孔道限域催化体系对甲烷传感器响应性能的改善

针对传统甲烷催化传感器中催化剂活性低的问题,研制了一种定向氧化铝纳米管限域Pd体系的催化传感器,采用二次阳极氧化法制备三种孔径的Al_(2)O_(3)陶瓷基板,借助COMSOL Multiphysics软件仿真分析芯片的热场,通过浸渍法测试了催化元件的电压与温度响应特征。结果表明:300 nm孔径基板工作温度分布均匀,正面温度最大差距为4℃,应力最大可达223 MPa;传感器的灵敏度与温升梯度均随着孔径的增加,两者同步升高。Pd粒子限域在Al_(2)O_(3)的纳米孔道内部越多,所制作的传感器性能越好,说明该纳米管体系能够对甲烷产生高效催化反应。

负载型MoS_(2)基加氢催化剂活性相的限域构建及其加氢脱硫活性

基于对负载型NiMo加氢脱硫催化剂活性相的结构设计,以具有内径10~30 nm直通孔道的天然埃洛石纳米管(HNT)为载体,利用其“孔道空间限域效应”作为MoS_(2)活性相结构的控制基础,以硫代钼酸铵和硝酸镍为金属前驱物,采用等体积浸渍法一次浸渍工艺,通过改变金属负载量、Ni/Mo(原子比)等工艺条件制备系列双金属NiMo/HNT催化剂。通过X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM-EDS mapping)、X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对所得催化剂的结构进行表征,以二苯并噻吩(DBT)为模型化合物对催化剂的脱硫活性进行评价。结果表明:HNT载体的使用可有效控制MoS_(2)活性相尺寸,催化剂中的Mo、Ni金属组分几乎全部集中于载体的孔道内部并呈原生的亲密接触状态,同时Ni、Mo组分具有更高的硫化程度,协同效果更好;NiMo/HNT催化剂的加氢脱硫活性和加氢选择性均显著优于使用氧化铝载体的参比催化剂,其中DBT转化率最高增幅41.6%,反应速率R最大可以提升92%,加氢选择性最大可提升60%。

催化剂的孔道限域效应

限域孔道可以调控催化剂的表面电子分布和几何结构,进而影响催化剂的活性、选择性和稳定性。本文结合理论计算和实验方法,从热力学、动力学、几何效应以及电子转移等角度出发,阐明了不同限域体系中催化剂活性组分和反应分子特性的差异,揭示了限域孔道对反应物种扩散、吸附和反应等过程的影响规律,以期为催化剂的微观结构设计和反应性能调控提供借鉴。

限域石英纳米孔道实时监测点击化学反应

点击化学反应具有反应条件温和、高区域选择性等优点,被广泛应用于材料科学、药物科学、生物化学等研究领域。在单颗粒水平上,实时监测点击化学反应过程有助于揭示反应的各向异性及反应机理。本研究以具有电化学限域效应的石英纳米孔道作为传感器,对单个金纳米颗粒(AuNPs)上的点击化学反应进行了实时动态监测。在电渗流的驱动下,炔基化合物修饰的AuNPs进入孔道内部,在Cu+的催化下,AuNPs表面的炔基与金层上的叠氮基团发生点击化学反应,因此,AuNPs在孔道端部的滞留时间增长。相比于未发生点击化学反应时,反应过后“体积排阻效应”造成的阻断电流频率变大,阻断时间明显增长。因此,基于限域石英纳米孔道的分析方法为在单颗粒水平上实时动态监测化学反应提供了新的研究思路。

纳米孔道单分子检测结直肠癌MicroRNAs

MicroRNA(miRNA)可用于癌症的早期诊断、预后判断,其分析检测具有重要临床意义.结直肠癌的发生、发展与miRNA 21、miRNA 92等的异常表达明显相关.本研究设计了以poly(d T)n为引导链的DNA探针(probe)并尝试使用α-溶血素(α-HL)纳米孔道单分子检测方法检测结直肠癌miRNAs.miRNA·probe复合物分子穿过α-HL纳米孔道限域空间时,由于probe链长、序列不同导致probe-α-HL相互作用不同,miRNA 92·probe 92、miRNA 21·probe 21、miRNA 16·probe 16输出为形态、阻断时间不同的多台阶特征信号,实现了三种miRNAs的有效区分.实验证明,此方法可以用于检测血清实际样品.因此,未来有望使用α-HL构建miRNA超灵敏单分子生物传感器.