偏最小二乘变量筛选法在毒品来源分析中的应用

提出了一种新的偏最小二乘变量筛选方法,该方法利用PLS回归建模过程中的一些信息,删除一部分冗余的或对建模影响不大的变量来简化、优化预报模型。用此方法结合变量扩维方法处理云南昆明、思茅、西双版纳3个来源地缴获的244个海洛因样本的ICP-MS数据时,与传统的算法比较,模型的判别准确率得到大大提高,达到95%以上。且所得到的模型含变量少,很容易分析或解释各变量对模型的影响。因此该方法可用于对毒品来源有效的识别或鉴定。

S-型分级多孔CdS/UiO-66光催化剂的构建实现4-硝基苯胺的高效还原

金属有机框架(MOFs)材料因其高孔隙率特性在气体吸附分离、药物传递、催化等领域具有广泛应用.近年来,将功能化纳米颗粒(NPs)封装在MOFs中的研究在催化领域引起了科学家的兴趣.其中,较大比表面积的MOFs可以为NPs的分散和固定提供理想的平台,而NPs反过来可以为催化反应引入更多的活性位点,提高催化效率.然而,MOFs本身的孔隙常局限于微孔(<2 nm),这极大地限制了NPs在MOFs孔隙中的有效封装.因此,设计并制备含有介孔(2‒50 nm)或大孔(>50 nm)的多级孔MOFs,揭示其孔径大小对复杂NPs/MOFs复合催化剂催化性能的影响具有重要意义.然而,具有不同孔径MOFs的可控制备具有巨大挑战性,MOFs孔径如何影响和调控NPs/MOFs复合材料催化活性是一个悬而未决的科学问题.本文结合金属离子刻蚀法和调控配体法设计了两种具有不同孔径(大孔和介孔)的UiO-66,并系统研究了孔径大小对CdS NPs的分布以及所形成的复合催化剂CdS/UiO-66的催化性能的影响及机制.我们首先阐明了UiO-66调控孔径后影响和修饰CdS NPs的空间分布:对于具有开放大孔结构的UiO-66纳米笼,CdS NPs倾向于自发沉积在UiO-66纳米笼内壁上.相比之下,CdS NPs则主要附着于介孔UiO-66的外表面.据此,具有大孔和介孔结构的CdS/UiO-66表现出不同的光催化性能.以光还原4-硝基苯胺反应为例,大孔CdS/UiO-66的反应速率常数是介孔和实心样品的3‒13倍,且优于许多文献报道的CdS复合材料催化剂,表明大孔结构在制备高效复合催化材料上的潜在优势.通过光吸收能力、能级结构等计算表征,该催化剂的电子空穴对传输遵循S-型异质结光催化机制;大孔CdS/UiO-66具有较高光催化活性可归因于纳米笼对NPs的限域效应,即CdS被限制在UiO-66纳米笼内,缩短了催化剂与底物之间的电子传输距离;空心纳米笼结构则保护其内部的CdS NPs免受光腐蚀的影响,进而获得较高的催化效率和循环稳定性.可见,本文提出了一种结合离子刻蚀法和调控配体法获得具有不同孔径MOFs的有效策略,阐明了调控MOFs的孔径尺寸可以影响NPs的空间分布,是制约其性能的关键因素,有望为高效催化剂的设计及催化机制的研究提供新的依据.

MCM-41分子筛的氨三乙酸功能化及对重金属离子吸附特性研究

用氨三乙酸酐对MCM-41介孔分子筛进行功能化,制备了NATT-MCM-41吸附材料,研究其对废水中Pb^(2+)和Cu^(2+)的吸附特性。XRD、TEM、FT-IR分析表明,MCM-41分子筛表面成功引入了氨三乙酸分子的氨基和酯基基团。NATT-MCM-41吸附剂投加量为1 g/L,Pb^(2+)和Cu^(2+)的初始浓度为150 mg/L,达到吸附平衡后,NATT-MCM-41对Pb^(2+)和Cu^(2+)的吸附量分别为123.5 mg/g和103.4 mg/g;NATT-MCM-41对Pb^(2+)和Cu^(2+)吸附的最佳p H范围为5.0,吸附去除率分别达到95%和90.4%;NATT-MCM-41循环5次后依然表现出良好的吸附去除性能,说明NATT-MCM-41在处理废水重金属离子方面有较好的应用前景。

铅锌尾矿制备防辐射混凝土的实验研究

将福建大田地区的铅锌尾矿用于研制铅锌尾矿水泥混合材,再用该水泥混合材与重晶石等原料制备铅锌尾矿防辐射混凝土。主要探讨了铅锌尾矿添加量对水泥混合材的强度影响,并研究了铅锌尾矿防辐射混凝土的坍落度、抗折强度和热稳定性等主要物理化学性能和防辐射性能。实验结果表明,铅锌尾矿的掺量在20wt.%(质量分数,下同)以下时,所制得铅锌尾矿水泥混合材的水泥强度等级均可达到42.5级通用硅酸盐水泥等级,且利用其制备出的铅锌尾矿防辐射混凝土防辐射性能良好。当用水量为190 kg/m^3、水泥用量为365 kg/m^3、细骨料用量为1130 kg/m^3、粗骨料用量为1844 kg/m^3时,所制得的防辐射混凝土粘聚性和保水性较好,坍落度为52 mm,表观密度为3510 kg/m^3,满足设计要求。

Bi_(2)O_(2)CO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)上活性氧物种和光活性电荷的协同作用实现5-羟甲基糠醛的选择性光氧化转化

光氧化转化可再生生物质衍生物为高附加值的化学品具有重要意义,但由于在控制氧化物种和理想的反应途径方面存在挑战,其选择性通常较低.本工作报道了利用CO_(2)气体介导的固固相变法制备Bi_(2)O_(2)CO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结构,用于光氧化转化生物质衍生的5-羟甲基糠醛(HMF)生成2,5-二甲酰基呋喃(DFF),其选择性高达98.1%,产率达882.6μmol g^(-1)h^(-1).金属碳酸盐/氧化物异质界面诱导了光活性电子和空穴的有效转移,优化了表面氧的活化,促进了·OOH和空穴的协同作用,进而可以选择性地将HMF转化为DFF.本工作表明异质界面上电子-空穴对和活性氧物种的调控有助于利用可再生原料实现可持续发展.

无表面活性剂定向一维/二维NiZn-LDH异质结实现100%高效选择性光催化CO_(2)还原

构建高度定向、有序的一维/二维异质结催化材料是解决能源和环境危机的重要途径.本工作报道了在不添加表面活性剂条件下,纳米层状双金属氢氧化物(NiZn-LDHs)可以在生长过程中自发调控其生长晶面,并通过一种非经典取向结合生长机制,形成高度定向、有序的一维/二维异质结构.定向、有序异质结结构的形成源于一维NiZn-LDH纳米针的(101)面和二维NiZn-LDH纳米片的(100)面之间的晶格匹配.定向、有序异质结结构促使一维基元在二维基元上高度分散,而高度分散的一维NiZn-LDH富含缺陷,具有较强的CO_(2)吸附和活化能力.定向一维/二维异质结强化了一维和二维基元之间的相互作用,可加速光生电子从二维基元向含活性位点一维基元的定向传输,赋予催化材料优异的可见光光催化还原CO_(2)性能(C O的产出速率达16,950μmol g^(-1)h^(-1);CO选择性高达100%).本工作展示了各向异性纳米结构材料可以自发调控其生长行为,为高效、定向、有序的异质结催化材料的设计提供了新的思路.

含双晶格氧的无定形锆掺杂锰氧化物选择性高效氧化5-羟甲基糠醛为2,5-呋喃二羧酸

晶格氧介导的氧化还原反应可以将有机物选择性氧化为高附加值产物,是实现生物质资源高值化利用的重要途径.其关键科学难题在于:如何使催化材料同时具有较低的晶格氧(O_(L))结合能以产生活性O_(L),以及较高的O_(L)结合能以保持其在催化过程中的结构稳定性.在本工作中,我们制备了无定形锆掺杂的锰氧化物(amor-Zr:MnO_(x))催化材料,并证实其同时具有高活性的O_(L)以及高稳定性的O_(L).以5-羟甲基糠醛(HMF)的选择性氧化为反应模型,amor-Zr_(0.2)MnO_(x)催化剂实现了HMF的高效选择性氧化,产物中2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的选择性高达99%,1小时内FDCA产率高达3600μmol_(FDCA)g_(cat)^(-1)h^(-1),在类似反应条件下其性能优于大多数Mn基和相关过渡金属氧化物基催化材料.实验和理论研究表明,amor-Zr:MnO_(x)的优异性能源于其同时含有两种O_(L).首先,锆提高了锰相邻的O_(L)的氧化活性,并促进了反应后氧空位对O_(2)的吸附/活化,获得活性O_(L)且同步促进催化反应中O_(L)的再生;锆相邻的O_(L)具有较低的反应活性,有利于催化材料保持结构稳定性.本工作有望为理解晶格氧的氧化机制以及高活性催化材料的设计提供思路.

金属氧化物中的氧空位:先进催化剂设计的新进展

高效、稳定的催化材料有望解决日益严峻的环境污染和能源危机问题.金属氧化物具有高稳定性、低成本以及高催化活性等优点,在能源转换和环境净化等领域有广阔的应用前景,已广泛应用于H2O裂解、CO2还原、固氮以及污染物的高级氧化等催化领域中.氧空位作为金属氧化物中普遍存在的一种内在缺陷,被证实可显著影响甚至改变材料的物理化学性质,是调控催化剂结构和催化性能的有效手段.深入了解催化材料氧空位的调节以及氧空位对催化性能的作用机制,为设计出高效金属氧化物催化剂提供重要理论基础.本文综述了近年来调控氧空位的基本原理和控制因素,介绍了氧空位的结构与催化活性的基本关系,包括如何影响材料的光吸收、电荷分离和反应物的吸附活化等,着重介绍了氧空位的形成机制及其对金属氧化物催化特性的影响.同时,我们还对多组分催化过程中,氧空位与其他类型催化组分间的协同催化机制进行了总结.最后,本文提出了材料缺陷工程在催化领域面临的机遇和挑战.

晶格匹配驱动的二氧化钛纳米线与金属有机框架的定向组装应用于可逆光致变色

开发新型光致变色(PCSS)材料,发展可擦写式光打印技术,是解决能源和环境问题的重要途径.本文报道了一种高效、可逆光致变色材料,即一种由富缺陷态超细TiO_(2)纳米线和金属有机框架材料普鲁士蓝(PB)自发定向组装形成的TiO_(2)/PB介晶材料.TiO_(2)和PB具有不同的晶体结构特征,诱导其定向组装的驱动力在于:TiO_(2)的(001)晶面和PB的(222)晶面具有相似的晶面间距,即“晶格匹配”机制.这种有序组装结构促进了TiO_(2)/PB间的电子传输,实现了紫外光照射下5秒内的快速光打印.TiO_(2)/PB光打印纸同时具有高的分辨率(∼5µm),在重复打印超过100次仍保持对比度基本不变,是已报道最好的光打印纸之一.超细TiO_(2)纳米线同时富含氧空位和钛空位,可实现可见光和太阳光打印.基于密度泛函理论计算,我们提出了一种配体介导的金属有机框架材料与无机材料的定向组装机制,为开发高效PCSS系统及其他先进材料提供了新的思路.