二氧化钛/金属有机骨架复合材料的制备及其应用

金属有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)由于具有可调控的孔道、高比表面积和孔隙率等特点,在药物运载、气体吸附和分离、传感、发光、催化以及质子传导等领域备受青睐,但MOFs普遍具有较大的带隙以及相对较低的电荷分离效率.二氧化钛(Titanium dioxide,TiO_2)作为半导体材料之一,有高耐用性、低成本、低毒、超亲水性和化学稳定性等特点,在光催化领域具有十分广泛的应用,但本身也存在着一些问题,如粒径小、带隙宽、电子-空穴对复合率高.两种材料的缺点限制了它们在光催化以及其他领域的应用.二氧化钛/金属有机骨架复合材料(TiO_2/MOFs composites)作为新型复合材料,兼具二者优点,可以有效弥补二者缺点,在解决环境、能源问题等方面具有十分广阔的应用.本文基于四种典型结构的二氧化钛/金属有机骨架复合材料,即TiO_2生长于MOFs表面、MOFs包裹在TiO_2表面、MOFs与TiO_2夹心型结构以及TiO_2生长在MOFs孔道内,介绍了二氧化钛/金属有机骨架复合材料的合成方法以及该类复合材料在光催化等领域的应用,总结了不同合成方法对于性能的影响,提出了复合材料在应用上存在的不足,并对复合材料的未来发展进行了展望.     

ZIF-67制备的磷掺杂碳催化剂及其氧还原性能

开发高效、廉价的碳基氧还原(ORR)催化剂是质子交换膜燃料电池等先进能源系统商业化应用的关键。以金属有机框架材料ZIF-67为原料,通过热处理、磷掺杂等过程得到高性能的ORR催化剂。该催化剂对ORR具有优异的催化性能,相较于商业Pt/C催化剂,其具有更高中部电位(Half-wave potential)。与此同时,该催化剂还具有非常好的甲醇耐受性与稳定性,并对四电子催化过程具有非常高的选择性。     

含5-氟尿嘧啶稀土磷钨酸盐诱导细胞凋亡作用研究

 多金属氧酸盐作为一种无机金属-氧簇化合物,在抗肿瘤、抗病毒等药物化学领域引起广泛关注。研究了以下5种含5-氟尿嘧啶稀土磷钨酸盐K₉（C₄H₄FN₂O₂）₂La（PW₁₁O₃₉）₂·18H₂O,K₉（C₄H₄FN₂O₂）₂Ce（PW₁₁O₃₉）₂·23H₂O,K₉（C₄H₄FN₂O₂）₂Nd（PW₁₁O₃₉）₂·25H₂O,K₉（C₄H₄FN₂O₂）₂Sm（PW₁₁O₃₉）₂·11H₂O和K₉H（C₄H₄FN₂O₂）Eu（PW₁₁O₃₉）₂·11H₂O（FLnPW,Ln=La、Ce、Nd、Sm、Eu）对HeLa细胞凋亡和周期的影响,以5-氟尿嘧啶为阴性对照,同时比较了含5-氟尿嘧啶磷钨酸盐K11C₄H₄FN₂O₂（PW₁₁O₃₉）·7H₂O（FPW）及磷钨酸H₃PW₁₂O₄₀（PW）的生物活性。细胞形态检测表明,化合物作用于HeLa细胞后均出现明显凋亡形态特征,细胞核染色质呈高度浓缩和边缘化现象（PW除外）。流式细胞周期检测表明,化合物作用后HeLa细胞均出现S期阻滞,与5-氟尿嘧啶相比,FPW作用后S期阻滞增强,而FCePW、FNdPW和FEuPW组同时出现S期和G₂/M期阻滞。流式细胞检测表明,化合物诱导HeLa细胞发生凋亡（PW除外）,且诱导凋亡活性顺序为FLnPW > FPW > 5-氟尿嘧啶。Caspase 3检测表明,化合物作用后Caspase 3活性增强（PW除外）,活性顺序与凋亡活性顺序相同,其中FCePW组和FEuPW组Caspase 3相对活性显著增强。实验结果表明,所考查化合物（PW除外）能诱导细胞周期阻滞、诱导凋亡活性以及激活Caspase 3,且FLnPW的活性均高于FPW和5-氟尿嘧啶,而PW只能使肿瘤细胞发生坏死,说明5-氟尿嘧啶和稀土元素对化合物的抗肿瘤活性发挥关键作用,FLnPW可能是通过诱导细胞周期阻滞以及激活Cas-pase 3细胞凋亡通路,实现显著抑制HeLa细胞增殖。     

基于有限元的高压法兰密封性能研究

利用ANSYS软件建立了高压法兰接头的有限元模型,对影响法兰接头连接性能的因素进行了研究。重点分析了摩擦系数、螺栓预紧力、螺栓预紧力不均匀对高压法兰密封性能的影响。结果表明,随着摩擦系数增加,高压法兰的密封性能先减弱后增强,在f=0.2时金属垫环的接触应力最小,密封性能最差。螺栓预紧力越大,高压法兰的密封性能越好;预紧力大于80k N时,金属垫环将发生塑性变形。不同的螺栓预紧力不均匀的方式,对高压法兰密封的影响程度不同。     

有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池的研究进展

2009年CH3NH3PbI3太阳能电池问世,因其具备制备工艺相对简单、光电转换率高等优点,引起了国内外研究者极大的关注.近几年,有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池发展迅速,光伏性能不断得到提高.然而CH3NH3PbI3电池器件受钙钛矿材料本身禁带宽度的限制,对太阳光的吸收光谱不够宽,并且其重要组成部分的Pb元素,具有一定毒性.因此制备带隙更窄、环境友好及化学稳定性好的有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池具有重要的应用价值.本文评述了以寻找Pb的替代元素、提高入射光吸收效率、改善太阳能电池光伏性能为目标所进行的钙钛矿材料禁带宽度调控方面的研究成果,比较了有机、无机空穴传输材料和无空穴传输材料钙钛矿太阳能电池的光伏性能,讨论了界面结构在电子和空穴输运过程中的重要性.介绍了目前在CH3NH3Pb I3及类似有机金属卤化物钙钛矿材料的原子结构、能带结构和禁带宽度等理论研究方面的进展,讨论了常见计算方法的优缺点和需要注意的问题,为开展有机金属卤化物钙钛矿的理论研究提供了思路.最后提出该领域目前存在的问题以及对未来的展望.     

金属与金属氧化物界面第一性原理计算研究方法及其应用

主要结合作者多年的研究实践,简要而系统地介绍了第一性原理计算应用于金属与金属氧化物界面问题的研究思路和方法;并以金属基复合材料Cu/(Al2O3)p的内氧化原位制备为研究实例,介绍了第一性原理界面热力学与扩散动力学的结合,可以在界面层次上实现对材料微观结构形成和演变的预测,从而为材料的制备实践提供理论指导。     

一种基于计算相关系数的成分相近金属材料的超声辨识方法

以3种成分相近金属材料作为试样,提取10 MHz的高频超声波脉冲在材料内部一定深度处传播时所产生的散射信号.截取相邻两段时域信号,经FFT变换后得到相应的幅度谱和衰减系数谱,再对不同材料的衰减系数谱进行相关计算.结果表明,文章提出的以计算相关系数为手段的方法,可以对成分相近的金属材料进行辨识.     

一种新型扭转金属阻尼器及其减震性能分析

为解决现有金属阻尼器应力分布不均匀的问题,设计了一种新型层间扭转型金属阻尼器,推导出初始刚度和屈服荷载表达式,并通过往复加载试验对其力学性能进行研究.根据阻尼器的试验过程建立有限元模型,分析其变形后的应力分布,对设有该扭转型耗能梁段与剪切型耗能梁段的Y形支撑结构进行了抗震性能研究.结果 表明:建立的扭转金属阻尼器力学模...     

2-呋喃甲醛缩苯甲酰腙镍、铬配合物的合成与抑菌活性

通过2-呋喃甲醛与苯甲酰肼缩合得到酰腙配体2-呋喃甲醛缩苯甲酰腙(L)。将L与NiCl2·6H2O、CrCl3·9H2O分别在乙醇与丙酮的混合溶剂中反应,采用溶剂挥发法获得2个不同构型的新型配合物NiL2和CrL3的单晶。采用元素分析、红外光谱、X-射线单晶衍射等手段对配合物NiL2和CrL3进行结构表征,配合物NiL2和CrL3均属于单斜晶系,空间群都为C2/c。NiL2属于平面四方构型,CrL3属于四角双锥构型。热重测试表明配合物NiL2和CrL3均有很好的热稳定性。采用琼脂扩散法测定了配体和配合物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的抑制活性,结果显示配合物NiL2对金色葡萄球菌有显著的抑制活性。     

超分子配位化合物及其晶态聚集体的合成、结构与功能

超分子配位化学是当今化学学科的前沿研究中最为中心和发展最迅猛的分支之一.其中晶体工程,尤其是金属一有机框架材料的合成、结构和功能,正引起国内外越来越多的化学工作者的关注和参与.本文结合本课题组的研究成果,简要总结了超分子配位晶态聚集体的自组装合成、结构和功能方面的若干规律.主要介绍了原位反应与模板合成,调控构筑基元的尺寸、形状、连接性、相互弱作用等结构策略,以及发光金属一有机框架材料的热致变色、化学传感等功能,并简要阐述了构效关系,为今后进一步研究开发光功能金属一有机框架材料提供参考.