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MIL-101-OH纳米流体混基质膜的制备及其CO_(2)分离性能

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膜科学与技术 2024年第4期44卷 36-47页

作者：王乐乐赵丹陈淑慧刘慧强孙健徐徜徉任吉中洁净能源国家实验室中国科学院大连化学物理研究所大连116023 中国科学院大学北京100049 膜技术国家工程研究中心大连116023

随着温室效应导致的全球变暖和海平面上升等环境问题日益严峻,碳捕集利用与封存(CCUS)就显得尤为重要.金属有机框架(MOF)混合基质膜(MMMs)因具有分离效果好、渗透性高的特点而广受关注,但仍存在和聚合物基质相容性差等问题,降低了其潜... 详细信息

随着温室效应导致的全球变暖和海平面上升等环境问题日益严峻,碳捕集利用与封存(CCUS)就显得尤为重要.金属有机框架(MOF)混合基质膜(MMMs)因具有分离效果好、渗透性高的特点而广受关注,但仍存在和聚合物基质相容性差等问题,降低了其潜在的应用价值.本研究采用共价键连接的方式,以MIL-101-OH为主体,以偶联剂KH560为连接层,以聚醚胺M2070为冠状层制备出MIL-101-OH无溶剂纳米流体(MIL-101-OH-M2070),并与Pebax1657制备混合基质膜,研究其CO_(2)分离性能.结果表明,MIL-101-OH和聚醚胺M2070间共价键的连接方式既解决了MOF界面相容性差的问题,同时也提高了聚醚胺机械性能、热稳定性.此外,MIL-101-OH-M2070凭借MIL-101-OH的优良孔隙率和M2070的CO_(2)亲和性,大幅提高了混合基质膜中CO_(2)的扩散系数和溶解系数.相较于Pebax1657纯膜,MIL-101-OH-M2070 MMMs的CO_(2)渗透系数可以达到Pebax1657纯膜的215%,且选择性基本不变.

关键词：纳米流体 MIL-101-OH 混合基质膜 CO_(2)分离

基于协同钝化策略制备高性能柔性钙钛矿太阳能电池

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物理学报 2024年第7期73卷 316-324页

作者：王辉郑德旭姜箫曹越先杜敏永王开刘生忠张春福西安电子科技大学微电子学院西安710071 中国科学院大连化学物理研究所大连116023 中国核能电力股份有限公司市场开发部北京100045

柔性钙钛矿太阳能电池由于可弯曲、重量轻、高功质比等特点,受到广泛关注.提升柔性钙钛矿太阳能电池转换效率最有效的策略是钝化钙钛矿薄膜内部的晶界缺陷以及钝化钙钛矿薄膜与电荷传输层的界面缺陷.本文设计制备了以柔性聚对苯二甲酸... 详细信息

柔性钙钛矿太阳能电池由于可弯曲、重量轻、高功质比等特点,受到广泛关注.提升柔性钙钛矿太阳能电池转换效率最有效的策略是钝化钙钛矿薄膜内部的晶界缺陷以及钝化钙钛矿薄膜与电荷传输层的界面缺陷.本文设计制备了以柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate,PET)为基材的柔性反式钙钛矿太阳能电池,采用了辛基氯化胺(octadecylamine hydrochloride,OACl)添加剂及表面钝化的协同钝化策略,提高了钙钛矿薄膜的结晶质量,改善了钙钛矿薄膜内部及界面处的缺陷,并最终得到了光电转换效率为20.80%的柔性反式钙钛矿太阳能电池.本文为制备高效柔性钙钛矿太阳能电池提供了一种有效策略.

关键词：柔性钙钛矿太阳能电池反式缺陷钝化

H_(2)S^(+)在A^(2)A_(1)(v1=1,v2=8,v3=0)激发态的光解动力学

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 271-278,I0103页

作者：李洁王雅玲谭玉欣张宁王文鑫胡丽如袁道福王兴安杨学明中国科学技术大学化学物理系合肥230026 中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室大连116023 南方科技大学理学院化学系深圳518055

振动激发在分子和离子的光解动力学中有着重要的作用:开展特定振动激发态分子离子的光解离动力学实验研究存在很大挑战,尤其是实现合频振动激发离子的量子态选择的制备.本文利用时间切片离子速度成像技术研究了H_(2)S^(+)离子经A^(2)A_(... 详细信息

振动激发在分子和离子的光解动力学中有着重要的作用:开展特定振动激发态分子离子的光解离动力学实验研究存在很大挑战,尤其是实现合频振动激发离子的量子态选择的制备.本文利用时间切片离子速度成像技术研究了H_(2)S^(+)离子经A^(2)A_(1)(v1=1,v2=8,v3=0)激发态解离生成S^(+)(4S)和H_(2)的光解动力学.实验结合多光子电离和共振激发技术制备了振动激发的H_(2)S^(+),获得了离子在357.02~358.38nm范围内六个光解波长下产物S^(+)的速度影像.根据实验影像,获得了产物的总平动能谱和不同转动态的角分布各项异性参数特别指出地是在很窄的光解能量范围内,转动产物H_(2)(J=1)和H_(2)(J=3)的分支比出现多次反转,该现象与A^(2)A_(1)态单一振动模式激发的H2S+离子的光解动力学行为有明显不同.该研究表明,合频振动激发的H_(2)S^(+)离子光解动力学中可能存在振动模式之间的协同效应.

关键词： H_(2)S^(+)离子离子速度成像合频振动模式光解动力学

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色谱 2024年第2期42卷 164-175页

作者：陈倩倩由蕾管朋维方成男秦望舒刘心昱许国旺中国科学院大连化学物理研究所中国科学院分离分析化学重点实验室辽宁省代谢组学重点实验室辽宁大连116023 中国科学院大学北京100049 中国医科大学辽宁沈阳110122

代谢相关脂肪性肝病是当前常见的一种肝脏疾病,在世界范围内的患病率高达25%,严重危害人类健康并对社会造成巨大的经济负担。越来越多的研究表明慢性非传染性疾病的发生是环境暴露与遗传因素共同作用的结果,环境污染是其不可小觑的健康... 详细信息

代谢相关脂肪性肝病是当前常见的一种肝脏疾病,在世界范围内的患病率高达25%,严重危害人类健康并对社会造成巨大的经济负担。越来越多的研究表明慢性非传染性疾病的发生是环境暴露与遗传因素共同作用的结果,环境污染是其不可小觑的健康风险因素。为了探究环境暴露对代谢相关脂肪性肝病风险及暴露效应,本研究利用超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)的靶向暴露组学和超高效液相色谱-高分辨质谱(UHPLC-HRMS)的非靶向脂质组学技术分别分析了代谢相关脂肪性肝病患者血清中外源性化学物质的暴露特征和内源性脂质代谢物的扰动,结合暴露组-脂质组关联分析,在脂代谢水平上探究环境暴露引起的代谢相关脂肪性肝病的风险及暴露效应。研究发现,代谢相关脂肪性肝病患者体内外源性化学物质与代谢相关脂肪性肝病的风险增加有关,其中氟虫腈砜(fipronil sulphone)、马拉硫磷二羧酸(malathion dicarboxylic acid)和邻苯二甲酸单环己酯(monocyclohexyl phthalate)与单纯性脂肪肝风险呈正相关,氟虫腈砜(fipronil sulphone)、安赛蜜(acesulfame potassium)、全氟辛酸(PFOA)、全氟壬酸(PFNA)、全氟十一酸(PFUnDA)和4-羟基二苯甲酮(4-hydroxybenzophenone)以及3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸(DBPOB)与合并代谢性疾病的脂肪肝风险呈正相关。单纯性脂肪肝患者和合并代谢性疾病的脂肪肝患者的脂代谢发生了显著的改变,神经酰胺(Cer)、甘油三酯(TG)和甘油二酯(DG)显著升高,这些DG和TG的酰基碳数分别为32~40和35~60,且两者均表现为多不饱和的脂质分子的变化为主。大多数的脂质效应标志物与外源性化学物质残留呈正相关,并与疾病风险增加有关。本研究可以为环境化学物质暴露与代谢相关脂肪性肝病的关联与机制研究提供科学依据。

关键词：代谢相关脂肪性肝病暴露组学脂质组学组学关联研究

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一碳生物转化合成有机酸的研究进展

合成生物学 2024年

作者：禹伟高教琪周雍进中国科学院大连化学物理研究所生物技术研究部大连市能源生物技术重点实验室

有机酸在食品、医药、化工、农业等领域有着广泛的应用。目前有机酸的生产主要以微生物发酵法为主，采用糖类为原料，然而长此以往可能面临“与人争粮”的困境。CO、CO2、甲烷、甲醇和甲酸等含有一个碳原子的物质被称为一碳（one carbon... 详细信息

有机酸在食品、医药、化工、农业等领域有着广泛的应用。目前有机酸的生产主要以微生物发酵法为主，采用糖类为原料，然而长此以往可能面临“与人争粮”的困境。CO、CO2、甲烷、甲醇和甲酸等含有一个碳原子的物质被称为一碳（one carbon,C1）资源，其来源广泛且价格低廉，有望成为生物制造的替代原料，且C1原料生物转化有助于缓解温室效应、助力“碳中和”目标。本文总结了近年来CO2、甲烷和甲醇生物合成3种重要有机酸（3-羟基丙酸、乳酸、琥珀酸）的研究进展，主要论述了C1生物利用途径、有机酸的生物合成途径以及代谢工程策略，也讨论了C1合成有机酸的挑战及应对措施，并展望了有机酸产业化新路线，尤其是化学催化与生物转化耦合以CO2为原料合成有机酸。本综述对于C1生物炼制以及有机酸产业升级具有一定的参考意义。

关键词： C1生物炼制代谢工程 3-羟基丙酸乳酸琥珀酸

深度学习在质谱成像数据分析中的应用研究进展

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色谱 2024年第7期42卷 669-680页

作者：黄冬冬刘心昱许国旺中国科学院大连化学物理研究所中国科学院分离分析化学重点实验室辽宁省代谢组学重点实验室辽宁大连116023 大连理工大学化学学院辽宁大连116024

质谱成像(MSI)是一种用于表征化合物空间分布特征的方法。随着采集方式的多样化发展和灵敏度等的不断提高,该方法产生的数据总量和分析复杂度呈指数增长,给数据后处理带来了诸多挑战。深度学习(DL)是一种在数据分析和图像识别中广泛应... 详细信息

质谱成像(MSI)是一种用于表征化合物空间分布特征的方法。随着采集方式的多样化发展和灵敏度等的不断提高,该方法产生的数据总量和分析复杂度呈指数增长,给数据后处理带来了诸多挑战。深度学习(DL)是一种在数据分析和图像识别中广泛应用的强大工具,对于质谱成像数据分析具有巨大潜力。本文综述了深度学习在质谱成像数据分析中的研究现状、应用进展和面临的挑战,重点涵盖数据预处理、图像重构、聚类分析和多模式融合4个核心阶段;还列举说明了深度学习与质谱成像技术相结合在肿瘤区域划分和亚型诊断等研究中的高效应用。本综述对该研究方向未来的发展趋势进行了展望,旨在促进人工智能与质谱分析更好的结合。

关键词：质谱成像深度学习神经网络数据分析

掺杂钙钛矿催化剂的制备及其催化合成气直接转化制C_(2+)醇性能研究

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低碳化学与化工 2024年第1期49卷 25-32页

作者：徐晶葛庆杰孙剑中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室辽宁大连116023 中国科学院大学北京100049

由合成气直接转化制C_(2+)醇(碳链中含两个及两个以上碳原子的醇类)是目前最有前景的醇类化合物合成路线之一,而钙钛矿结构的催化剂可用于提高该过程中的C_(2+)醇合成性能。采用共沉淀法分别制备了Co、Mn掺杂的钙钛矿LFC和LFM催化剂(L、... 详细信息

由合成气直接转化制C_(2+)醇(碳链中含两个及两个以上碳原子的醇类)是目前最有前景的醇类化合物合成路线之一,而钙钛矿结构的催化剂可用于提高该过程中的C_(2+)醇合成性能。采用共沉淀法分别制备了Co、Mn掺杂的钙钛矿LFC和LFM催化剂(L、F、C和M分别指金属La、Fe、Co和Mn),系统考察了不同焙烧温度和掺杂元素对钙钛矿催化剂的C_(2+)醇合成性能的影响。多种表征结果显示,低焙烧温度可优化LF-600(“-”后的数字指焙烧温度)催化剂的结构和吸附行为,在LF-600催化剂上,CO解离和非解离位点的耦合有助于提高反应的CO转化率和总醇的选择性,分别达16.9%和31.2%(质量分数),且Co和Mn的掺杂可改变LF-600催化剂的产物分布和活性。与LF-600催化剂相比,LFC-600催化剂的H_(2)吸附能力低,有利于反应链增长,从而将C_(2+)醇在总醇中的比例从60.4%提高至71.6%。LFM-600催化剂具有更多的低温H_(2)吸附位点,导致醇类产物以甲醇为主,而Mn掺杂导致的颗粒团聚及Mn和O元素聚集会降低LFM-600催化剂的活性。

关键词：合成气 C_(2+)醇钙钛矿催化剂 B位掺杂焙烧温度

电荷分离和转移调控光催化剂稳定的Pickering乳液用于光-酶偶联催化

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第2期57卷 114-122页

作者：刘嘉立戴慧聪刘鑫任亦起王茂弟杨启华中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室辽宁大连116023 浙江师范大学化学与材料科学学院先进催化材料教育部重点实验室固体表面反应化学省重点实验室浙江金华321004 中国科学院大学北京100049

人类社会可持续发展面临的能源紧缺和环境污染等问题迫切需要化工生产向绿色、低碳转型.酶催化反应因具有高活性、高选择性、专一性和低能耗等优点,在化工和制药行业得到了广泛应用.其中,氧化还原酶催化反应是还原醇类、胺类、酮类、酸... 详细信息

人类社会可持续发展面临的能源紧缺和环境污染等问题迫切需要化工生产向绿色、低碳转型.酶催化反应因具有高活性、高选择性、专一性和低能耗等优点,在化工和制药行业得到了广泛应用.其中,氧化还原酶催化反应是还原醇类、胺类、酮类、酸类和无机底物的有效方法,该类反应通常需要采用还原型辅酶NAD(P)(H)作为还原剂,而NAD(P)(H)的昂贵价格严重制约了酶催化反应的工业化发展.受自然界中光合作用启发,光催化辅酶再生技术通过将酶催化与光催化技术耦合,旨在常温常压的温和反应条件下利用太阳能实现化学品的高效、绿色合成.迄今为止,虽然已有多种类型的光催化剂被用于光催化NAD(P)H再生,但电荷分离效率低、电子/质子转移效率低、有机底物在水溶液中的溶解度低以及酶失活等仍是光-酶偶联系统亟待解决的问题.针对酶失活的问题,研究人员通过Pickering乳液催化技术利用固体颗粒直接乳化两相体系,进而构建高效的生物催化反应体系,提高催化反应效率.Pickering乳液中固体乳化剂吸附在水油界面形成的稳固空间壳层不仅可以将酶限域,而且可以像在细胞中一样为酶提供合适的微环境和足够的自由度.另外,Pickering乳液的高反应界面也可以解决底物在反应相中溶解度低的问题,实现类似细胞的功能和长期连续流动的生物催化,是构建仿生微反应器的理想平台.本文采用电子传递介质固载化界面活性复合光催化剂为固体乳化剂,ADH和NAD+为生物催化单元,开发了一种基于Pickering乳液的人工光-酶偶联体系.针对光敏剂中电荷分离和转移以及光敏剂向NAD(P)H的电子转移效率低等问题,光催化体系采用溶胶凝胶法制备了具有异质结结构的共价聚合物-氧化钛复合材料光催化剂.共价聚合物和氧化钛之间的高界面面积有效地提高了电荷分离效率,共价聚合物含量优化后的光催化剂在可见光下NADH再生的TOF值可达5.5 mmol·g^(-1)·h^(-1),是对应纳米共价聚合物与无定形氧化钛物理混合物的27.5倍.随后进一步将电子传递介质[Cp^(*)Rh(bpy)H_(2)O]^(2+)(简称M)通过嫁接法固载到光催化剂上,电子传递距离的缩短和场效应有效促进了电荷分离以及光生电子从光催化剂到电子传递介质的传递,同时解决了电子传递介质回收繁琐和酶失活的问题.得到的光催化剂在可见光下催化NADH再生反应的TOF值为2.4 mmol·g^(-1)·h^(-1),远高于其对应的物理混合物.最后分别以长碳链硅烷修饰后具有界面活性的光催化剂为固体乳化剂,辅酶、酶以及牺牲剂为水相,正己烷及底物正丁醛为油相制备了光催化反应与酶催化反应偶联的Pickering乳液人工光-酶偶联体系.可见光下Pickering乳液有效催化还原正丁醛,在6 h内累积生成了16.1 mmol·L^(-1)的丁醇,相当于NADH再生循环14次.综上,本文以制备具有异质结结构的高效复合光催化剂为切入点,理性设计出了高效Pickering乳液光-酶偶联体系,为构建高效的光-酶偶联体系,缓解能源和环境危机、实现碳减排提供了一种有效策略.

关键词：光催化 NADH再生聚合物电子传递介质 Pickering乳液

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光电催化NADH再生及其亚胺氢化研究

中国科学:化学 2024年第10期54卷 1904-1911页

作者：田书杰卢胜梅刘丰源丁春梅李灿中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室洁净能源国家实验室(筹) 中国科学院大学中国科学院大学材料科学与光电技术学院

NADH供给氢和电子后自身转化成氧化态NAD+.通过人工催化过程将NAD+还原再生为具有生物活性的1,4-NADH,对于生物催化、自然和人工光合作用研究具有重要意义.本工作通过采用p-Si光阴极,在溶液中存在Rh分子催化剂时,实现光电催化NAD+还原至... 详细信息

NADH供给氢和电子后自身转化成氧化态NAD+.通过人工催化过程将NAD+还原再生为具有生物活性的1,4-NADH,对于生物催化、自然和人工光合作用研究具有重要意义.本工作通过采用p-Si光阴极,在溶液中存在Rh分子催化剂时,实现光电催化NAD+还原至NADH.通过在电极表面担载金属硫化物催化剂,使得反应活性和法拉第效率进一步提升.并且,光电催化再生得到的NADH可以在Ir分子催化剂作用下进一步参与亚胺氢化反应,实现光电催化NADH再生和C=N键加氢反应的耦合,为光电催化人工光合成提供新思路.

关键词：人工光合成 NADH再生光电催化

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