尖端Pt负载纳米Au棒的制备及其催化还原4-硝基苯酚

采用种子生长法制备了长径比约为4的金纳米棒(AuNRs),并将铂负载其两端制备出尖端Pt负载的纳米Au棒(Pt-AuNRs)。采用紫外-可见分光光度计、透射电子显微镜和X射线光电子能谱等一系列常规表征手段对AuNRs和Pt-AuNRs的物化性质进行表征及分析。研究AuNRs和Pt-AuNRs作为催化剂在NaBH4存在下催化还原4-硝基苯酚(4-NP)的性能。首次提出Pt-AuNRs催化还原4-NP机制。结果表明:500-Pt-AuNRs催化剂表现出最好的催化性能,速率常数Kapp=0.383 6 min^(-1),是AuNRs催化剂的4.7倍;Pt-AuNRs特殊的异质结构以及高表面活性和稳定性,有助于BH-4在其表面的高效吸附和电子转移。

超细铂纳米催化剂的光化学合成及其催化还原硝基苯酚的应用

以乙二醇(EG)为还原剂,通过波长为395 nm近紫外光和450、650 nm的可见光照射C_(60)及K_(2)[PtCl_(4)]混合液,制备了超细铂纳米颗粒(Pt/C_(60)-E)。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)以及高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)等表征手段对Pt/C_(60)催化剂的组成及形貌进行了研究,结果表明,铂纳米颗粒在C_(60)表面分散良好,平均粒径约为2.6 nm。在催化p-NP还原实验中,在近紫外光(395 nm)照射下所制备催化剂(Pt/C_(60)-E3)表现出最高的催化活性,其速率常数k=0.12 min^(-1)。在催化剂循环实验中,多次循环催化剂仍具有较高的活性,实验证明光化学法对前驱体铂催化剂制备起到良好的作用。

荧光探针合成与可视化检测三硝基苯酚综合实验开发

根据待测物2,4,6-三硝基苯酚(TNP)的性质,以香豆素为荧光团、噻二唑为识别基团,调整共轭体系和电子流向,设计具有绿色荧光的有机小分子探针,实现特异性检测与可视化识别。引导学生深入探索化学学科的内在联系,掌握基础知识的同时了解学科领域发展。设置智能手机检测模块,将科学研究与日常生活紧密联接,拉近学生与科学研究的距离,激发学生探索创新的意识。

MIL-101(Cr)-NH_(2)负载Ag催化4-硝基苯酚加氢研究

通过水热法制备出MIL-101(Cr)-NH_(2),以MIL-101(Cr)-NH_(2)为载体采用浸渍还原法得到Ag/MIL-101(Cr)-NH_(2)催化剂。通过XRD、N_(2)-吸附脱附曲线和TEM手段对催化剂进行表征。研究了Ag/MIL-101(Cr)-NH_(2)催化4-硝基苯酚(4-NP)加氢生成4-氨基苯酚(4-AP)的性能。结果表明,3wt%Ag/MIL-101(Cr)-NH_(2)样品的催化加氢性能高于其它样品,仅用4 min可将4-NP催化加氢全部转化为4-AP。因此Ag/MIL-101(Cr)-NH_(2)催化剂具有较好的催化4-NP加氢性能。

高分散Ag/C_(3)N_(4)的制备及对硝基苯酚催化还原性能的研究

金属纳米颗粒的聚集现象严重影响了催化效率,利用简单的方法制备高分散的金属基催化剂具有一定的挑战性;首先利用柔喷雾技术在液液界面上制备了3种银配位的超分子前驱体膜,即三聚氰胺/三聚氰酸/硝酸银超分子(MC-Ag)、三聚氰胺/巴比妥酸/硝酸银超分子(MB-Ag)和三聚氰胺/三聚氰酸/巴比妥酸/硝酸银超分子(MCB-Ag);再热缩聚得到高分散的MC-Ag/C_(3)N_(4)、MB-Ag/NC和MCB-Ag/NC这3种银负载材料。在对硝基苯酚的催化还原实验中,MC-Ag/C_(3)N_(4)、MB-Ag/NC和MCB-Ag/NC表观速率常数(k_(app))分别为192.5×10^(-3)、126.8×10^(-3)和128.8×10^(-3)min^(-1);MC-Ag/C_(3)N_(4)展现出了优良的催化性能,在20 min内催化效率高达99.8%,经过5次循环后催化效果仍保持在97%以上,催化性能主要是MC-Ag/C_(3)N_(4)具有g-C_(3)N_(4)二维结构使银纳米粒子更加分散,更有利于接触更多的活性位点;同时柔喷雾技术为纳米颗粒的制备和形貌的调控提供了新的思路。

铜纳米颗粒修饰多孔氮化硼高效还原对硝基苯酚的研究

为了寻找高催化活性、环境友好、价格低廉、稳定性好的催化剂,研究金属与载体之间的协同催化效应,采用煅烧前驱体法制备了表面富含羟基和氨基的高比表面积多孔h-BN载体,通过简单的液相还原法成功地制备出粒径分布均匀的Cu/h-BN纳米复合材料,并对复合材料的组成、微观结构和性能进行表征。结果显示,铜纳米粒子的引入并未破坏多孔h-BN的二维片状结构,但比表面积及孔径均有不同程度的下降。以对硝基苯酚(4-NP)还原为对氨基苯酚(4-AP)为模型反应,考察Cu/h-BN复合材料的催化性能,当Cu含量为6%(质量分数)时,复合纳米材料具有最高的催化性能(表观反应速率常数k=4.62×10^(-2) s^(-1))和稳定性,催化活性在5个循环内基本保持不变。因此,具有高比表面积的h-BN载体负载可稳定Cu纳米颗粒,它们之间的协同催化作用使Cu/h-BN具有优异的催化活性和稳定性。此研究为今后进一步研究金属与h-BN协同催化提供了理论基础。

一种用于检测四环素和对硝基苯酚的高稳定性镉(Ⅱ)金属有机骨架

采用水-溶剂热法合成了1例金属有机骨架(MOF):{[Cd(L)_(0.5)(4,4′-bpy)_(0.5)]·H_(2)O}_(n)(1),其中H_(4)L=(1,1′∶4′,1″-三联苯)-2,2″,4,4″-四羧酸,4,4′-bpy=4,4′-联吡啶)。通过单晶X射线衍射、元素分析、粉末X射线衍射、热重分析以及红外光谱分析对配合物1的结构进行了表征。单晶结构分析表明1为三维结构,属于单斜晶系,C2/c空间群,Cd连接L^(4-)和4,4′-bpy形成二维平面结构,层与层之间通过L^(4-)连接,构筑成了三维网状结构。该MOF表现出良好的稳定性并且可以通过荧光猝灭法检测四环素(TET)和对硝基苯酚(4-NP),四环素和对硝基苯酚的检出限分别为0.15和0.062μmol·L^(-1)。此外,还研究了其荧光猝灭机理。1可成功应用于延河水样中TET和4-NP含量的测定。

纳米银-MXene/纤维素水凝胶的合成及催化还原4-硝基苯酚

本文制备了MXene/纤维素复合水凝胶,利用MXene对硝酸银的原位还原获得了一系列纳米银-MXene/纤维素水凝胶复合催化剂。采用透射电子显微镜(TEM),X-射线衍射仪(XRD),X-射线光电子能谱仪(XPS)和电感耦合等离子体光谱仪(ICP-OES)对复合催化剂进行表征。以还原4-硝基苯酚为探针反应,采用紫外可见分光光度计(UV-Vis)对还原反应进行实时监测,考察MXene含量和银负载量对复合催化剂性能的影响。随后选用最优催化剂,考察硼氢化钠用量和催化剂用量对4-硝基苯酚催化还原反应的影响。在最优反应参数下,催化剂的TOF值可达633 h^(-1),Kr可达1.02 min^(-1);并且在连续使用13次后,4-硝基苯酚转化率仍保持在98.2%。

甲酸为氢源硝基苯转移加氢合成对氨基苯酚

以UiO-66为前体,在N_(2)气氛下焙烧制备了ZrO_(2)@C,以其为载体,利用浸渍法制备了Pd/ZrO_(2)@C催化剂。以Pd/ZrO_(2)@C+SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)为催化剂,对以甲酸(FA)为氢源、硝基苯(NB)转移加氢合成对氨基苯酚(PAP)的反应进行了研究。通过表征发现,Pd/ZrO_(2)@C载体中的ZrO_(2)为四方相ZrO_(2),包埋在无定形C中。随着ZrO_(2)@C在空气中焙烧温度的升高和焙烧时间的增加,其C含量和比表面积随之下降,同时Pd颗粒尺寸变大。Pd/ZrO_(2)@C催化剂中Pd以Pd^(0)和Pd^(2+)两种形式存在,且随着C含量的减少,Pd^(0)含量增加,Pd^(2+)含量减少;当Pd^(0)含量明显高于Pd^(2+),其对PAP的选择性明显下降。在140℃、反应6h的条件下,Pd/ZrO_(2)@C-200-4+SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)具有较好的催化性能,NB转化率为63.7%,PAP选择性为42.3%。

对硝基苯酚降解产物与FK506结合蛋白相互作用分子机制

对硝基苯酚(p-nitrophenol,p-NP)作为典型内分泌干扰物,其环境污染与人体健康问题一直是环境领域的研究热点.环境中对硝基苯酚降解产物(p-NP degradation products,p-NP-DPs)与FK506结合蛋白(FK506 binding protein,FKBP5)结合形成p-NP-DPs-FKBP5加合物是p-NP-DPs产生雌激素和抗雄激素活性的主要机制.然而,p-NP-DPs与FKBP5相互作用的分子水平机制尚未引起足够的重视.本文采用分子对接技术模拟计算p-NP-DPs与FKBP5相互作用的结合能和结合面积.结果表明,p-NP-DPs与FKBP5相互作用结合面积顺序为213Å^(2)(4-硝基邻苯二酚)>200Å^(2)(p-NP)>184Å^(2)(邻苯二酚)>175Å^(2)(对苯二酚)>173Å^(2)(苯酚)>171Å^(2)(对苯醌),结合能顺序为−3.69 kcal·mol^(−1)(4-硝基邻苯二酚)>−3.76 kcal·mol^(−1)(p-NP)>−3.81 kcal·mol^(−1)(对苯二酚/邻苯二酚)>−3.83 kcal·mol^(−1)(对苯醌)>−3.91 kcal·mol^(−1)(苯酚),高频氨基酸残基为Pro221、Gly224、Glu227、Ala228、Gly282、Lys283、Tyr284、Met285和Gln286,p-NP-DPs药效团主要包括氢键供体(—OH)、氢键受体(—NO_(2)和C=O)、芳香中心(苯环)和疏水中心(C原子).p-NP-DPs理化性质对p-NP-DPs与FKBP5相互作用强度的影响主要取决于分子量和拓扑极表面积(100%)、氢键受体数量(75%)、密度(50%)和闪点(25%).本研究对认识水环境中p-NP-DPs分子水平健康效应和环境风险具有重要科学意义.

纳米银粒子的绿色制备及其对4-硝基苯酚的催化还原性能研究

本文以羧甲基壳聚糖(CMC)同时为还原剂和稳定剂制备了纳米银粒子(AgNPs),研究了反应温度、时间和CMC的分子参数(取代度和分子量)的影响。通过紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X-射线衍射(XRD)对AgNPs进行了表征。探究了不同条件下制备的AgNPs对水溶液中4-硝基苯酚(4-NP)的催化还原性能。结果表明,以不同分子参数CMC为还原剂和稳定剂均可制备平均粒径10 nm左右的球形或近球形AgNPs。通过调节反应温度、时间和CMC的分子参数可以控制AgNPs的尺寸和产量。AgNPs尺寸随还原剂和稳定剂CMC取代度的增加而增加。以粘均分子量为612.2 kDa的CMC为还原剂和稳定剂制备的AgNPs的平均粒径最小,为(5.1±1.2)nm。AgNPs对水溶液中4-NP的催化活性随其粒径的减小而增强。以平均粒径为(5.1±1.2)nm的AgNPs为催化剂时,催化反应20 min,4-NP的转化率为98.8%,反应速率常数为0.2316 min^(-1)。

化工废渣衍生多孔碳的制备及吸附去除水中对硝基苯酚

采用间苯二胺生产过程中产生的焦油废渣作为碳前驱体,采用一步法可回收氧化物模板合成策略制备了兼具高比表面积、分级孔道结构和氮氧掺杂物种的化工废渣衍生多孔碳材料,并将其应用于水中PNP的吸附去除。通过SEM、N2吸脱附测试、元素分析等表征手段揭示了制备方法对多孔碳材料结构性质的调控规律。其中,HPC-1对PNP的静态吸附容量达到445 mg/g,具有快速吸附能力。此外,HPC-1展现出良好的PNP动态吸附性能,具备较好的实际应用潜力。

环境污染物三甲基四硝基苯酚上调中性粒细胞CD64引发重症哮喘的作用研究

目的利用卵白蛋白(OVA)和环境污染物三甲基四硝基苯酚(MNP)建立小鼠哮喘模型,探讨MNP引发小鼠重症哮喘的作用。方法将24只小鼠随机分为Control组、MNP组、OVA+Alum组、OVA+MNP组四组,每组各6只。通过3次皮下致敏(Control组100μl PBS、MNP组100μg MNP、OVA+Alum组100μg OVA+2 mg Alum,OVA+MNP组100μg OVA+100μg MNP)和连续7 d的滴鼻激发(20μg OVA),以HE染色、PAS染色、Elisa等作为小鼠重症哮喘的评价指标。流式细胞术,Western Blot、RT-qPCR作为中性粒细胞CD64表达上调的评价指标。结果与Control组比较,MNP+OVA组小鼠血清OVA特异性IgE和IgG1水平升高,肺泡灌洗液中IL-4、IL-5、IL-13含量升高,中性粒细胞表达上调,CD64蛋白表达水平和mRNA表达水平也明显上调,差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论MNP可以上调中性粒细胞CD64的表达引发小鼠重症哮喘。

豆渣基掺氮碳量子点的制备及对水中对硝基苯酚的光学检测

为利用废弃豆渣,开发废弃生物质能源的有效利用方式,实现“以废治废”,本研究以水为溶剂、以富氮废弃豆渣为碳源和氮源,采用一步水热法合成豆渣基氮掺杂的碳量子点(N-CQDs),进而基于N-CQDs构建了一种用于水环境中痕量对硝基苯酚(PNP)的快速高效检测新方法。N-CQDs制备过程绿色、简单,同时采用自身供氮、供碳的豆渣制备碳量子点实现了对废弃生物质能源的开发和再利用。通过透射电镜、红外光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等表征了N-CQDs的形貌和光学特征;并探究了N-CQDs荧光传感器对PNP的最佳检测条件和检测性能。在最佳检测条件下,N-CQDs的荧光猝灭程度与PNP的浓度呈良好线性关系。此外,通过图谱重叠分析、荧光寿命衰减曲线测定与解析以及双指数模型拟合,揭示了其检测机理为内滤效应。该传感器已成功应用于自来水样品中的PNP定量检测,且具有良好抗干扰能力,为废弃豆渣再利用提供了一种思路。

氧含量和Fe(Ⅲ)对生物炭降解对硝基苯酚的影响机制

生物炭因其丰富的比表面积和独特的理化性质在污染物治理方面具有广泛的应用潜力,但其降解污染物过程受环境因素影响的机制尚不清楚.本文以松木木屑为原料制备松木生物炭(BC500),探讨了氧气和Fe(Ⅲ)离子对BC500降解有毒有机农药对硝基苯酚(PNP)的影响.结果表明,在酸性有氧条件下,BC500对PNP的降解量是无氧条件的1.35倍,这表明除了自身直接降解作用外,生物炭还能通过氧气介导生成活性氧自由基间接降解PNP.此外,通过XPS、AAS和FTIR等表征显示,在有氧条件下,不同浓度的Fe(Ⅲ)离子(2.8—280 mg·L^(-1))对BC500降解PNP均起抑制作用.这是由于Fe(Ⅲ)离子在环境pH较低时具有较强的氧化能力,通过竞争BC500传递给氧气的电子导致超氧阴离子(·O_(2)^(-))生成途径被屏蔽.而在无氧条件下加入Fe(Ⅲ)则促进了PNP降解,从0.68 mg·g^(-1) BC增加到1.79 mg·g^(-1) BC,因为Fe(Ⅲ)能增强BC500对PNP的吸附,并进一步促进其直接降解作用.结果表明,BC500施用于酸性含铁废水中时,无氧环境更利于PNP的降解,而有氧环境下Fe(Ⅲ)会抑制PNP的降解.本研究为生物炭应用于酸性含铁废水环境中的有机污染物治理提供了理论依据.

基于氮掺杂的碳点快速检测环境样品中2,4-二硝基苯酚

为快速灵敏检测2,4-二硝基苯酚(2,4-DNP),以丙二酸和聚丙烯酰胺为前驱体,通过绿色简便的一步水热法合成氮掺杂碳点(N-CDs).通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱对氮掺杂碳点的结构和光学性能进行了表征;并利用氮掺杂碳点构筑新型荧光探针检测环境样品中2,4-DNP,考察其检测效果和淬灭机理.结果表明,2,4-DNP可特异性识别并淬灭碳点的荧光,淬灭机理为内滤效应;探针的淬灭度与2,4-DNP质量浓度在0.050~10.000 mg/L范围内有良好的线性响应,检测限为0.015 mg/L;加标回收试验表明构建的方法能成功用于实际水样和土样中2,4-DNP的检测.

Fe@CeO_(2)/CN双空腔核壳磁性载金椭球催化剂及其催化还原对硝基苯酚和染料污染物

载金催化剂可在温和条件下还原性降解环境中某些有毒有害污染物,并转化为低毒性、高附加值的物质,从而促进水体污染物化学资源转化和综合利用.本文设计制备Fe@CeO_(2)/CN双空腔核壳磁性载金椭球催化剂,用于还原降解水体中对硝基苯酚和染料污染物.该催化剂先制备Fe_(2)O_(3)@CeO_(2)梭型微粒内核,采用乙二胺介导的Stober扩展法在其表面合成SiO_(2)@RF复合物,经过碳化-水热蚀刻得到具有介孔碳氮壳层的Fe_(2)O_(3)@CeO_(2)/CN椭球;采用[Au(en)_(2)]^(3+)为金前驱体的沉积沉淀-还原气氛热处理法在上述椭球中构筑较好分散度超细纳米Au颗粒,同时Fe_(2)O_(3)转化为小体积Fe颗粒并形成内空腔,得到Fe@CeO_(2)-Au/CN双空腔核壳磁性椭球催化剂.该催化剂独特的结构特征和复合组分协同增强性效应使其在还原降解对硝基苯酚和染料污染物中均表现优越的催化反应性能和循环使用性能,重复多次使用后仍保存良好的磁分离性和较好的结构完整性.

HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)催化还原对硝基苯酚和染料污染物

制备了HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)核壳中空管状复合催化剂,用于还原降解水体中对硝基苯酚(4-NP)和染料(MB,MO)污染物.采用TEM,SEM,EDS,XRD,N_(2)吸脱附,XPS等方法对催化剂微观结构和物化特征进行表征.结果表明,CeO_(2)和Co_(3)O_(4)作为内外活性层较好地分散固载Au纳米颗粒,通过界面反应构筑于埃洛石纳米管中,形成CeO_(2)/Co_(3)O_(4)叠层结构封装埃洛石载金核壳复合催化剂(HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)).该催化剂分别在3.5,8和3min内可还原去除96%以上的4-NP,MB和MO污染物,其相应的一级反应动力学速率常数(0.856,0.370,1.337min^(-1))和转换频率(10.99,1.90,2.80min^(-1))均明显优于HNTs-Au@Co_(3)O_(4),HNTs@CeO_(2)-Au和HNTs@CeO_(2)@Co_(3)O_(4)对照材料.HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)催化剂连续进行6次使用后,仍保持较高的4-NP,MB和MO污染物还原转化率(91.2%,87.3%,89.5%)和结构稳定性.独特的CeO_(2)/Co_(3)O_(4)叠层结构特征和复合组分协同增强效应有效促进了高性能催化体系的构建,极大提升了Au颗粒的催化活性和稳定性,使HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)催化剂呈现较为优异的催化效能和循环使用性能.

钴铜层状双金属氢氧化物合成及其催化还原对硝基苯酚性能的研究

开发高效催化材料降解硝基有机污染物,对于推动绿色化学和化工的发展具有重要的意义。为此,研究了水浴法合成的钴铜层状双金属氢氧化物(CuCo-LDHs)将对硝基苯酚(4-NP)催化还原为对氨基苯酚(4-AP)的反应过程;通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体光谱仪(ICP),对材料的晶体结构、表面形貌等进行了表征;同时系统性研究了催化剂用量,4-NP的初始浓度、反应温度及硼氢化钠(NaBH4)浓度对CuCo-LDHs催化还原性能的影响。研究结果表明:CuCo-LDHs在催化还原4-NP的反应中表现出较高的催化活性,且反应条件温和,产物无污染。在室温及反应时间为3 min条件下,10 mg CuCo-LDHs可将100 mL 0.10 mmol/L的4-NP有效还原,转化率可达到95%。最后对CuCo-LDHs催化还原4-NP生成4-AP的反应机理进行了分析讨论。

对硝基苯酚加氢反应影响因素研究

经过研究发现,我们对乙醇中的硝基苯酚加氢反应进行了调查,并使用Ni/硅藻土作为催化剂。我们研究了反应温度、压力和时间等因素对该加氢反应的影响。结果显示,最佳条件是:催化剂浓度在0.9~1.2%之间;保持反应温度在95~105℃范围内;维持氢气压力在1.5~1.8 MPa之间;并且需要将反应时间控制在90分钟以内。