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高熵合金纳米电催化剂的合成

稀有金属 2024年第1期48卷 90-104页

作者：薛天雨黄仲谷昊辉张海军武汉科技大学材料学部省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081

相较于单金属和双金属催化剂,高熵合金(HEAs)催化剂因具有多种活性位点而表现出优异的协同效应和催化活性,当其粒径细化至纳米尺度时,纳米尺寸效应与多元活性位点赋予了高熵合金纳米颗粒(np-HEAs)催化剂较低的过电位,近年来在电化学领... 详细信息

相较于单金属和双金属催化剂,高熵合金(HEAs)催化剂因具有多种活性位点而表现出优异的协同效应和催化活性,当其粒径细化至纳米尺度时,纳米尺寸效应与多元活性位点赋予了高熵合金纳米颗粒(np-HEAs)催化剂较低的过电位,近年来在电化学领域逐渐成为研究热点。目前,np-HEAs催化剂的合成方法有脱合金法、热冲击法、低温液相共还原法、机械合金法、激光烧蚀法及溅射沉积法等。综述了近年来np-HEAs催化剂合成的研究现状,总结了提高其催化活性的策略及措施,并展望了np-HEAs催化剂的未来发展方向。

关键词：高熵合金(HEAs) 高熵合金纳米颗粒(np-HEAs) 催化剂纳米尺寸效应

金属有机框架/聚丙烯纤维基复合材料对化学战剂模拟物的快速降解

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纺织学报 2024年第6期45卷 134-141页

作者：张诗雨姚依婷董晨珊张如全杨红军顾绍金黄菁菁杜杰毫武汉纺织大学省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室湖北武汉430200 武汉纺织大学纺织科学与工程学院湖北武汉430200 武汉纺织大学材料科学与工程学院湖北武汉430200

为将金属有机框架(MOFs)均匀且稳固地固定在纤维材料表面,创造出柔软且具备自净化防护面料,采用单宁酸-3-氨丙基三乙氧基硅烷(TA-APTES)涂层改性的聚丙烯(PP)非织造布作为载体,通过原位生长法制备高MOFs负载量的纤维基复合材料。借助扫... 详细信息

为将金属有机框架(MOFs)均匀且稳固地固定在纤维材料表面,创造出柔软且具备自净化防护面料,采用单宁酸-3-氨丙基三乙氧基硅烷(TA-APTES)涂层改性的聚丙烯(PP)非织造布作为载体,通过原位生长法制备高MOFs负载量的纤维基复合材料。借助扫描电子显微镜、红外光谱仪、X-射线衍射仪、X-射线光电子能谱仪等手段对复合材料的表面形貌、组成和化学结构进行表征,并对复合材料的MOFs负载量和表面浸润性进行了分析。结果表明:TA-APTES涂层能够显著提高复合材料中MOFs的负载量,可达20.96%;并且有效提高复合材料的表面湿润性,从而提高其在水溶液中的催化降解效率,实现快速降解化学战剂模拟物4-硝基苯磷酸二甲酯(DMNP),在30 min左右即可实现100%的转化率,其降解半衰期短(4.8 min)。

关键词：金属有机框架化学战剂催化降解原位生长法涂层改性聚丙烯非织造布

CuMn_(2)O_(4)/石墨炔S型异质结上锚定氧化助催化剂促进曙红敏化光催化析氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第1期56卷 88-103页

作者：杨成李鑫李梅梁桂杰靳治良北方民族大学化学与化学工程学院宁夏太阳能化学转化技术重点实验室国家民委化学工程与技术重点实验室宁夏银川750021 华南农业大学能源植物资源与利用农业农村部重点实验室生物质工程研究所广东广州510642 湖北文理学院低维光电材料与器件湖北省重点实验室湖北襄阳441053

半导体光催化剂有效的电荷分离及利用是光催化制氢的关键.单一半导体催化剂由于光生电子-空穴对的快速复合导致低的光催化活性,构建异质结是提高光生电荷分离以及电子转移效率的有效方法.此外,助催化剂的引入同样能够促进光催化剂表面... 详细信息

半导体光催化剂有效的电荷分离及利用是光催化制氢的关键.单一半导体催化剂由于光生电子-空穴对的快速复合导致低的光催化活性,构建异质结是提高光生电荷分离以及电子转移效率的有效方法.此外,助催化剂的引入同样能够促进光催化剂表面电子和空穴的分离,并且其协同效应可促使更多载流子流向相应的助催化剂位点而增强光催化性能.因此,同时构建异质结及合适的氧化位点成为解决光生电子-空穴对有效分离及利用的重要研究方向.本文报道了一种同时构建S型异质结和氧化位点促进CuMn_(2)O_(4)光生电子-空穴对有效分离及利用的可行性策略.虽然在制备CuMn_(2)O_(4)的过程中通过调控制备温度能够自身诱导生成具有氧化能力的Mn_(2)O_(3)来作为氧化位点,但是只存在氧化位点时不能很好地克服光生电子-空穴对的重组现象而导致光催化活性较低.基于此,本文巧妙地利用CuMn_(2)O_(4)自身诱导生成氧化位点的特性并引入石墨炔还原端而构建S型异质结,在氧化位点及S型异质结同时存在的情况下增强光生电子的有效转移.此外,在自身诱导生成氧化位点和S型异质结的协同作用下,促进了复合光催化剂中的光生电子和光生空穴精确定向迁移到相应的还原位点和氧化位点.傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱证实成功制备了石墨炔.X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(TEM)等结果表明,成功制备了600-CuMn_(2)O_(4)/GDY-40%(6-CG-40%)样品(600°C焙烧,石墨炔质量百分含量为40%).经过组分优化的复合光催化剂6-CG-40%的催化性能达到1586.54μmol g^(‒1)h^(‒1),是CuMn_(2)O_(4)(106.73μmol g^(‒1)h^(‒1))和石墨炔(70.57μmol g^(‒1)h^(‒1))产氢活性的13.86倍和21.48倍高.利用UV-vis光谱、电化学性能和接触角测试等分析6-CG-40%复合光催化剂产氢性能提升的原因,并通过密度泛函理论计算和相关实验表征验证Mn_(2)O_(3)作为氧化助催化剂的合理性.结果表明,原位诱导生成的Mn_(2)O_(3)氧化助催化剂和引入石墨炔构建的S型异质结有效抑制了光生电子-空穴对的复合,从而优化了光生载流子转移效率,最终增强了曙红敏化6-CG-40%光催化析氢性能.综上所述,在控制诱导因子原位生成Mn_(2)O_(4)氧化助催化剂的基础上引入石墨炔还原端构建了S型异质结,在助催化剂与异质结两者的协同作用下极大程度地改善了光生电子-空穴对的严重复合现象,这项工作为解决光催化制氢领域中制约光催化剂制氢能力的关键问题提供了可行性思路.

关键词：石墨炔氧化助催化剂电荷分离 S型异质结光催化制氢

水稻OsCNGC10基因抗倒伏性以及抗旱性功能研究

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作物学报 2024年第5期50卷 1351-1360页

作者：朱忠林文月周棋巫燕飞杜雪竹盛锋湖北大学生命科学学院/省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室湖北武汉430062 湖北洪山实验室湖北武汉430062

环核苷酸门控离子通道是一种配体门控的阳离子通道,存在于动物和植物体内,是真核生物信号级联反应的重要组成部分。本研究利用水稻环核苷酸门控离子通道(cyclic nucleotide-gated channel,OsCNGC10)基因,构建了超表达载体pU1301-CNGC10-... 详细信息

环核苷酸门控离子通道是一种配体门控的阳离子通道,存在于动物和植物体内,是真核生物信号级联反应的重要组成部分。本研究利用水稻环核苷酸门控离子通道(cyclic nucleotide-gated channel,OsCNGC10)基因,构建了超表达载体pU1301-CNGC10-Flag和双靶点敲除载体pRGEB32-CRISPR/cas9-cngc10,通过农杆菌介导的遗传转化法获得敲除和过表达材料,并从T2代中分离到纯合植株oscngc10-2及OE-CNGC10-6。转基因植株茎秆特性以及抗倒伏性分析表明,突变体oscngc10-2茎秆强度和抗倒伏性增强;茎秆细胞壁组织切片以及组织成分分析则表明突变体oscngc10-2植株抗倒伏性增强是由于茎秆细胞壁茎壁厚度、薄壁组织细胞丰度以及木质素含量增加所致;过表达OsCNGC10降低了茎秆壁厚、茎秆木质素含量以及茎秆细胞壁细胞丰度,敲除OsCNGC10增加了茎秆木质素含量且增加了茎秆细胞壁薄壁细胞丰度,初步证明OsCNGC10与水稻茎秆细胞壁成分合成相关,负调控水稻抗倒伏性;T2代田间试验结果表明,与野生型相比,突变体oscngc10-2植株的株高、有效穗、穗长、穗粒数、结实率、千粒重和单株产量等农艺性状显著提升;苗期干旱胁迫实验结果表明,在干旱胁迫下,OsCNGC10基因缺陷型植株体内丙二醛(MDA)含量积累速度加快,且无法形成足够的游离脯氨酸,而过表达OsCNGC10植株在遭受干旱胁迫时,体内游离脯氨酸(Pro)含量大量升高,且MDA积累速度相对变慢,初步说明OsCNGC10正向调控水稻苗期抗旱性。本研究结果表明水稻OsCNGC10可能在水稻抗倒伏及抗旱方面有潜在功能,为培育抗倒伏且高产的水稻新品种提供了理论基础和新的种质资源。

关键词：水稻 OsCNGC10 抗倒伏抗旱细胞壁

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纤维素水凝胶纤维的制备及其阻燃传感性能

纺织学报 2024年第4期45卷 1-7页

作者：刘懿德李凯姚久勇成芳芳夏延致青岛大学材料科学与工程学院山东青岛266071 青岛源海新材料科技有限公司山东青岛266000 青岛大学省部共建生物多糖纤维成形与生态纺织国家重点实验室山东青岛266071

针对纤维素纤维易燃、功能单一的问题,利用羧甲基化反应引入羧基和金属离子,赋予其阻燃性和吸水性;改性纤维吸水后得到离子导电的水凝胶纤维。借助扫描电子显微镜、氧指数仪、微型量热仪、热重分析仪、单纤维强力仪等分析其阻燃性、热... 详细信息

针对纤维素纤维易燃、功能单一的问题,利用羧甲基化反应引入羧基和金属离子,赋予其阻燃性和吸水性;改性纤维吸水后得到离子导电的水凝胶纤维。借助扫描电子显微镜、氧指数仪、微型量热仪、热重分析仪、单纤维强力仪等分析其阻燃性、热稳定性和力学强度等性能,研究了不同形变条件下纤维素水凝胶纤维的电流信号响应规律。结果表明:纤维素纤维经羧甲基化改性后,极限氧指数从(17.8±0.9)%提高到(35.3±0.9)%;热释放速率峰值和总热释放量分别下降了70.1%和49.4%,基于金属离子优异的阻燃性能和催化成炭能力,燃烧后炭层的致密性高;改性纤维经过吸水后,在不同形变情况下可产生相应的电流响应,具有应变传感能力。纤维素基水凝胶纤维耐燃烧且对物理形变具有灵敏的信号变化,在阻燃及柔性传感领域具有发展潜力。

关键词：纤维素纤维羧甲基化水凝胶纤维阻燃传感性能

乙炔选择性加氢:从热催化到电、光和光热催化

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化学进展 2024年第8期36卷 1237-1253页

作者：庞百胜邢盈盈高瑞鸿方要华张海军黄亮武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

乙烯是现代石化工业中最重要的原料之一。通过石油烃类蒸气裂解制备乙烯的同时会生成体积分数约为0.3%~3%的乙炔。这些微量乙炔会使乙烯聚合反应的催化剂中毒。乙炔选择性催化加氢被认为是脱除乙炔杂质的最有效方法之一。本文综述了乙... 详细信息

乙烯是现代石化工业中最重要的原料之一。通过石油烃类蒸气裂解制备乙烯的同时会生成体积分数约为0.3%~3%的乙炔。这些微量乙炔会使乙烯聚合反应的催化剂中毒。乙炔选择性催化加氢被认为是脱除乙炔杂质的最有效方法之一。本文综述了乙炔选择性加氢的研究进展,介绍了乙炔加氢的反应机理,归纳总结了催化剂活性组分、助剂以及载体等对乙炔选择性加氢性能的影响。从电催化、光催化和光热催化的角度论述了如何进一步提高乙炔选择性加氢性能的发展趋势。最后对乙炔选择性加氢的后续研究提出一些建议。

关键词：乙炔选择性加氢催化剂热催化电催化光催化光热催化

NH_(2)-UiO-66/PyPD-COF异质结构筑及高效光催化产氢

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功能材料 2024年第1期55卷 1141-1150页

作者：吴海洋张楠琦牟迪何漩杜星王大珩方伟陈辉李薇馨赵雷武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

有机框架化合物因分子水平结构可控、大的比表面积、高孔隙率、分散的化学活性位点以及良好稳定性等优点,在光催化解水制氢方面具有较大的应用潜力。采用溶剂热法,在共价有机框架PyPD-COF的合成过程中引入金属有机框架NH_(2)-UiO-66,原... 详细信息

有机框架化合物因分子水平结构可控、大的比表面积、高孔隙率、分散的化学活性位点以及良好稳定性等优点,在光催化解水制氢方面具有较大的应用潜力。采用溶剂热法,在共价有机框架PyPD-COF的合成过程中引入金属有机框架NH_(2)-UiO-66,原位形成NH_(2)-UiO-66/PyPD-COF异质结。通过TEM、EDS、XPS、FTIR、UV-Vis和光电流测试分析,光催化性能测试等手段对样品进行表征,构筑的NH_(2)-UiO-66/PyPD-COF异质结不仅可以保留原始MOF及COF组分的优良特性,还可在异质界面形成键连,利于促进界面间电荷迁移,降低电子-空穴复合率,提升光催化产氢效率至20.68 mmol·h^(-1)·g^(-1),分别为原始NH_(2)-UiO-66和PyPD-COF的86倍和3倍。同时,界面处的共价键键连使得复合样品具有良好的制氢稳定性,这为构筑高效光催化分解水产氢异质结光催化剂提供了一种新的策略。

关键词： NH_(2)-UiO-66 PyPD-COF 异质结原位生长光催化产氢

真空宽载下二硫化钼/碳复合薄膜的超低磨损机制

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中国表面工程 2024年第3期37卷 175-184页

作者：程志强李春燕高凯雄兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 中国科学院兰州化学物理所材料磨损与防护重点实验室兰州730000

空间装备正朝着重载、长时间运行的方向发展,对润滑材料的性能要求日益提高。当前二硫化钼(MoS_(2))薄膜主要在真空低载下(<0.5 GPa)服役,因此须发展针对真空宽载(中高载)下服役的二硫化钼复合薄膜。通过非平衡磁控溅射技术制备MoS_(2)/... 详细信息

空间装备正朝着重载、长时间运行的方向发展,对润滑材料的性能要求日益提高。当前二硫化钼(MoS_(2))薄膜主要在真空低载下(催化作用及接触应力诱导下,形成的层间低剪切力的石墨结构及层状的MoS_(2)有利于实现低摩擦因数和低磨损率。非晶碳的加入使得复合薄膜在真空环境下能够保持低摩擦因数和超低磨损率。通过复合结构设计实现了二硫化钼/碳复合薄膜在真空宽载条件下的超低磨损,可为空间超低磨损薄膜的设计、开发和应用提供一定的实验基础和理论指导。

关键词：摩擦磨损 MoS_(2)/DLC复合薄膜致密度真空

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火花放电法制备纳米材料及其应用综述

材料导报 2024年第7期38卷 134-142页

作者：张昱梁沛林何钧宇杨冠南崔成强广东工业大学省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广州511400

纳米材料在光学、热学、电学、磁学、力学等方面表现出优异的特性,已广泛应用于储氢、催化、太阳能电池、微电子封装、生物医疗等领域。火花放电法是一种制备纳米粒子的有效手段,具有普适性广、纯度高、操作过程简单、方法灵活、对环境... 详细信息

纳米材料在光学、热学、电学、磁学、力学等方面表现出优异的特性,已广泛应用于储氢、催化、太阳能电池、微电子封装、生物医疗等领域。火花放电法是一种制备纳米粒子的有效手段,具有普适性广、纯度高、操作过程简单、方法灵活、对环境友好等特点。本文概述了火花放电发生器的基本组成部分、火花放电过程的原理,对纳米粒子的形成机制以及影响纳米粒子尺寸和产率的关键因素进行详细分析,列举了制备的纳米材料种类的多样性,并综述了该技术制备的纳米材料在诸多领域展现出的优异性能,最后对火花放电制备纳米材料及其应用领域的发展进行了展望。

关键词：纳米材料火花放电粒子形成机制