摘要：基于可再生、间歇性的能源驱动的二氧化碳(CO_(2))电还原制甲酸(HCOOH)技术是二氧化碳转化利用的重要途径。本文详细介绍了CO_(2)的物理化学性质及其电还原生成HCOOH的反应机理;综述了近年来碳基材料在电还原CO_(2)制HCOOH中的研究进展,包括无金属的碳催化剂和碳负载型催化剂。在此基础上,总结和评述了电化学反应器的设计和优化策略。以CO_(2)电还原耦合甲醇电氧化反应为例,分析了CO_(2)杂化电解技术的优势。最后,提出了目前电还原CO_(2)制HCOOH的关键科学技术问题和未来的发展方向,以期为该技术的进一步发展提供新的思路和指导。

摘要：通过在吡咯并吡咯二酮(DPP)中引入热可脱去的叔丁氧羰基(Boc)基团,合成了一种新型的给-受体共轭聚合物P1.聚合物P1的溶解性研究表明,其在常见的有机溶剂(如四氢呋喃、甲苯、氯仿等)中均具有良好的溶解性,可进行溶液加工.热失重及红外光谱研究表明,P1可在适当的温度下退火实现Boc基团的脱除,形成不可溶聚合物P2.聚合物P1薄膜的最大吸收波长为829 nm,最高占据分子轨道(HOMO)能级与最低未占分子轨道(LUMO)能级分别为-5.25和-3.62 eV,将其作为活性层制备的光电探测器最大归一化探测率为8.20×10^(11) Jones.聚合物P2薄膜的最大吸收波长为771 nm,HOMO能级与LUMO能级分别为-5.30和-3.54 eV,将其作为空穴传输层制备的光电探测器暗电流密度为3.84×10^(-9) A/cm^(2),最大归一化探测率为3.96×10^(12) Jones.研究结果为共轭聚合物分子的结构设计与光电探测器性能的改善提供了新的思路.

摘要：彩色光刻胶是制作彩色滤光片的重要部分之一,是实现TFT-LCD色彩显示的重要材料.为了提高彩色滤光片的色纯度和色域,颜料染料化应运而生,但染料热稳定性较差,难以应用于工业生产过程中.为了研究不同取代基对染料溶解度和热稳定性的影响,本文设计、合成了一系列锌酞菁染料.实验表明,砜基修饰的含氯锌酞菁染料具有较好的颜色性质和热稳定性.这对设计高耐热的彩色光刻胶用分子水平锌酞菁染料具有重要意义.

摘要：本研究选用两种煤(白音华褐煤和鄂州煤),研究了煤中重金属砷、硒、铅的赋存形态及其在灰化过程的释放规律,并结合煤中矿物质的变化,研究了灰化条件对矿物质转化的影响。通过外推法从热失重曲线确定了煤样的燃尽温度,以此为基准并结合国标法分别对煤样进行低温和高温灰化,对所制备的灰样采用XRD、XRF、TG-DTG等方法进行表征,分析煤中矿物质在不同灰化温度下的变化特征;采用逐级化学提取法分析煤样中As、Se、Pb的形态及含量,同时利用HNO_(3)+HF一步法提取煤样中的重金属,提取液中重金属含量均采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)检测。研究结果表明,白音华煤中重金属主要以硫化物结合态形式存在的As为主,且As的挥发性随温度升高而增大;鄂州煤中重金属主要为硫化物结合态的Pb,其挥发性同样极易随温度变化而改变;煤中Se主要以有机结合态和硫化物结合态形式存在。煤在灰化过程中矿物质发生了一系列的变化:如高岭土逐渐脱羟基变成偏高岭土,最终转变成莫来石;黄铁矿氧化形成赤铁矿;石膏脱水形成硬石膏。灰化过程各重金属的释放率受燃烧温度的影响较大,其硫化物结合态含量越高,释放率随温度升高增加的程度越大。

摘要：本实验提出一种先炭化后CO_(2)强化水洗的脱灰方法,选用甘蔗渣考察了生物炭的制备温度、CO_(2)强化水洗温度及时间对脱灰效果的影响。结果表明,炭化温度升高,脱灰率呈先增加后降低的趋势,而水洗温度升高和时间的延长则趋势相反,对于300℃甘蔗渣炭,经40℃水洗4 h脱灰率可达57%。与炭化前水洗脱灰相比,先炭化后脱灰使甘蔗渣热解炭的固定碳含量和炭收率分别提高7%和3%。分析认为,在脱灰过程中,CO_(2)通入水中扩散溶解形成碳酸,与部分盐反应形成溶于水的盐类,K、Na和Ca脱除率超过50%,部分方解石、白云石被脱除。该过程较单独水洗显示出较高的脱灰率和普适性,但是脱灰率与生物炭的灰分组成和类型相关,对花生壳、杨木热解炭脱灰率均超过30%。

摘要：以椰壳活性炭为原料,设计制备一种具有吸附、电催化氧化、膜过滤三重功能的电催化炭膜(TCM),通过调节原料配比、炭化温度以及原料活性炭的粒径实现对TCM性能的调控。采用SEM、XRD、拉曼和氮吸附等技术对TCM的形貌与结构进行表征,并以TCM为阳极构建电催化膜反应器(ECMR),考察其水处理性能。结果表明,TCM具有发达的孔道结构和较高的比表面积,整体呈现出大孔-介孔-微孔的多级孔道结构,并具有良好的机械强度与导电性;改变活性炭的粒径可以有效调控TCM的孔道结构。TCM对水中微污染有机物和重金属离子均具有较高的吸附量;在外加2 V电压电场下,对水中亚铁氰化钾的氧化率为98.4%,表现出良好的电催化氧化活性;在低压电场的作用下处理真实微污染水时,炭膜的三重功能协同作用使其展现出优异的综合处理性能,其中COD、UV_(254)、浊度以及细菌的去除率分别达到了94.3%、90.5%、96.3%和100%,重金属离子几乎完全去除,出水水质得到显著地改善,并且水渗透通量有所提升,具有良好的抗污染性能。

摘要：设计并制备了6种可低温固化的疏水性低共熔溶剂(DESs)。将其作为萃取剂,建立了一种悬浮固化分散液液微萃取(SFO-DLLME)方法,结合气相色谱法(GC),对水体环境中4种邻苯二甲酸酯(PAEs)进行富集测定。最佳萃取条件为:50μL麝香草酚和癸酸以摩尔比2∶1形成的低共熔溶剂(DES-4)作为萃取剂,超声5 min,样品溶液中NaCl浓度为2%(w/V),pH 5。在优化条件下,4种PAEs在5~800μg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数R^(2)为0.9921~0.9985,检出限为1~2.5μg/L。将建立的方法应用于市售塑料瓶装矿泉水、自来水和河水样品中4种PAEs的测定,3个浓度水平下加标回收率为75.5%~119.0%,相对标准偏差为0.43%~8.9%。该方法可用于水体环境中4种PAEs的富集测定。

摘要：由于具有光源波长短(13.5 nm)、图案化分辨率高等优点,极紫外(extreme ultraviolet,EUV)光刻技术被认为是突破5 nm甚至是3 nm半导体芯片制程节点的关键技术,与之相对应的EUV光刻胶研发广受关注。但传统的基于聚合物体系的化学放大光刻胶(chemical amplified resist,CAR)因尺寸过大、对EUV吸收低,限制了其在EUV光刻技术的应用进程。部分含有d轨道电子的金属元素具有高的EUV吸收截面,在光刻胶分子中引入这些金属元素可以有效提高对EUV的灵敏度。通过分子设计制备尺寸小、EUV吸收高的金属基光刻胶材料是解决EUV光刻胶服役性能问题的有效途径,已得到了广泛的研究。本文按金属氧簇(MOCs)、金属氧化物纳米粒子(NP)、金属-有机小分子(MORE)进行分类,对目前国内外的EUV光刻胶研究进展进行总结,并对EUV光刻胶未来所面临的机遇和挑战进行了展望。

摘要：荧光探针具有灵敏度高、可实时检测、精准诊断与成像可视化等优点,被广泛应用于生物医药、信息存储、化学分析等领域。氟硼二吡咯(BODIPY)类荧光探针因其优异的光物理化学特性而被广泛设计与开发使用。该文综述了醛基取代的BODIPY荧光探针的分子设计策略和功能化应用,包括α位醛基BODIPY、β位醛基BODIPY、meso位醛基BODIPY和1,7-位醛基BODIPY的不同位点醛基调控的BODIPY荧光母体探针及其在阴离子检测、生物硫醇识别及细胞成像方面的研究进展。设计新型的醛基取代BODIPY荧光探针将在精准诊疗上具有巨大的发展空间。

摘要：顺酐水相加氢制备下游产物丁二酸,是一种合成生物可降解塑料聚丁二酸丁二醇酯的重要单体.在水相体系中,顺酐迅速水解生成顺丁烯二酸,表现出较强的酸性,对催化剂耐酸稳定性要求较高.贵金属催化剂通常表现出较高的顺酐加氢活性,但由于其与底物分子结合能力较强,容易生成深度加氢或氢解产物,并且贵金属高昂的价格也限制了其进一步应用.此外,工业上常用的负载型Ni基催化剂的活性和稳定性也有待进一步提高.因此,在顺酐水相直接加氢生成丁二酸的过程中开发高活性和高稳定性的非贵金属基催化剂具有重要意义.金属硅化物作为一种新型的金属间化合物催化材料,常作为非均相催化剂应用,尤其对涉氢反应表现出较高的活性和选择性,并且由于硅原子的掺入,调变了活性位点的几何和电子结构,使其展现出较好的催化活性、耐酸碱腐蚀性和热稳定性,有望用于顺酐直接水相加氢反应制备丁二酸.本文采用新型低温熔盐技术成功制备了一种单相的、元素分散均匀以及高比表的CaNi_(2)Si_(2)金属间化合物纳米催化剂,并将其应用于顺酐连续水相加氢制备丁二酸的反应体系中,可以有效解决该体系存在的瓶颈问题.采用X射线衍射Rietveld精修技术、X射线光电子能谱深度剖析、紫外光电子能谱和态密度分析等手段对CaNi_(2)Si_(2)催化剂的几何和电子结构进行剖析.并采用模型化合物丙烯酸原位漫反射傅里叶变换红外光谱、原位程序升温脱附/表面反应及密度泛函理论计算等研究了CaNi_(2)Si_(2)催化顺酐加氢反应机理,并剖析构效关系.结果表明CaNi_(2)Si_(2)催化剂中电子由Ca向Ni和Si发生转移,并证明了这种富电子Ni活性位点的协同作用有利于其对底物分子中C=C键选择性吸附和H_(2)的活化,从而使其展现出较好的目标产物丁二酸的选择性.在3 MPa,120℃,接触时间5.4 gcat/(mmolreactant·min^(‒1))条件下,丁二酸产率可达到100%.此外,相比于负载型Ni/SBA-15催化剂(51.90 kJ/mol),CaNi_(2)Si_(2)展现出更低的表观活化能(46.39 kJ/mol),从本征活性证明了其作为顺酐水相加氢催化剂的优势.稳定性测试结果表明,与Ni/SBA-15相比,由于CaNi_(2)Si_(2)中Ni特殊的配位环境和电子结构抑制了羧酸盐的形成,有效减少了活性金属Ni位点的流失,从而有效的提高了其在顺酐水溶液(2 wt%,pH=1.51)中的耐酸腐蚀性能,使其表现出高活性的同时具有较好稳定性,在一定程度上可替代贵金属催化剂.同时,底物扩展实验也证明了CaNi_(2)Si_(2)作为一种催化新材料在不饱和链状或环状有机酸/酸酐的加氢性能反应中均能展现出较好的活性,说明了CaNi_(2)Si_(2)作为非贵金属催化剂在酸酐加氢领域具有巨大潜力.总之,金属硅化物的精细设计和结构调控将为顺酐加氢催化剂的可控优化提供重要参考,并为设计高效稳定的苛刻反应中选择性加氢催化剂提供新的思路.