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石墨相氮化碳基材料的缺陷调控策略及其光催化性能研究进展

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复合材料学报 2024年

作者：鹿宇刘成宝郑磊之陈丰邱永斌孟宪荣陈志刚苏州科技大学材料科学与工程学院苏州科技大学江苏省环境功能材料重点实验室江苏省陶瓷研究所有限公司苏州市环境科学研究所江苏水处理技术与材料协同创新中心苏州科技大学

半导体光催化材料已成为有效应对环境污染和能源危机关键技术的核心要素。其中，石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新兴的高效催化材料展现出了巨大的应用潜力。然而，未改性的g-C3N4存在诸如可见光响应范围有限、活性位点偏少以及光生载流... 详细信息

半导体光催化材料已成为有效应对环境污染和能源危机关键技术的核心要素。其中，石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新兴的高效催化材料展现出了巨大的应用潜力。然而，未改性的g-C3N4存在诸如可见光响应范围有限、活性位点偏少以及光生载流子复合速率高等缺点，严重制约了其实际应用。为了解决上述问题，研究人员采取了多种策略，如设计和开发异质结构、实施缺陷工程和进行形貌调控等。其中，缺陷调控因能有效地调制光催化材料的电子能带结构、延缓载流子的复合和增加表面活性位点等原因备受关注。本文阐述了缺陷修饰的类型、缺陷调控策略，最后对g-C3N4基材料的开发和光催化应用进行了总结并给出了展望。

关键词：缺陷调控光催化石墨相氮化碳调控策略半导体环境污染

光热超疏水碳黑粒子/碱改性聚偏氟乙烯-环氧树脂复合涂层的制备及性能

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复合材料学报 2024年第1期41卷 180-187页

作者：廉悦黄杉毛林韩陈朝霞张玉红湖北大学化学化工学院有机化工新材料省部共建协同创新中心湖北省功能化学品技术研究中心武汉430062

碳黑粒子(CSPS)具有纳米级的尺寸和良好的光热性能,是光热涂层材料的重要候选原料。本文通过不完全燃烧大豆油制得CSPS,以CSPS、碱改性聚偏氟乙烯(MPVDF)和环氧树脂(ER)为主要原料构建CSPS/MPVDF-ER复合涂层,并对影响复合涂层的光热性... 详细信息

碳黑粒子(CSPS)具有纳米级的尺寸和良好的光热性能,是光热涂层材料的重要候选原料。本文通过不完全燃烧大豆油制得CSPS,以CSPS、碱改性聚偏氟乙烯(MPVDF)和环氧树脂(ER)为主要原料构建CSPS/MPVDF-ER复合涂层,并对影响复合涂层的光热性能、疏水性等各种因素进行了研究。结果发现:CSPS/MPVDF-ER的拒水性能随着CSPS的加入显著提升(水接触角(WCA)>163°,水滚动角(WSA)环境的温度差ΔT=88℃)。CSPS/MPVDF-ER涂层具有较好的耐受酸、碱及紫外线性能。由来源广泛CSPS通过简单的方法制得的CSPS/MPVDF-ER涂层具有优良的光热转化效果和超疏水性能,为低成本高强度超疏水防污光热涂层的制备提供了一种新的思路。

关键词：碳黑粒子光热性能超疏水防污涂层碱改性聚偏氟乙烯环氧树脂

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用于收集低品位热的热电化学电池研究进展

中国科学：化学 2024年第6期54卷 871-891页

作者：张瑞峰俞明浩李朕陈志刚马汝广吴正颖苏州科技大学材料科学与工程学院江苏省环境功能材料重点实验室苏州215009

低品位热(<150℃)是一种丰富且广泛存在的可持续能源,但也存在分布弥散、利用率低的特点.因此,开发高效且经济的低品位热回收技术对于能源的利用有着重要的意义.近年来,一种新型的低成本低品位热富集体系——热电化学电池逐渐兴起,并引... 详细信息

低品位热(技术对于能源的利用有着重要的意义.近年来,一种新型的低成本低品位热富集体系——热电化学电池逐渐兴起,并引起研究者极大的兴趣.基于此,本综述详细总结了近十年来关于热电化学电池这一新兴能源富集体系的研究进展.本文首先介绍了热电化学电池的组成及工作原理,然后探讨了现有电池装置的主要设计类型;接着,针对如何提升电池体系的温度系数(Se)和功率密度(P),详细讨论了电解液和电极材料的研究进展;最后,介绍了电池体系在面向实际应用时的组装及设备集成方法,并展望了该研究领域未来所面临的机遇和挑战.

关键词：低品位热热电化学电池电解质电极材料设备集成

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氨氮胁迫对厌氧处理高浓度有机氮废水的影响

中国环境科学 2024年

作者：党澎泽谈新伟李祥袁砚黄勇李鹏飞冯震苏州科技大学环境科学与工程学院苏州科技大学江苏水处理技术与材料协同创新中心苏州天竣环境科技有限公司苏州科锐德节能环境科技有限公司

针对厌氧甲烷发酵(Anaerobic digestion， AD)处理含N，N-二甲基甲酰胺(N，N-dimethylformamide， DMF)的高浓度有机氮废水时释放大量氨氮，影响有机物甲烷化和氨化的问题，本文以实际制膜废水为例，探究了氨胁迫下高浓度有机氮废水... 详细信息

针对厌氧甲烷发酵(Anaerobic digestion， AD)处理含N，N-二甲基甲酰胺(N，N-dimethylformamide， DMF)的高浓度有机氮废水时释放大量氨氮，影响有机物甲烷化和氨化的问题，本文以实际制膜废水为例，探究了氨胁迫下高浓度有机氮废水甲烷化及微生物群落的动态响应，明确了氨抑制阈值，抑制形态，抑制机制和应对策略. 结果表明，氨对AD处理高浓度有机氮废水的主要氨抑制形态为游离氨(Free ammonium， FA)，抑制阈值为（145±10）mg/L，半抑制浓度为（244±10）mg/L. 在AD处理高浓度有机氮废水时，乙酸营养型产甲烷菌Methanosaeta，甲基营养型产甲烷菌Methanomassiliicoccus和Methanomethylovorans是主要产甲烷微生物. Methanosaeta和Methanomethylovorans分别在氨氮高于300 mg/L和900 mg/L时活性下降，同时产氢产二氧化碳相关功能微生物在FA高于140 mg/L时受到抑制，使含碳数大于1的小分子有机物在系统内累积，最终导致高FA条件下化学需氧量去除率降低和氨氮释放不完全. 在受到高氨抑制后，可通过调控pH的方式实现系统的恢复，但无法通过微生物驯化的方式缓解.

关键词： N,N-二甲基甲酰胺厌氧甲烷发酵半抑制浓度游离氨抑制阈值控制策略

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有机-有机界面效应的原位及非原位研究

物理化学学报 2024年第1期40卷 30-31页

作者：冀连连王现鹏张莹莹申学礼薛娣王璐王滋王文冲黄丽珍迟力峰苏州大学功能纳米与软物质研究院(FUNSOM) 江苏省碳基功能材料与器件高技术研究重点实验室江苏苏州215123 姑苏材料实验室江苏苏州215123 明斯特大学物理研究所和纳米中心德国明斯特48149 澳门科技大学材料科学与工程学院澳苏先进功能材料联合研究中心中国澳门999078

有机-有机异质结构已被广泛应用于各种有机电子器件,包括有机发光二极管(OLEDs)、有机场效应晶体管(OFETs)和有机太阳能电池等。全面理解有机-有机异质结构的界面效应,对于器件的设计和性能优化具有重要意义。然而由于有机半导体具有多... 详细信息

有机-有机异质结构已被广泛应用于各种有机电子器件,包括有机发光二极管(OLEDs)、有机场效应晶体管(OFETs)和有机太阳能电池等。全面理解有机-有机异质结构的界面效应,对于器件的设计和性能优化具有重要意义。然而由于有机半导体具有多样的化学特性以及分子间较弱的范德华力,界面电荷传输特性与有机-有机电子结构、环境气氛等密切相关。在此,我们报道了随着顶层半导体并五苯(pentacene)的沉积,并五苯/酞菁氧钒(VOPc)异质结构的原位实时电学性能监测。结果显示,异质结构晶体管的p型迁移率从0.4 cm2∙V−1∙s^(−1)下降至0.2 cm2∙V−1∙s^(−1),而n型迁移率从0.01 cm2∙V−1∙s^(−1)迅速增加至约0.9 cm2∙V−1∙s^(−1)。这种n型输运行为的增强归因于pentacene向VOPc的界面电子转移效应以及由此导致的VOPc层中陷阱态的填充。此外,非原位实验对比表明,当晶体管制备过程暴露于大气时会明显抑制这种界面电荷转移效应,导致沉积pentacene后n型输运几乎没有得到改善。薄膜形态、开尔文探针力显微镜(KPFM)和X射线光电子能谱(XPS)的结果表明,界面处存在从pentacene到VOPc的电子转移。进一步的密度泛函理论(DFT)计算表明,由于pentacene/VOPc之间较强的相互作用,pentacene往VOPc的电荷转移量约为0.15 e。此外,O_(2)/H2O的存在会抑制这种界面电荷转移效应,这与我们的实验结果一致。本研究通过原位电学表征对有机-有机界面之间的电荷转移效应给出了深入解释,有利于进一步的器件性能优化及界面效应分析。

关键词：有机-有机异质结构原位表征电荷转移效应有机场效应晶体管 O_(2)/H2O掺杂

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刺激响应性层层自组装薄膜的研究进展

高分子通报 2024年第7期37卷 893-903页

作者：何玥池王远铭苗晓帅张信潘宝军孙国华李鹏鹏马劲松侯连龙河北科技大学材料科学与工程学院河北省柔性功能材料重点实验室石家庄050018 河北省耐候性车辆密封件技术创新中心邢台054800

层层自组装技术是一种典型的薄膜制备技术,通过物质交替沉积能够制备组成、结构和厚度可精确调控的多层膜。多种功能性物种能够作为构筑单元或通过其他方式被引入到多层膜中,极大地拓展了多层膜的应用前景。刺激响应性层层自组装薄膜是... 详细信息

层层自组装技术是一种典型的薄膜制备技术,通过物质交替沉积能够制备组成、结构和厚度可精确调控的多层膜。多种功能性物种能够作为构筑单元或通过其他方式被引入到多层膜中,极大地拓展了多层膜的应用前景。刺激响应性层层自组装薄膜是一种对外部刺激具有响应性的新型聚合物薄膜,它能够对外界环境刺激的变化作出响应,表现出独特的理化性质。本文介绍了层层自组装薄膜的成膜驱动力、刺激响应方式和应用领域,概述了近年来刺激响应性层层自组装薄膜的最新研究进展,并展望了其未来发展趋势。

关键词：层层自组装薄膜刺激响应性

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基于转录组测序的苦瓜皂苷合成相关基因的鉴定和分析

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中国农业科学 2024年第9期57卷 1779-1793页

作者：戚仁洁宁宇刘静刘之洋徐海罗志丹陈龙正江苏海洋大学药学院/江苏省海洋生物资源与环境重点实验室/江苏省海洋药物化合物筛选重点实验室江苏海洋大学/江苏海洋生物产业技术协同创新中心江苏省农业科学院蔬菜研究所/江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室

【目的】皂苷是苦瓜果实苦味的主要来源，具有降血糖、抗癌等多种药用价值。鉴定和挖掘参与调控苦瓜皂苷生物合成的代谢通路及基因，为进一步深入解析苦瓜皂苷形成的分子机制提供参考。【方法】以苦瓜高代自交系GK24为试验材料，分别在... 详细信息

【目的】皂苷是苦瓜果实苦味的主要来源，具有降血糖、抗癌等多种药用价值。鉴定和挖掘参与调控苦瓜皂苷生物合成的代谢通路及基因，为进一步深入解析苦瓜皂苷形成的分子机制提供参考。【方法】以苦瓜高代自交系GK24为试验材料，分别在子房期（T1）、幼果期（T2）、商品果期（T3）和完全成熟期（T4）取果实组织，通过香草醛-冰醋酸法测定不同时期的苦瓜皂苷含量，利用转录组测序的方法鉴定差异表达基因。【结果】从T1到T4，苦瓜内源皂苷含量随着果实发育而呈现显著下降的趋势。转录组测序共鉴定到17 504个基因，在T1-vs-T2、T2-vs-T3和T3-vs-T4三组比较中，下调表达基因数量均高于上调表达基因数量。GO富集分析表明含磷复合物代谢过程、驱动蛋白复合体和2-琥珀酰-6-羟基-环己二烯-1-羧酸合成酶活性分别是生物过程、细胞组分及分子功能模块最显著富集的条目。KEGG分析显示全局与概述图谱、碳水化合物代谢和氨基酸代谢是3组比较中共同的最显著富集的代谢通路。根据表达模式可将基因划分为20个模块，其中profile 0中基因的表达量从T1到T4逐渐降低，与苦瓜果实发育过程中皂苷含量变化规律一致。从profile 0中鉴定出与苦瓜皂苷生物合成相关的基因14个，包括萜类骨架生物合成通路上的基因AAT1、HMG1、MVK、PMK、MVD2和FPS1，倍半萜与三萜生物合成途径中的基因SS12、SQE1和CPQ及后修饰酶基因CYP97A3、CYP71AN24、UGT94E5及UGT73C6。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果与RNA-seq结果一致。【结论】苦瓜果实中皂苷含量随着果实不断成熟而逐渐降低。苦瓜皂苷生物合成首先通过上游的萜类骨架生物合成（ko00900）代谢途径完成萜类皂苷骨架的积累，随后通过倍半萜与三萜生物合成（ko00909）代谢途径以及下游的氧化还原酶、糖基转移酶的修饰最终生成皂苷，本研究通过转录组测序共鉴定到14个与苦瓜皂苷生物合成相关的基因。

关键词：苦瓜转录组差异表达基因皂苷合成调控

CQDs/g-C_(3)N_(4)复合材料合成及其光催化性能的研究进展

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机械工程材料 2024年第7期48卷 1-10页

作者：刘志信刘成宝郑磊之陈丰钱君超邱永斌孟宪荣陈志刚苏州科技大学江苏省环境功能材料重点实验室苏州215009 苏州科技大学材料科学与工程学院苏州215009 苏州科技大学江苏水处理技术与材料协同创新中心苏州215009 江苏省陶瓷研究所有限公司宜兴214221 苏州市环境科学研究所苏州215007

石墨氮化碳(g-C_(3)N_(4))在新能源开发和环境修复方面具有巨大的应用潜力,但纯g-C_(3)N_(4)存在的光吸收范围小、结晶度高、光生载流子复合率高和活性位点偏少等缺点限制了其应用范围。引入碳量子点(CQDs)构建复合相,可以增加g-C_(3)N_... 详细信息

石墨氮化碳(g-C_(3)N_(4))在新能源开发和环境修复方面具有巨大的应用潜力,但纯g-C_(3)N_(4)存在的光吸收范围小、结晶度高、光生载流子复合率高和活性位点偏少等缺点限制了其应用范围。引入碳量子点(CQDs)构建复合相,可以增加g-C_(3)N_(4)的反应活性位点,加快其表面电荷的转移,抑制载流子的复合,从而提升其光催化活性。对CQDs的制备方法和原料来源,以及CQDs/g-C_(3)N_(4)复合材料的合成方法(溶剂热法、煅烧法、自组装法)和光催化性能的提升策略等方面的研究进展进行了综述,介绍了近年来CQDs/g-C_(3)N_(4)复合材料在氢气制取、污染物降解、抗菌方面的应用,最后对CQDs/g-C_(3)N_(4)复合材料的未来发展方向进行了展望。

关键词： CQDs/g-C_(3)N_(4)复合材料合成方法光催化性能污染物降解氢气制取抗菌

PVA-碳量子点复合荧光水凝胶的制备及性能研究

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湖北大学学报（自然科学版） 2024年第1期46卷 77-85页

作者：马玉林樊晓慧毛林韩崔聪聪黄巧雨陈朝霞张玉红有机化工新材料省部共建协同创新中心湖北省功能化学品工程技术研究中心湖北大学化学化工学院湖北武汉430062

荧光水凝胶因其优异的光学性能、生物相容性等优点受到广泛关注。本研究通过冻融法,将硅烷碳点(Si-CDs)与聚乙烯醇(PVA)复合,制备了一种具有pH响应性和抗菌活性的聚乙烯醇-碳量子点复合荧光水凝胶(PVA-CDs),表征了PVA-CDs水凝胶的微观结... 详细信息

荧光水凝胶因其优异的光学性能、生物相容性等优点受到广泛关注。本研究通过冻融法,将硅烷碳点(Si-CDs)与聚乙烯醇(PVA)复合,制备了一种具有pH响应性和抗菌活性的聚乙烯醇-碳量子点复合荧光水凝胶(PVA-CDs),表征了PVA-CDs水凝胶的微观结构,并研究了其机械性能、流变性能、吸水性、细胞相容性以及抗菌活性。实验结果表明,碳量子点的引入,显著改善了水凝胶的力学性能,降低了水凝胶的溶胀比。在不同的酸碱环境中,掺杂了荧光碳点的PVA-CDs复合水凝胶显示出不同颜色的荧光,证明PVA-CDs复合水凝胶具有优异的pH响应性。经PVA-CDs复合水凝胶处理的细菌培养板上形成了清晰可见的抑菌圈,表明其有良好的抗菌活性。此外,所制备的荧光水凝胶材料同时具备pH响应性、抗菌活性和细胞相容性,为开发生物医用材料提供了新的思路和重要理论依据。

关键词：荧光水凝胶碳量子点 pH响应性抗菌活性细胞相容性