摘要：葡萄糖响应高分子微凝胶有望用于设计构建可持续检测葡萄糖并输出反馈的系统,但如何实现高选择性识别水环境中葡萄糖是较大挑战.本工作优化了仿凝集素(s-Lectin)的合成路线,通过迈克尔加成、酰胺缩合等,4步合成出s-Lectin,进而将其包裹于聚异丙基丙烯酰胺(pNIPAM)交联网络中,制备得到新型的葡萄糖响应微凝胶.随着葡萄糖浓度在0~30 mmoL范围内逐渐增大,浊度法研究表明该仿凝集素微凝胶水溶液消光度呈现持续降低的趋势,而动态光散射法测试结果显示仿凝集素微凝胶粒径变大,即微凝胶发生了溶胀.进一步采用动态光散射法研究对葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖等的识别选择性,结果表明仿凝集素微凝胶仅在水溶液中加入葡萄糖时发生溶胀,而在加入果糖、甘露糖、半乳糖等时则几乎没有发生粒径变化,展示出可高选择性识别水环境中葡萄糖的特性,有望用于血糖检测.

摘要：升高温度可以提高反应速率和增加物质的输运,因此通过不同温度下反应机理的研究可以深入理解电催化过程,对催化剂的设计具有指导意义。本工作初步建立了变温原位红外测定方法。采用温控电极,用电势测温法进行温度的校准,实验得出控温仪器加热温度Th与电极表面温度TS的关系为TS=0.57Th+7.71(30℃<Th≤50℃);TS=0.62Th+5.12(50℃<Th≤80℃),误差分析最大温差为1℃。利用该方法我们研究了商业Pt/C催化剂在不同温度下乙醇的电氧化过程。从循环伏安图可以明显看到随着温度的升高整体氧化电流增大,起始电位、峰电位均负移,说明热活化使得氧化反应更容易进行;第一个峰电流与第二个峰电流的比值用于定性评估CO2的选择性,对比25℃,商业Pt/C催化剂在65℃下第一峰提高30%,说明高温有利于C―C键的断裂。对比25℃的原位红外谱图,我们发现35℃及50℃下商业Pt/C催化剂上CO2产物的起始电位负移200 mV,说明高温下,Pt/C催化剂能在更低的电位提供含氧物种;而CH3CHO、CH3COOH起始电位不随温度变化。用CO2与CH3COOH的积分面积比来评估CO2选择性,发现高温低电位其选择性最高,说明高温低电位有利于乙醇完全氧化生成CO2,而高温高电位下表面吸附含氧物种占据了活性位,阻碍C―C键断裂。

摘要：设计了原位电解池用于生物材料/活细胞界面电化学交流阻抗谱(EIS)的测量,原位观测了钛/MG63细胞界面EIS行为及其随时间的变化.原位电解池中引入Ag/AgCl作为参比电极,解决了EIS测量过程中高频部分信号失真的问题.钛/MG63细胞界面EIS研究初步结果表明:活细胞在钛电极表面附着,可改变界面双电层结构和电极的表面状态,进而影响界面的电化学性质.实验发现,由于钛电极表面氧化层的阻抗信号处于中低频段,而细胞膜层自身的电化学阻抗响应位于高频范围,由此,可分别分析不同的电极过程,解析其相互关系,研究活细胞在生物材料表面的作用机理.

摘要：二维材料过渡金属硫属化物(TMDs),因其优越的物理化学特性及其在光电子器件、光催化等领域的潜在应用价值,得到了人们的广泛关注。基于TMDs材料可以构建具有不同性能的范德华(vdW)异质结,但构建的异质结由于其固有的能带带隙大小限制了其在全光谱上的响应,因而对其能带带隙调控变得十分重要。本文基于第一性原理方法系统地研究了WX_2 (X=S, Se, Te)从单层到体相的结构和性质,以及由此组装的vdW异质结构WS_2/WSe_2、WS_2/WTe_2和WSe_2/WTe_2的结构和性质以及应力应变对异质结构的能带带隙的影响。结果表明:结合HSE06泛函和自旋轨道耦合(SOC)效应的计算方案可以精确描述WX_2体系;异质结构WS_2/WSe_2,WS_2/WTe_2和WSe_2/WTe_2呈现type-II能带分类;在施加单轴或双轴的应力应变后,能带带隙大小发生相应改变,当晶格形变大于4%后,异质结构由半导体特性变成具有金属性。这些研究为光电子器件的设计提供了重要的指导意义。

摘要：固体核磁共振(NMR)技术可探测固态材料中目标原子核周围的化学环境,是一种研究短程结构信息灵敏的表征手段.通过高转速魔角旋转6,7Li NMR谱,2D6,7Li EXSY谱以及弛豫时间T1,T2的测定,可获得锂离子电池电极/电解质材料的微观结构和离子扩散动力学信息,并可用于研究锂离子电池正负极材料在充放电过程中的结构变化,为锂离子电池电极/电解质材料的设计与发展提供理论支持.本文综述了近年来固体NMR技术在锂离子电池正负极材料、固体电解质及固体电解质界面膜(SEI)研究中的应用和发展.

摘要：高效转化来源丰富且可再生的木质纤维素制备化学品和燃料对建立可持续发展社会具有重要意义.木质纤维素利用的一条理想途径是将其主要成分纤维素、半纤维素和木质素在温和条件下高选择性地催化转化为关键平台化学品.本文综述了近年报道的有关纤维素、半纤维素和木质素或其模型分子中C–O键选择性活化生成葡萄糖、葡萄糖衍生物(包括葡萄糖苷、六元醇和葡萄糖酸)、木糖、阿拉伯糖和芳香化合物的新催化剂和新策略,阐述了决定催化性能的关键因素.本文还讨论了相关反应机理以深入理解C–O键选择性活化.纤维素由葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接而成,通过水解反应,选择性切断这些糖苷键可以获得葡萄糖或其低聚物.鉴于葡萄糖在水热条件下不稳定,发展纤维素温和条件下水解的酸催化剂至关重要.众多研究表明,均相酸催化剂(如无机酸,杂多酸等)具有强Br?nsted酸,在该水解反应中显示高的催化活性.另一方面,拥有强酸性基团-SO3H的固体酸也表现出优异的水解糖苷键性能,但是-SO3H官能团易于流失,限制了这类固体酸催化剂的循环使用.最近研究显示,一些催化剂尤其是碳材料上引入能够与纤维素形成氢键的官能团时,其催化纤维素水解性能显著增强.设计合成这类具备酸性位和氢键位协同效应的稳定固体酸催化剂是纤维素水解转化的一个颇具前景的研究方向.以醇替代水为溶剂实施纤维素醇解制葡萄糖苷是高效活化糖苷键的有效策略.杂多酸被证实为该醇解反应的高性能催化剂.在相同反应条件下,醇解产物葡萄糖苷较水解产物葡萄糖更为稳定,因此可以获得高的葡萄糖苷收率.开发稳定可重复利用的固体酸催化剂是纤维素醇解的关键.耦合水解与加氢或氧化反应可以直接将纤维素转化为相对稳定且具有广泛用途的多元醇或有机酸.目前已有一系列双功能催化剂被报道,这些催化剂通常组合了具备水解功能的液体酸或固体酸和具备加氢或氧化功能的贵金属或过渡金属(譬如Ru,Pt,Ni和Au).其中杂多酸盐或含有磺酸官能团的固体酸负载Ru或Au双功能催化剂显示出优异的生成六元醇或葡萄糖酸的催化性能.半纤维素由葡萄糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖等单糖单元通过糖苷键连接而成,糖苷键选择性活化可生成各种单糖混合物.硫酸可以有效水解半纤维素,但是同时也易于催化所生成的单糖深度转化为呋喃及其衍生物.较之硫酸,酸性较弱的有机酸特别是二元羧酸(例如马来酸、草酸等)具有较高的单糖选择性.固体酸如酸性树脂,分子筛等亦可催化半纤维素水解反应,但树脂类催化剂中官能团的流失问题有待解决.木质素是由含甲氧基等取代基的苯丙烷单元通过一系列化学键连接而成的复杂大分子,其芳香单元间包括β-O-4,α-O-4和4-O-5等三种主要连接方式,选择性切断这些C–O键可获得高附加值的芳香化合物.水解和氢解是两类普遍用以活化木质素及其模型化合物C–O键的反应.酸和碱均可催化木质素及其模型化合物水解,但是通常需要苛刻条件获取高转化率.近期研究显示,通过对木质素Cα-OH预氧化,再以HCOOH/HCOONa实施水解反应,可以成功实现温和条件下有机溶剂提取木质素及其模型化合物的高效转化.另一方面,均相金属络合物(如Ni,Fe和Ru)或多相负载型金属催化剂(如Ni,Cu,Mo,Pt,Ru,Pd或Ru等)均可有效催化木质素及其模型化合物中C–O键氢解,获得芳烃化合物.在部分多相催化剂体系中,除C–O键活化断裂外,还伴随芳环深度加氢反应,产生较多环己烷衍生物.因此,设计合成具备氢解功能同时抑制过度加氢功能的催化剂是获得芳烃化合物的关键.

摘要：纳米晶体很多重要的物理化学性质与其表面结构密切相关,纳米晶的表面结构调控及相关理论研究是前沿和热点领域.本评述总结了非平衡态过饱和条件下纳米晶体生长热力学相关理论及其在离子晶体、分子晶体、贵金属、氧化物、金属有机框架等5类纳米晶体表面结构控制中的应用.从热力学推导出的"类"Thomson-Gibbs方程可以发现,晶体裸露晶面的表面能与其生长过程生长基元的过饱和度成正比.该理论揭示了过饱和度在纳米晶体表面结构控制中的重要作用,为合理设计合成具有特定表面结构的纳米晶提供了有效指导.

摘要：新型手性配体的设计合成是不对称催化研究的重要内容,其中手性胺膦配体因同时含有"软"的磷原子和"硬"的氮原子而具有丰富的配位化学性能和优秀的不对称诱导能力.本文总结了本研究组最近设计合成的手性环状胺膦配体的制备、表征及其在铁催化酮的不对称还原中的应用.手性1,2-环己二胺与双(2-甲酰基苯基)苯基膦通过[2+2]环缩合反应能够顺利获得手性22元环的亚胺膦配体21,该配体经Na BH4还原后生成大环胺膦配体22.利用手性大环胺膦配体22与Fe3(CO)12原位生成的催化体系,能够高活性、高对映选择性地实现包括杂环芳香酮在内50多种酮的不对称转移氢化和不对称氢化反应,其S/C(底物与催化剂的摩尔比)最高可达5000:1,产物手性芳香醇的光学纯度高达99%ee.

摘要：利用邻二苯基膦苯甲醛分别与多种手性二胺的缩合反应,设计合成了一系列新型手性四齿胺膦配体.这类多齿胺膦配体含有两个"软"的磷原子和两个"硬"的氮原子,具有丰富的配位化学性能和优秀的不对称诱导能力.本文综述了手性胺膦金属络合物催化剂在不对称转移氢化反应、氧化动力学拆分反应、烯烃的不对称环氧化反应和不对称环丙烷化反应、不对称D-A反应中的应用.

摘要：设计并制备了一系列添加隔离剂的铜基甲醇合成催化剂,测试结果显示,添加隔离剂γ-Al2O3对催化剂有明显的促进作用.添加3%γ-Al2O3的铜基甲醇合成催化剂(标记为A3),在2.0MPa、235℃的反应条件下,其合成甲醇的初活性和耐热后的活性分别提高18%和24%.采用TPR和XPS-Auger等谱学方法对催化剂进行表征.结果表明,添加了γ-Al2O3的催化剂的还原温度提高18～23℃,耗氢峰变宽,隔离剂阻止了Cu的深度还原,使工作态催化剂的Cu+/Cu0比值更高.