、0.03;适当增大喉部面积可以使透平效率提升1.65个百分点,高效点向大流量偏移。

摘要：制备了一种基于石墨烯微电极的抗坏血酸(AA)智能传感器。通过设计与U盘式电化学分析仪相兼容的直插式三电极图案,采用激光直写技术制备图案化石墨烯电极,选择AA作为目标分析物,构建了一种基于石墨烯微电极的AA便携式智能检测方法。使用PalmSens U盘式微型电化学分析仪,结合智能手机APP检测,采用循环伏安法,考察了所制备的石墨烯电极对AA的电化学响应。结果表明,pH 1时,在AA浓度0.01~0.5 mg/mL范围内,峰电流与AA浓度具有良好的线性关系。所设计的石墨烯微电极可兼容于PalmSens U盘式电化学分析仪,所构建的检测方法可用于汗液、尿液等不同生物样品的检测。