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2024, 40(9): 1633-1639
doi: 10.11862/CJIC.20240162
Abstract:
采用浸渍吸附法，以多孔碳纳米笼(CNC)作为载体，简便构建了单原子铂/CNC (SA-Pt/CNC)纳米酶。通过透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X射线光电子能谱(XPS)深入解析了SA-Pt/CNC的微观结构。酶活性测试表明，SA-Pt/CNC表现出优异的类过氧化物酶活性，能高效催化过氧化氢氧化各种底物分子。
采用浸渍吸附法，以多孔碳纳米笼(CNC)作为载体，简便构建了单原子铂/CNC (SA-Pt/CNC)纳米酶。通过透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X射线光电子能谱(XPS)深入解析了SA-Pt/CNC的微观结构。酶活性测试表明，SA-Pt/CNC表现出优异的类过氧化物酶活性，能高效催化过氧化氢氧化各种底物分子。
2024, 40(9): 1640-1652
doi: 10.11862/CJIC.20240183
Abstract:
利用碳空位缺陷有序化策略构筑了多层六方孔洞MXene电极材料，在软包超级电容器中实现了高比容量和高能量密度水系钾离子存储。该电极材料具有较大比表面积的三维六方孔洞结构，为储钾提供了更多的活性位点。结合六方孔洞内壁新暴露的钛原子的化合价变化引起的赝电容效应，阐明了多层六方孔洞MXene水系钾离子超级电容器比容量提高的内在原因。通过密度泛函理论计算多层六方孔洞MXene对钾离子的吸附能，并结合电化学储钾性能实验及动力学分析，确定了钾离子被吸附的最佳位置，得出了钾离子的吸附规律。通过定量分析多层六方孔洞MXene中电子的能带结构和差分电荷密度等电子传输规律，揭示了其水系钾离子超级电容器具有高电导率和良好倍率性能的内在机理。
利用碳空位缺陷有序化策略构筑了多层六方孔洞MXene电极材料，在软包超级电容器中实现了高比容量和高能量密度水系钾离子存储。该电极材料具有较大比表面积的三维六方孔洞结构，为储钾提供了更多的活性位点。结合六方孔洞内壁新暴露的钛原子的化合价变化引起的赝电容效应，阐明了多层六方孔洞MXene水系钾离子超级电容器比容量提高的内在原因。通过密度泛函理论计算多层六方孔洞MXene对钾离子的吸附能，并结合电化学储钾性能实验及动力学分析，确定了钾离子被吸附的最佳位置，得出了钾离子的吸附规律。通过定量分析多层六方孔洞MXene中电子的能带结构和差分电荷密度等电子传输规律，揭示了其水系钾离子超级电容器具有高电导率和良好倍率性能的内在机理。
2024, 40(9): 1653-1660
doi: 10.11862/CJIC.20240154
Abstract:
通过缩合反应制备了一例简单的席夫碱探针苯并色烯-2-甲醛缩二氨基马来腈(1)，使用核磁共振氢谱/碳谱、质谱和单晶X射线衍射等手段表征了探针的结构。荧光测试表明，探针1自身无荧光，而次氯酸根(ClO-)能够特异性打开探针1在530 nm处的强荧光发射。探针1对ClO-响应灵敏且在数秒内完成。通过质谱和理论计算手段研究了ClO-介导的探针1的分解反应机理。此外，该探针还可用于活细胞、斑马鱼和拟南芥中ClO-的荧光成像。
通过缩合反应制备了一例简单的席夫碱探针苯并色烯-2-甲醛缩二氨基马来腈(1)，使用核磁共振氢谱/碳谱、质谱和单晶X射线衍射等手段表征了探针的结构。荧光测试表明，探针1自身无荧光，而次氯酸根(ClO-)能够特异性打开探针1在530 nm处的强荧光发射。探针1对ClO-响应灵敏且在数秒内完成。通过质谱和理论计算手段研究了ClO-介导的探针1的分解反应机理。此外，该探针还可用于活细胞、斑马鱼和拟南芥中ClO-的荧光成像。
2024, 40(9): 1661-1670
doi: 10.11862/CJIC.20240145
Abstract:
由5-溴水杨酸(H2BBA)合成了钠(Ⅰ)/镉(Ⅱ)配合物[Na (HBBA)]n(1)和[Cd (HBBA)2(4，4'-Bipy)]n(2)(H2BBA=5-溴水杨酸，4，4'-Bipy=4，4'-联吡啶)。通过元素分析、红外光谱、热重、粉末X射线衍射和单晶X射线衍射表征了其结构。配合物1的不对称单元中有1个钠离子和1个HBBA-。钠离子是六配位的三棱柱构型，HBBA-配体的3个氧原子分别与2个钠离子配位，连接相邻的钠离子形成了3条一维链结构，HBBA-配体连接相邻的3条一维链形成了二维网络结构。分子间氢键连接相邻的二维网络结构形成了三维氢键网络结构。配合物2中有1个镉离子、2个HBBA-和1个4，4'-Bipy。镉离子是六配位的扭曲八面体构型，4，4'-Bipy配体连接相邻的2个镉离子形成了一维链结构。分子间氢键连接相邻的一维链结构形成了三维氢键网络结构。通过Hirshfeld表面和指纹图分析了配合物晶体中的弱分子间作用力。详细研究了配合物1和2的热稳定性和抑菌活性。
由5-溴水杨酸(H2BBA)合成了钠(Ⅰ)/镉(Ⅱ)配合物[Na (HBBA)]n(1)和[Cd (HBBA)2(4，4'-Bipy)]n(2)(H2BBA=5-溴水杨酸，4，4'-Bipy=4，4'-联吡啶)。通过元素分析、红外光谱、热重、粉末X射线衍射和单晶X射线衍射表征了其结构。配合物1的不对称单元中有1个钠离子和1个HBBA-。钠离子是六配位的三棱柱构型，HBBA-配体的3个氧原子分别与2个钠离子配位，连接相邻的钠离子形成了3条一维链结构，HBBA-配体连接相邻的3条一维链形成了二维网络结构。分子间氢键连接相邻的二维网络结构形成了三维氢键网络结构。配合物2中有1个镉离子、2个HBBA-和1个4，4'-Bipy。镉离子是六配位的扭曲八面体构型，4，4'-Bipy配体连接相邻的2个镉离子形成了一维链结构。分子间氢键连接相邻的一维链结构形成了三维氢键网络结构。通过Hirshfeld表面和指纹图分析了配合物晶体中的弱分子间作用力。详细研究了配合物1和2的热稳定性和抑菌活性。
2024, 40(9): 1671-1678
doi: 10.11862/CJIC.20240149
Abstract:
将无机盐NH4F加入到MnO2的前驱体溶液中，通过高效、简单的一步水热法制备了具有氧缺陷的F掺杂α-MnO2纳米棒(记为F-MnO2)。氧空位和F掺杂对提高F-MnO2的导电性、促进离子扩散、提高倍率性能起着至关重要的作用。另外，由于F掺杂，形成了F—Mn键，这可以有效地抑制放电产物中Mn3+的Jahn-Teller畸变，从而提高结构的稳定性。得益于这些协同效应，组装的Zn||F-MnO2全电池在0.5 A·g-1下，首圈放电比容量高达274 mAh·g-1，且具有较长的循环寿命和优异的倍率性能。同时，通过循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)曲线证明了F-MnO2的储能机制为H+和Zn2+的共嵌入/脱出过程。
将无机盐NH4F加入到MnO2的前驱体溶液中，通过高效、简单的一步水热法制备了具有氧缺陷的F掺杂α-MnO2纳米棒(记为F-MnO2)。氧空位和F掺杂对提高F-MnO2的导电性、促进离子扩散、提高倍率性能起着至关重要的作用。另外，由于F掺杂，形成了F—Mn键，这可以有效地抑制放电产物中Mn3+的Jahn-Teller畸变，从而提高结构的稳定性。得益于这些协同效应，组装的Zn||F-MnO2全电池在0.5 A·g-1下，首圈放电比容量高达274 mAh·g-1，且具有较长的循环寿命和优异的倍率性能。同时，通过循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)曲线证明了F-MnO2的储能机制为H+和Zn2+的共嵌入/脱出过程。
2024, 40(9): 1679-1688
doi: 10.11862/CJIC.20240135
Abstract:
以介孔聚多巴胺(MPDA)的制备为出发点，通过搭载化疗药物阿霉素(DOX)和包覆相变材料1-十四醇(PCM)，构建了pH/光热双重响应的MPDA-DOX@PCM纳米递送系统，实现了对耐药膀胱癌细胞(BIU-87/ADR)的光热治疗(PTT)和化疗。结果表明，MPDA-DOX@PCM尺寸约为179 nm，DOX的最大搭载率为22%，光热转换效率高达49.1%。在pH=7.4和温度为25℃的条件下，DOX的累积释放率为4.57%；当pH值降为5.5和温度升高到45℃时，DOX的累积释放率可提高到60.13%。在808 nm激光辐照下，MPDA-DOX@PCM孵育的BIU-87/ADR细胞存活率降低至9.5%，证明了其优异的PTT/化疗联合治疗性能。
以介孔聚多巴胺(MPDA)的制备为出发点，通过搭载化疗药物阿霉素(DOX)和包覆相变材料1-十四醇(PCM)，构建了pH/光热双重响应的MPDA-DOX@PCM纳米递送系统，实现了对耐药膀胱癌细胞(BIU-87/ADR)的光热治疗(PTT)和化疗。结果表明，MPDA-DOX@PCM尺寸约为179 nm，DOX的最大搭载率为22%，光热转换效率高达49.1%。在pH=7.4和温度为25℃的条件下，DOX的累积释放率为4.57%；当pH值降为5.5和温度升高到45℃时，DOX的累积释放率可提高到60.13%。在808 nm激光辐照下，MPDA-DOX@PCM孵育的BIU-87/ADR细胞存活率降低至9.5%，证明了其优异的PTT/化疗联合治疗性能。
2024, 40(9): 1689-1696
doi: 10.11862/CJIC.20240115
Abstract:
利用K+、Cl-共掺杂来优化纳米Li2FeSiO4/C正极材料的结构及电化学性能，通过固相反应制备了纳米Li2-xKxFeSiO4-0.5xClx/C (x=0、0.01、0.02)正极材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和恒电流充放电等对比研究了3种正极材料的微观结构特征和电化学性能。研究表明纳米Li1.99K0.01FeSiO3.995Cl0.01/C正极材料的晶面间距和晶胞体积最大，颗粒粒径最小，平均粒径为32 nm。这些特定的微观结构使其表现出最优的电化学性能。纳米Li1.99K0.01FeSiO3.995Cl0.01/C在0.1C下的首次放电比容量高达203 mAh·g-1，在1C下充放电循环100次的容量保持率为97.72%。
利用K+、Cl-共掺杂来优化纳米Li2FeSiO4/C正极材料的结构及电化学性能，通过固相反应制备了纳米Li2-xKxFeSiO4-0.5xClx/C (x=0、0.01、0.02)正极材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和恒电流充放电等对比研究了3种正极材料的微观结构特征和电化学性能。研究表明纳米Li1.99K0.01FeSiO3.995Cl0.01/C正极材料的晶面间距和晶胞体积最大，颗粒粒径最小，平均粒径为32 nm。这些特定的微观结构使其表现出最优的电化学性能。纳米Li1.99K0.01FeSiO3.995Cl0.01/C在0.1C下的首次放电比容量高达203 mAh·g-1，在1C下充放电循环100次的容量保持率为97.72%。
2024, 40(9): 1697-1707
doi: 10.11862/CJIC.20240108
Abstract:
用简单的共沉淀法制备了Co掺杂的Ni (OH)2，通过Co/Ni的协同作用改善了材料的电化学性能。Co原子掺杂改善了材料形貌，暴露了更多的缺陷位，提高了材料的电化学活性。同时第一性原理计算表明，Co掺杂也改变了Ni的电子云分布，提高了材料的电荷传输和离子扩散性能。得益于适宜的Co掺杂量，Ni0.84Co0.16(OH)2在1 A·g-1的电流密度下质量比容量高达1 589.6 F·g-1，同时组装后的非对称超级电容器在功率密度为21.33 kW·kg-1时仍具有8.30 Wh·kg-1的能量密度，显示出了良好的储能性能和循环性能。
用简单的共沉淀法制备了Co掺杂的Ni (OH)2，通过Co/Ni的协同作用改善了材料的电化学性能。Co原子掺杂改善了材料形貌，暴露了更多的缺陷位，提高了材料的电化学活性。同时第一性原理计算表明，Co掺杂也改变了Ni的电子云分布，提高了材料的电荷传输和离子扩散性能。得益于适宜的Co掺杂量，Ni0.84Co0.16(OH)2在1 A·g-1的电流密度下质量比容量高达1 589.6 F·g-1，同时组装后的非对称超级电容器在功率密度为21.33 kW·kg-1时仍具有8.30 Wh·kg-1的能量密度，显示出了良好的储能性能和循环性能。
2024, 40(9): 1708-1718
doi: 10.11862/CJIC.20240067
Abstract:
通过一步水热法制备了CeCO3OH-rGO (还原氧化石墨烯)，并在氩气(Ar)气氛下焙烧制备得到CeO2-rGO复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱以及紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等研究了复合材料的物相组成、微观形貌、空位缺陷和光电化学特性等。对比研究了不同GO (氧化石墨烯)负载量和NH4HCO3添加量下所制备材料的光催化性能，发现GO负载量为10 mg、NH4HCO3添加量为15 mmol的样品(CeO2-10rGO-15)具有最窄的禁带宽度(3.17 eV)，对亚甲蓝(MB)的光催化降解率达80.66%。适宜的rGO负载量有利于促进CeO2空位缺陷的形成，也有利于光生载流子的分离，进而促进光催化性能。
通过一步水热法制备了CeCO3OH-rGO (还原氧化石墨烯)，并在氩气(Ar)气氛下焙烧制备得到CeO2-rGO复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱以及紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等研究了复合材料的物相组成、微观形貌、空位缺陷和光电化学特性等。对比研究了不同GO (氧化石墨烯)负载量和NH4HCO3添加量下所制备材料的光催化性能，发现GO负载量为10 mg、NH4HCO3添加量为15 mmol的样品(CeO2-10rGO-15)具有最窄的禁带宽度(3.17 eV)，对亚甲蓝(MB)的光催化降解率达80.66%。适宜的rGO负载量有利于促进CeO2空位缺陷的形成，也有利于光生载流子的分离，进而促进光催化性能。
2024, 40(9): 1719-1730
doi: 10.11862/CJIC.20240102
Abstract:
采用静电纺丝、水热和光沉积的方法制备了一种以Pt和NiS为助催化剂的BaTiO3/Pt/NiS双异质结光催化剂。优化后的BaTiO3/Pt/NiS样品的制氢速率最高为489 μmol·h-1·g-1，是纯物质BaTiO3的2.5倍。这主要归因于BaTiO3与Pt之间形成的肖特基结促进了光生电子的快速转移，以及BaTiO3与NiS之间构建的p-n结实现了对光生空穴的高效捕获。光电化学测试结果进一步证实了BaTiO3/Pt/NiS异质结光催化剂中的光生电子和空穴被高效分离，从而具有更高的分解水制氢性能。
采用静电纺丝、水热和光沉积的方法制备了一种以Pt和NiS为助催化剂的BaTiO3/Pt/NiS双异质结光催化剂。优化后的BaTiO3/Pt/NiS样品的制氢速率最高为489 μmol·h-1·g-1，是纯物质BaTiO3的2.5倍。这主要归因于BaTiO3与Pt之间形成的肖特基结促进了光生电子的快速转移，以及BaTiO3与NiS之间构建的p-n结实现了对光生空穴的高效捕获。光电化学测试结果进一步证实了BaTiO3/Pt/NiS异质结光催化剂中的光生电子和空穴被高效分离，从而具有更高的分解水制氢性能。
2024, 40(9): 1731-1742
doi: 10.11862/CJIC.20240077
Abstract:
采用液相还原法制备了磁性介孔碳(Fe3O4@C)负载纳米零价铁(nano zero-valent iron，nZVI)复合材料(Fe3O4@C-nZVI)，并将其用于高盐水中Cr (Ⅲ)-EDTA (EDTA：乙二胺四乙酸)的去除。扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等表征表明nZVI成功负载且分散良好，可磁性分离，在碳层保护下nZVI稳定性强，有利于材料的重复利用。nZVI的加入大大提高了Fe3O4@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附能力，在pH=4.0、反应温度为25℃时，Fe3O4@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的最大吸附量为10.24 mg·g-1，显著高于Fe3O4@C (4.31 mg·g-1)。吸附Cr (Ⅲ)-EDTA的过程更符合Langmuir模型和准二级动力学模型。Fe3O4@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附能力随着溶液pH值的增加先增加后减小；低浓度络合剂(EDTA、柠檬酸)会促进Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附，而络合剂浓度增加时则表现为抑制；高浓度阳离子(Na+、K+、Ca2+)会促进Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附。Fe3O4@C-nZVI在盐和络合剂环境中对Cr (Ⅲ)-EDTA仍表现出显著的吸附效果。经过3次再生循环后，Fe3O4@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附量达6.90 mg·g-1。X射线光电子能谱分析表明，Fe3O4@C-nZVI通过表面FeⅢ与Cr (Ⅲ)-EDTA之间的配位作用形成FeⅢ-EDTA-Cr (Ⅲ)配合物从而将Cr (Ⅲ)-EDTA去除，随后通过离子置换作用将Cr (Ⅲ)置换出来，置换出的Cr (Ⅲ)会与表面氧化铁共沉淀为CrxFe1-x(OH)3，进而沉积在nZVI表面被去除。
采用液相还原法制备了磁性介孔碳(Fe3O4@C)负载纳米零价铁(nano zero-valent iron，nZVI)复合材料(Fe3O4@C-nZVI)，并将其用于高盐水中Cr (Ⅲ)-EDTA (EDTA：乙二胺四乙酸)的去除。扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等表征表明nZVI成功负载且分散良好，可磁性分离，在碳层保护下nZVI稳定性强，有利于材料的重复利用。nZVI的加入大大提高了Fe3O4@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附能力，在pH=4.0、反应温度为25℃时，Fe3O4@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的最大吸附量为10.24 mg·g-1，显著高于Fe3O4@C (4.31 mg·g-1)。吸附Cr (Ⅲ)-EDTA的过程更符合Langmuir模型和准二级动力学模型。Fe3O4@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附能力随着溶液pH值的增加先增加后减小；低浓度络合剂(EDTA、柠檬酸)会促进Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附，而络合剂浓度增加时则表现为抑制；高浓度阳离子(Na+、K+、Ca2+)会促进Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附。Fe3O4@C-nZVI在盐和络合剂环境中对Cr (Ⅲ)-EDTA仍表现出显著的吸附效果。经过3次再生循环后，Fe3O4@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附量达6.90 mg·g-1。X射线光电子能谱分析表明，Fe3O4@C-nZVI通过表面FeⅢ与Cr (Ⅲ)-EDTA之间的配位作用形成FeⅢ-EDTA-Cr (Ⅲ)配合物从而将Cr (Ⅲ)-EDTA去除，随后通过离子置换作用将Cr (Ⅲ)置换出来，置换出的Cr (Ⅲ)会与表面氧化铁共沉淀为CrxFe1-x(OH)3，进而沉积在nZVI表面被去除。
2024, 40(9): 1743-1754
doi: 10.11862/CJIC.20240075
Abstract:
采用气-液界面自组装方式制备得到有序单层聚苯乙烯(PS)微球阵列，以此为模板，采用磁控溅射沉积方法结合热处理技术获得单层六方非密排Au纳米颗粒阵列。随后采用水热法成功制得高度有序ZIF-8/Au纳米复合结构有序阵列。探究了生长机理以及反应温度、反应时间对微观形貌和光学特性的影响，进一步探究了该复合结构阵列作为表面增强拉曼散射(SERS)活性基底的灵敏度和均一性。结果表明：当水热反应温度从25℃升高至100℃时，ZIF-8纳米颗粒的数量逐步增多，同时尺寸随之增大，表面等离激元共振(SPR)峰和衍射峰均发生了红移。当水热反应时间从10 min增至60 min时，ZIF-8纳米颗粒从围绕Au纳米颗粒选择性生长到蔓延至整个材料表面。在样品表面沉积特定厚度的Ag膜后，测得4-氨基苯硫酚(4-ATP)和罗丹明6G (R6G)两种探针分子的检测极限均为10-11 mol·L-1，4-ATP和R6G的SERS强度与分子溶液浓度呈线性关系，相关系数R2分别为0.980 1和0.984 4。随机选取10个不同位置测试4-ATP的SERS谱图，得到相对标准偏差(RSD)为8.86%，表明ZIF-8/Au纳米复合结构有序阵列作为SERS基底具有良好的均匀性和稳定性。
采用气-液界面自组装方式制备得到有序单层聚苯乙烯(PS)微球阵列，以此为模板，采用磁控溅射沉积方法结合热处理技术获得单层六方非密排Au纳米颗粒阵列。随后采用水热法成功制得高度有序ZIF-8/Au纳米复合结构有序阵列。探究了生长机理以及反应温度、反应时间对微观形貌和光学特性的影响，进一步探究了该复合结构阵列作为表面增强拉曼散射(SERS)活性基底的灵敏度和均一性。结果表明：当水热反应温度从25℃升高至100℃时，ZIF-8纳米颗粒的数量逐步增多，同时尺寸随之增大，表面等离激元共振(SPR)峰和衍射峰均发生了红移。当水热反应时间从10 min增至60 min时，ZIF-8纳米颗粒从围绕Au纳米颗粒选择性生长到蔓延至整个材料表面。在样品表面沉积特定厚度的Ag膜后，测得4-氨基苯硫酚(4-ATP)和罗丹明6G (R6G)两种探针分子的检测极限均为10-11 mol·L-1，4-ATP和R6G的SERS强度与分子溶液浓度呈线性关系，相关系数R2分别为0.980 1和0.984 4。随机选取10个不同位置测试4-ATP的SERS谱图，得到相对标准偏差(RSD)为8.86%，表明ZIF-8/Au纳米复合结构有序阵列作为SERS基底具有良好的均匀性和稳定性。
2024, 40(9): 1755-1762
doi: 10.11862/CJIC.20240061
Abstract:
选用刚性3，3'，5，5'-四咪唑基联苯(L)作为主配体，分别辅以4，4'-联苯二羧酸(4，4'-H2BPDC)和4，4'-氧二苯甲酸(H2OBA)为第二配体，在水热条件下，成功制备了2种基于Zn (Ⅱ)的金属有机骨架，即[Zn2(L)(BPDC)2]·H2O (1)和[Zn2(L)(OBA)2]·6H2O (2)。单晶X射线衍射表征结构显示：1和2均为(4，4)-连接的二节点的双重贯穿的新型3D孔道结构，其中2具有一定的孔隙率。活化的2(2')的吸附性质表明其对H2O和EtOH具有选择性吸附。
选用刚性3，3'，5，5'-四咪唑基联苯(L)作为主配体，分别辅以4，4'-联苯二羧酸(4，4'-H2BPDC)和4，4'-氧二苯甲酸(H2OBA)为第二配体，在水热条件下，成功制备了2种基于Zn (Ⅱ)的金属有机骨架，即[Zn2(L)(BPDC)2]·H2O (1)和[Zn2(L)(OBA)2]·6H2O (2)。单晶X射线衍射表征结构显示：1和2均为(4，4)-连接的二节点的双重贯穿的新型3D孔道结构，其中2具有一定的孔隙率。活化的2(2')的吸附性质表明其对H2O和EtOH具有选择性吸附。
2024, 40(9): 1763-1774
doi: 10.11862/CJIC.20240060
Abstract:
为改善纳米羟基磷灰石(HAP)作为重金属离子吸附剂的吸附性能，模拟了人体中聚合物诱导的类液体前驱体矿化过程，利用聚丙烯酸(PAA)作调控剂通过水热法制备出了稳定悬浮的纳米HAP体系，探究了PAA的COOH与Ca的物质的量之比(R)、反应pH、水热温度对制备的纳米HAP的影响。在优化出的合成条件(R=1、pH=9.00、180℃)下制备的纳米HAP是由细小颗粒组成的梭形结构，能够在保持几十纳米粒径尺寸的同时稳定悬浮。继而探究了吸附时间、初始金属离子浓度、吸附环境的pH、悬浮性对纳米HAP的Co2+吸附性能的影响。吸附结果表明吸附动力学符合准二级动力学模型，吸附过程包括表面吸附与粒子内扩散。Freundlich、Langmuir模型线性方程拟合结果与实验结果均具有较高契合度，对应的Langmuir模型线性拟合最大吸附量为229.358 mg·g-1。对Co2+去除率随吸附环境pH (6.48~9.00)的升高而增大，主要吸附机制为表面配位反应。制备的纳米HAP悬浮液吸附量明显优于非悬浮的对照纳米HAP。
为改善纳米羟基磷灰石(HAP)作为重金属离子吸附剂的吸附性能，模拟了人体中聚合物诱导的类液体前驱体矿化过程，利用聚丙烯酸(PAA)作调控剂通过水热法制备出了稳定悬浮的纳米HAP体系，探究了PAA的COOH与Ca的物质的量之比(R)、反应pH、水热温度对制备的纳米HAP的影响。在优化出的合成条件(R=1、pH=9.00、180℃)下制备的纳米HAP是由细小颗粒组成的梭形结构，能够在保持几十纳米粒径尺寸的同时稳定悬浮。继而探究了吸附时间、初始金属离子浓度、吸附环境的pH、悬浮性对纳米HAP的Co2+吸附性能的影响。吸附结果表明吸附动力学符合准二级动力学模型，吸附过程包括表面吸附与粒子内扩散。Freundlich、Langmuir模型线性方程拟合结果与实验结果均具有较高契合度，对应的Langmuir模型线性拟合最大吸附量为229.358 mg·g-1。对Co2+去除率随吸附环境pH (6.48~9.00)的升高而增大，主要吸附机制为表面配位反应。制备的纳米HAP悬浮液吸附量明显优于非悬浮的对照纳米HAP。
2024, 40(9): 1775-1783
doi: 10.11862/CJIC.20240043
Abstract:
采用滴涂结合电化学沉积两步法制备了一种具有优良电活性的三维花状钴镍双金属氢氧化物/石墨烯(CoNi-LDH/G)杂化膜，用于电控离子交换过程(electrically switched ion exchange，ESIX)吸附水溶液中低浓度的磷酸根(PO43-)离子。结合X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等对CoNi-LDH/G杂化膜进行形貌、组成及结构表征。采用电化学方法考察了该杂化膜在不同吸附电压、不同初始浓度、共存离子及不同pH值条件下对PO43-吸附性能的影响。实验结果表明：通过调节氧化还原电位，即使在低浓度下，杂化膜对PO43-也具有良好的吸附性能，且可以在较宽的pH值(4~10)范围内使用，同时受共存离子及其浓度变化影响甚小。此外，G对PO43-的吸附容量为1.10 mg·g-1，CoNi-LDH对PO43-的吸附容量为11.74 mg·g-1，二者吸附容量之和小于CoNi-LDH/G对PO43-的吸附容量(16.25 mg·g-1)。同时，结合O1s的XPS数据分析发现，CoNi-LDH/G杂化膜对PO43-的吸附过程除了层间阴离子交换、PO43-与层板金属离子配位的配体交换外，还存在G与CoNi-LDH之间的协同效应。
采用滴涂结合电化学沉积两步法制备了一种具有优良电活性的三维花状钴镍双金属氢氧化物/石墨烯(CoNi-LDH/G)杂化膜，用于电控离子交换过程(electrically switched ion exchange，ESIX)吸附水溶液中低浓度的磷酸根(PO43-)离子。结合X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等对CoNi-LDH/G杂化膜进行形貌、组成及结构表征。采用电化学方法考察了该杂化膜在不同吸附电压、不同初始浓度、共存离子及不同pH值条件下对PO43-吸附性能的影响。实验结果表明：通过调节氧化还原电位，即使在低浓度下，杂化膜对PO43-也具有良好的吸附性能，且可以在较宽的pH值(4~10)范围内使用，同时受共存离子及其浓度变化影响甚小。此外，G对PO43-的吸附容量为1.10 mg·g-1，CoNi-LDH对PO43-的吸附容量为11.74 mg·g-1，二者吸附容量之和小于CoNi-LDH/G对PO43-的吸附容量(16.25 mg·g-1)。同时，结合O1s的XPS数据分析发现，CoNi-LDH/G杂化膜对PO43-的吸附过程除了层间阴离子交换、PO43-与层板金属离子配位的配体交换外，还存在G与CoNi-LDH之间的协同效应。
2024, 40(9): 1784-1794
doi: 10.11862/CJIC.20240146
Abstract:
Crystalline@amorphous NiCo2S4@MoS2 (v-NCS@MS) nanostructures were designed and constructed via an ethylene glycol-induced strategy with hydrothermal synthesis and solvothermal method, which simultaneously realized the defect regulation of crystal NiCo2S4 in the core. Taking advantage of the flexible protection of an amor-phous shell and the high capacity of a conductive core with defects, the v-NCS@MS electrode exhibited high specific capacity (1 034 mAh·g-1 at 1 A·g-1) and outstanding rate capability. Moreover, a hybrid supercapacitor was assembled with v-NCS@MS as cathode and activated carbon (AC) as anode, which can achieve remarkably high specific energy of 111 Wh·kg-1 at a specific power of 219 W·kg-1 and outstanding capacity retention of 80.5% after 15 000 cycling at different current densities.
Crystalline@amorphous NiCo2S4@MoS2 (v-NCS@MS) nanostructures were designed and constructed via an ethylene glycol-induced strategy with hydrothermal synthesis and solvothermal method, which simultaneously realized the defect regulation of crystal NiCo2S4 in the core. Taking advantage of the flexible protection of an amor-phous shell and the high capacity of a conductive core with defects, the v-NCS@MS electrode exhibited high specific capacity (1 034 mAh·g-1 at 1 A·g-1) and outstanding rate capability. Moreover, a hybrid supercapacitor was assembled with v-NCS@MS as cathode and activated carbon (AC) as anode, which can achieve remarkably high specific energy of 111 Wh·kg-1 at a specific power of 219 W·kg-1 and outstanding capacity retention of 80.5% after 15 000 cycling at different current densities.
2024, 40(9): 1795-1802
doi: 10.11862/CJIC.20240081
Abstract:
Three zinc(Ⅱ) and cobalt(Ⅱ) coordination polymers, namely {[Zn2(μ6-adip)(phen)2]·4H2O}n (1), {[Co2(μ6-adip)(bipy)2]·4H2O}n (2), and [Co2(μ4-adip)(μ-bpa)2]n (3) have been constructed hydrothermally using H4adip (H4adip= 5, 5'-azanediyldiisophthalic acid), phen (phen=1, 10-phenanthroline), bipy (bipy=2, 2'-bipyridine), bpa (bpa=bis(4-pyridyl)amine), and zinc and cobalt chlorides at 160 ℃. The products were isolated as stable crystalline solids and were characterized by IR spectra, elemental analyses, thermogravimetric analyses, and single-crystal X-ray diffraction analyses. Single-crystal X-ray diffraction analyses revealed that three compounds crystallize in the orthorhombic system Pnna (1 and 2) or P21212 (3) space groups. All compounds exhibit 3D frameworks. The catalytic perfor-mances in the Henry reaction of these compounds were investigated. Compound 3 exhibited an effective catalytic activity in the Henry reaction at 70 ℃.
Three zinc(Ⅱ) and cobalt(Ⅱ) coordination polymers, namely {[Zn2(μ6-adip)(phen)2]·4H2O}n (1), {[Co2(μ6-adip)(bipy)2]·4H2O}n (2), and [Co2(μ4-adip)(μ-bpa)2]n (3) have been constructed hydrothermally using H4adip (H4adip= 5, 5'-azanediyldiisophthalic acid), phen (phen=1, 10-phenanthroline), bipy (bipy=2, 2'-bipyridine), bpa (bpa=bis(4-pyridyl)amine), and zinc and cobalt chlorides at 160 ℃. The products were isolated as stable crystalline solids and were characterized by IR spectra, elemental analyses, thermogravimetric analyses, and single-crystal X-ray diffraction analyses. Single-crystal X-ray diffraction analyses revealed that three compounds crystallize in the orthorhombic system Pnna (1 and 2) or P21212 (3) space groups. All compounds exhibit 3D frameworks. The catalytic perfor-mances in the Henry reaction of these compounds were investigated. Compound 3 exhibited an effective catalytic activity in the Henry reaction at 70 ℃.
2024, 40(9): 1803-1810
doi: 10.11862/CJIC.20240068
Abstract:
Three zinc(Ⅱ), cobalt(Ⅱ), and nickel(Ⅱ) coordination polymers, namely [Zn(μ3-cpna)(μ-dpea)0.5]n (1), [Co(μ3-cpna)(μ-dpey)0.5]n (2), and [Ni(μ3-cpna)(μ-dpey)0.5(H2O)]n (3), have been constructed hydrothermally using H2cpna (5-(4-carboxyphenoxy)nicotinic acid), dpea (1, 2-di(4-pyridyl)ethane), dpey (1, 2-di(4-pyridyl)ethylene), and zinc, cobalt, and nickel chlorides at 160 ℃. The products were isolated as stable crystalline solids and were characterized by IR spectra, elemental analyses, thermogravimetric analyses, and single-crystal X-ray diffraction analyses. Single-crystal X-ray diffraction analyses revealed that three compounds crystallize in the triclinic system, space group P1. Compounds 1-3 show 2D layer structures. The catalytic activities in the Knoevenagel condensation reaction of these compounds were investigated. Compounds 1 and 2 exhibit effective catalytic activities in the Knoevenagel condensation reaction at room temperature. For this reaction, various parameters were optimized, followed by the investigation of the substrate scope.
Three zinc(Ⅱ), cobalt(Ⅱ), and nickel(Ⅱ) coordination polymers, namely [Zn(μ3-cpna)(μ-dpea)0.5]n (1), [Co(μ3-cpna)(μ-dpey)0.5]n (2), and [Ni(μ3-cpna)(μ-dpey)0.5(H2O)]n (3), have been constructed hydrothermally using H2cpna (5-(4-carboxyphenoxy)nicotinic acid), dpea (1, 2-di(4-pyridyl)ethane), dpey (1, 2-di(4-pyridyl)ethylene), and zinc, cobalt, and nickel chlorides at 160 ℃. The products were isolated as stable crystalline solids and were characterized by IR spectra, elemental analyses, thermogravimetric analyses, and single-crystal X-ray diffraction analyses. Single-crystal X-ray diffraction analyses revealed that three compounds crystallize in the triclinic system, space group P1. Compounds 1-3 show 2D layer structures. The catalytic activities in the Knoevenagel condensation reaction of these compounds were investigated. Compounds 1 and 2 exhibit effective catalytic activities in the Knoevenagel condensation reaction at room temperature. For this reaction, various parameters were optimized, followed by the investigation of the substrate scope.
2024, 40(9): 1811-1824
doi: 10.11862/CJIC.20240054
Abstract:
MoS2/CuS composite catalysts were successfully synthesized using a one-step hydrothermal method with sodium molybdate dihydrate, thiourea, oxalic acid, and copper nitrate trihydrate as raw materials. The hydrogen production performance of MoS2/CuS prepared with different molar ratios of Mo to Cu precursors (nMo∶nCu) as cathodic catalysts was investigated in the two-chamber microbial electrolytic cell (MEC). X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscope (TEM), linear scanning voltammetry (LSV), electrochemical impedance analysis (EIS), and cyclic voltammetry (CV) were used to characterize the synthesized catalysts for testing and analyzing the hydrogen-producing performance. The results showed that the hydrogen evolution performance of MoS2/CuS-20% (nMo∶nCu=5∶1) was better than that of platinum (Pt) mesh, and the hydrogen production rate of MoS2/CuS-20% as a cathode in MEC was (0.203 1±0.023 7) mH23·m-3·d-1 for 72 h at an applied voltage of 0.8 V, which was slightly higher than that of Pt mesh of (0.188 6±0.013 4) mH23·m-3·d-1. The addition of a certain amount of CuS not only regulates the electron transfer ability of MoS2 but also increases the density of active sites.
MoS2/CuS composite catalysts were successfully synthesized using a one-step hydrothermal method with sodium molybdate dihydrate, thiourea, oxalic acid, and copper nitrate trihydrate as raw materials. The hydrogen production performance of MoS2/CuS prepared with different molar ratios of Mo to Cu precursors (nMo∶nCu) as cathodic catalysts was investigated in the two-chamber microbial electrolytic cell (MEC). X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscope (TEM), linear scanning voltammetry (LSV), electrochemical impedance analysis (EIS), and cyclic voltammetry (CV) were used to characterize the synthesized catalysts for testing and analyzing the hydrogen-producing performance. The results showed that the hydrogen evolution performance of MoS2/CuS-20% (nMo∶nCu=5∶1) was better than that of platinum (Pt) mesh, and the hydrogen production rate of MoS2/CuS-20% as a cathode in MEC was (0.203 1±0.023 7) mH23·m-3·d-1 for 72 h at an applied voltage of 0.8 V, which was slightly higher than that of Pt mesh of (0.188 6±0.013 4) mH23·m-3·d-1. The addition of a certain amount of CuS not only regulates the electron transfer ability of MoS2 but also increases the density of active sites.
