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苯乙烯阴离子聚合虚拟仿真实验的设计与建设

高分子通报 2024年第8期37卷 1133-1139页

作者：何田施汀瑜尹守春杭州师范大学材料与化学化工学院杭州311121

阴离子聚合是《高分子化学》课程的重要知识点,在工业生产中具有一定的应用。然而,传统的高分子化学实验教学过程中受正丁基锂易燃易爆性、“无水无氧”实验条件和大型仪器设备数量等条件限制,影响了实验教学质量,使学生不易深入理解和... 详细信息

阴离子聚合是《高分子化学》课程的重要知识点,在工业生产中具有一定的应用。然而,传统的高分子化学实验教学过程中受正丁基锂易燃易爆性、“无水无氧”实验条件和大型仪器设备数量等条件限制,影响了实验教学质量,使学生不易深入理解和掌握相关理论知识,缺少基本技能训练,难以提高其解决实际问题的能力,这都非常不利于提升学生综合素质的提高。为此,本文设计开发和建设了苯乙烯阴离子聚合虚拟仿真实验项目,包括原料处理、苯乙烯阴离子聚合、聚苯乙烯分子量测定和阴离子聚合应用拓展等4个实验模块。利用虚拟仿真技术真实再现实验现象和反应过程,学生可通过交互性操作的反复练习,掌握“无水无氧”实验操作要点、阴离子聚合反应原理和实验注意事项,达到与真实实验相近的教学效果。

关键词：苯乙烯阴离子聚合虚拟仿真 “无水无氧”实验

Ni-Co-B-RE(Sm、Dy、Tb)复合电极:化学沉积法制备及电催化析氢性能研究

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无机材料学报 2024年第5期39卷 467-476,I0001-I0005页

作者：景欣欣陈必清翟佳鑫袁美玲青海师范大学化学化工学院西宁810000

开发低成本、高活性的非贵金属电催化剂对电解水的实际应用具有重要意义,稀土(Rare Earth,RE)元素因其独特的电子结构成为金属催化剂改性的研究热点,但在泡沫镍(Nickel Foam,NF)基体上制备稀土复合催化剂的方法存在成本高、工艺复杂和... 详细信息

开发低成本、高活性的非贵金属电催化剂对电解水的实际应用具有重要意义,稀土(Rare Earth,RE)元素因其独特的电子结构成为金属催化剂改性的研究热点,但在泡沫镍(Nickel Foam,NF)基体上制备稀土复合催化剂的方法存在成本高、工艺复杂和耗时长等问题。本研究采用一步化学沉积法,在NF基体上制备了三种稀土复合电极Ni-Co-B-Tb/NF、Ni-Co-B-Sm/NF和Ni-Co-B-Dy/NF,对催化电极的结构和形貌进行了表征,并研究其在1 mol·L^(–1)KOH溶液中的析氢性能。结果表明,添加Sm、Dy和Tb可使电极的电子结构发生改变,改善催化剂材料的本征性质,进而提高析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)的催化性能。其中,Ni-Co-B-Tb/NF表现出最佳的析氢性能,达到10 mA·cm^(–2)的电流密度仅需58 mV的过电位,Tafel斜率为65 mV·dec^(–1),析氢反应由Volmer-Heyrovsky步骤控制。进一步研究发现稀土浓度对电催化性能影响较大,当Tb浓度为3 g·L^(–1)时,Ni-Co-B-Tb/NF表面颗粒尺寸较小且分布均匀,暴露出更多的活性位点,有利于HER的电荷转移,析氢性能最佳。此外,经过100 h长期稳定性测试和2000次循环伏安(Cyclic Voltammetry,CV)测试后,该催化剂表现出良好的电化学稳定性。

关键词：稀土化学沉积析氢反应泡沫镍

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夺冠之路:有机光伏电池的奇妙赛程

高分子通报 2024年第7期37卷 993-1000页

作者：王灵心李中杰何田占玲玲尹守春杭州师范大学材料与化学化工学院哈尔科夫学院杭州311121

有机光伏电池——绿色能源的代言人。本文以舞台表演的形式,生动展示了“光伏大赛”过程,包括激子产生、扩散、分离、电荷传输和收集等关键环节;以展示不同活性层形貌和电子受体材料在提高光伏效率方面的作用,并颁发最佳活性层形貌奖、... 详细信息

有机光伏电池——绿色能源的代言人。本文以舞台表演的形式,生动展示了“光伏大赛”过程,包括激子产生、扩散、分离、电荷传输和收集等关键环节;以展示不同活性层形貌和电子受体材料在提高光伏效率方面的作用,并颁发最佳活性层形貌奖、最佳电子受体材料奖和最佳策略奖,为读者提供有关有机光伏电池的重要信息和进展。

关键词：有机光伏电池电子受体材料活性层形貌多元策略

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手性亚胺有机分子笼的合成及应用研究

有机化学 2024年

作者：陈璐怡谭梦霞金迦南张子彬黄飞鹤李世军李云霞杭州师范大学材料与化学化工学院浙江大学化学系

作为一类新型多孔材料，多孔有机分子笼（POCs）在分子识别、气体存储与分离、催化及传感等方面表现出优异的性能。此外，POCs的良好溶解性赋予其易于加工处理的优势，使其可与其它材料复合获得更多结构与性能。作为POCs主要家族成员之... 详细信息

作为一类新型多孔材料，多孔有机分子笼（POCs）在分子识别、气体存储与分离、催化及传感等方面表现出优异的性能。此外，POCs的良好溶解性赋予其易于加工处理的优势，使其可与其它材料复合获得更多结构与性能。作为POCs主要家族成员之一，基于动态亚胺键的亚胺有机分子笼的研究近年取得巨大进展，其中手性亚胺有机分子笼展现了POCs在手性识别、对映选择性分离及不对称催化等领域的广阔应用前景。本文中，我们系统综述了手性亚胺有机分子笼的合成及其应用等方面的研究进展，归纳总结了手性亚胺有机分子笼的三种有效合成策略，包括利用手性构筑基元直接合成、利用非手性构筑基元在组装过程中的手性突现和利用外消旋构筑基元的手性自分类组装；并回顾了近年来手性亚胺有机分子笼在手性识别、手性色谱分离、不对称催化领域的应用。

关键词：多孔有机分子笼手性亚胺合成策略自组装

MOFs孔结构对固定化酶性能影响的研究进展

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精细化工 2024年第8期41卷 1647-1657页

作者：程凯鹏张申梦李立鑫魏梓悦黄霞辉赵俭波周口师范学院化学化工学院河南周口466000 塔里木大学化学化工学院新疆阿拉尔843300

固定化酶是实现酶制剂产业化应用的有效途径,载体是影响固定化酶催化效果的关键因素。金属有机框架(MOFs)是结构高度有序的多孔材料,具有构效关系明确、孔结构均一、孔道性质与化学性质在原子层面可调、可设计和易化学修饰等特点,近年来... 详细信息

固定化酶是实现酶制剂产业化应用的有效途径,载体是影响固定化酶催化效果的关键因素。金属有机框架(MOFs)是结构高度有序的多孔材料,具有构效关系明确、孔结构均一、孔道性质与化学性质在原子层面可调、可设计和易化学修饰等特点,近年来,其作为酶载体方面的研究已有较大的进展。该文以MOFs孔结构对固定化酶性能的影响为主题,分析了MOFs孔结构的影响因素,总结了酶在笼型空穴与通道型孔这2种典型孔中负载的研究进展,详细论述了MOFs孔结构对酶的固定化、活性等方面的影响。最后,指出多级孔在固定化酶强化传质方面的特殊作用以及开发孔-酶匹配MOFs的重要性,展望了利用MOFs自身催化能力在纳米尺度内构建高效化学-酶级联催化剂的发展优势,以及通过调控微环境强化酶催化过程的可行性。

关键词：固定化酶金属有机框架孔结构笼型空穴通道型孔

深共晶溶剂中电沉积制备Co-Fe-Gd/NF电极及其析氢性能研究

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功能材料 2024年第3期55卷 3229-3236页

作者：翟佳鑫陈必清景欣欣袁美玲青海师范大学化学化工学院西宁810000

为了制备出在碱性环境中具备高效能的廉价析氢电极催化剂,选择不同的沉积电位在氯化胆碱-尿素(ChCl-urea)中电沉积制备出五种Co-Fe-Gd/NF电极催化剂。通过扫描电镜(SEM)和光谱仪(EDX)对电极表面形貌、元素含量及分布情况进行表征,X射线... 详细信息

为了制备出在碱性环境中具备高效能的廉价析氢电极催化剂,选择不同的沉积电位在氯化胆碱-尿素(ChCl-urea)中电沉积制备出五种Co-Fe-Gd/NF电极催化剂。通过扫描电镜(SEM)和光谱仪(EDX)对电极表面形貌、元素含量及分布情况进行表征,X射线光电子能谱(XPS)对电极表面化学性质进行表征。结合线性扫描伏安法(LSV)、电化学阻抗技术(EIS)和循环伏安法(CV)电化学测试结果,表明-1.24 V沉积电位下制备的Co-Fe-Gd/NF-3电极具备优异的析氢催化性能,在10 mA·cm^(-2)时的过电位仅为71 mV,最小的塔菲尔斜率(45 mV·dec^(-1))与电荷转移电阻(0.28503Ω·cm^(-2))表明其具备更快的析氢反应动力学过程,电化学活性表面积(ECSA)最大为390.5,为析氢过程提供更多的反应活性位点。对电极进行循环伏安耐久性测试与计时电流法(I-t)测试,结果表明Co-Fe-Gd/NF-3电极催化剂在碱性环境中稳定性良好。

关键词：电沉积稀土合金析氢性能稳定性泡沫镍

Cu(Ⅱ)交联羧甲基纤维素水凝胶制备及对铀的吸附

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环境科学学报 2024年第3期44卷 83-94页

作者：韩珊珊陈元涛张炜荆永康周昌友王海洋青海师范大学化学化工学院西宁810008

通过简单的交联法制备了Cu(Ⅱ)交联羧甲基纤维素水凝胶(CMC-Cu)和以聚乙二醇(PEG)为造孔剂的Cu(Ⅱ)交联羧甲基纤维素水凝胶(CMC-Cu-PEG),并用于水溶液中铀酰离子(U)的去除.采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶变换... 详细信息

通过简单的交联法制备了Cu(Ⅱ)交联羧甲基纤维素水凝胶(CMC-Cu)和以聚乙二醇(PEG)为造孔剂的Cu(Ⅱ)交联羧甲基纤维素水凝胶(CMC-Cu-PEG),并用于水溶液中铀酰离子(U)的去除.采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)等技术对材料的形貌和结构进行了表征.实验结果表明,两种材料对铀酰离子均具有较好的吸附效果,吸附过程以单分子层吸附为主.25℃条件下,CMC-Cu和CMC-Cu-PEG对铀酰离子的最大吸附量分别为331.8 mg·g^(-1)和558.1 mg·g^(-1).热力学结果表明,两种材料对铀酰离子的吸附是自发进行的,温度升高有利于吸附反应.

关键词：铜水凝胶铀酰离子吸附

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非晶态多孔席夫碱的制备及碘吸附性能研究

环境科学学报 2024年第7期44卷 150-162页

作者：王海洋陈元涛张炜周昌友韩珊珊荆永康青海师范大学化学化工学院西宁810008

利用简单的水热方法制备了基于席夫碱反应的非晶态多孔有机聚合物—三聚氰胺缩合邻苯二甲醛(T-3)和2,4,6-三氨基嘧啶缩合邻苯二甲醛(T-246),使用傅里叶变换红外分析仪、热重分析仪、扫描电子显微镜等手段对材料的官能团、物相组成、热... 详细信息

利用简单的水热方法制备了基于席夫碱反应的非晶态多孔有机聚合物—三聚氰胺缩合邻苯二甲醛(T-3)和2,4,6-三氨基嘧啶缩合邻苯二甲醛(T-246),使用傅里叶变换红外分析仪、热重分析仪、扫描电子显微镜等手段对材料的官能团、物相组成、热稳定性和微观形貌等进行了表征,并研究了其对水中碘的吸附性能和行为.结果表明:准一级动力学模型和Freundlich等温模型可以较好地描述2种多孔有机聚合物对碘的吸附行为.T-3和T-246表现出优异的吸附性能,最大碘吸附量分别为1593.79 mg·g^(-1)和2132.05 mg·g^(-1).

关键词：多孔有机聚合物席夫碱水热碘吸附吸附性能

退役NCM333正极材料热化学还原转化过程研究

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中国材料进展 2024年第5期43卷 369-373,407页

作者：闫姝璇刘洪博陈湘萍杨鹰周涛中南大学化学化工学院湖南长沙410083 湖南师范大学化学化工学院湖南长沙410081

锂离子电池日前的爆发式增长使之将在未来的3~5年内面临大量的“退役”问题。退役锂离子电池尤其是退役正极材料的高效、可持续的回收利用,是实现新能源产业碳达峰和碳中和目标的关键。主要研究了玉米秸秆对退役正极材料LiNi_(1/3)Co_(1... 详细信息

锂离子电池日前的爆发式增长使之将在未来的3~5年内面临大量的“退役”问题。退役锂离子电池尤其是退役正极材料的高效、可持续的回收利用,是实现新能源产业碳达峰和碳中和目标的关键。主要研究了玉米秸秆对退役正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)(NCM333)中有价金属的热化学还原过程,通过调控转化高价金属,选择性回收金属盐及单质,避免传统回收过程中化学试剂的添加,同时利用退役正极材料中的过渡金属特性,对玉米秸秆进行催化重整产气。使用X射线衍射仪、X射线光电子能谱等仪器分析热解后的正极材料和玉米秸秆,结果表明,玉米秸秆热解、气化产生的还原性气体和生物碳破坏了正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)中的高价金属—氧键,降低Ni,Co和Mn的金属价态,同时将Li转化为Li_(2)CO_(3)。不同的热解温度得到了不同的热解产物,较高的温度更易得到Ni-Co合金及MnO。热解还原过程中正极材料中的过渡金属对玉米秸秆热解来说是良好的催化剂,可以降低热解反应的所需温度,提升碳热反应的可能性,从而实现“废物+废物=资源”的目的。该工艺可以在不外加还原剂的情况下高效、高选择性和无污染地梯度回收有价金属,不仅提供了一条绿色可持续发展的退役锂离子电池回收路径,也为生物质的催化重整提供了一种成本低廉的催化剂的选择。

关键词：退役锂离子电池生物质裂解热化学过程有价金属选择性分离

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