金属有机框架衍生的阳离子调控金属硫化物增强析氧反应活性

析氧反应(OER)在电化学能源存储与转化技术(例如,电解水与金属-空气电池)中扮演着至关重要的角色.OER涉及四个电子的连续转移,动力学较为缓慢,因此需要较高的过电位来驱动反应进行,这严重限制了其在电化学储能和转换系统中的应用.IrO_(2)和RuO_(2)等贵金属基催化剂资源稀缺、价格高昂,因此,开发高活性、高稳定性及低成本的OER电催化剂显得尤为重要,并且极具挑战.杂原子掺杂是一种有效提升过渡金属化合物OER电催化剂活性的策略,但是当前对其本征活性位点的识别及活性提升机制的研究仍然不足.本文提出了一种阳离子掺杂策略,通过引入金属阳离子调控多金属组分的电子结构,优化OER中间体吸附能,进而提升OER活性.通过简单的一步热解硫化钴镍双金属有机框架材料前驱体,成功制备了Ni掺杂CoS/氮掺杂介孔碳(Ni-CoS/NC)复合结构电催化剂;并采用循环伏安法研究了其电化学行为与OER性能,结合谱学研究结果与密度泛函理论(DFT)计算,从原子层面揭示了OER条件下真实活性位点及掺杂型电催化剂的活性提升机制.电化学研究结果表明,所制备Ni-CoS/NC催化剂在1.0 mol L^(-1)KOH溶液中表现出较好的OER反应活性,其在10 mA cm^(-2)电流密度下的过电位为270mV,Tafel斜率为37 mV dec^(-1).采用X射线光电子能谱、高角度环形暗场扫描透射电子显微镜与电子能量损失谱等表征方法分析了OER前后催化剂的结构变化;结果表明,在OER电位下Ni-CoS/NC催化剂由金属硫化物转变为羟基氧化物Co_(x)Ni_(1–x)OOH,Co_(x)Ni_(1-x)OOH才是OER反应的活性位点.理论结算结果表明,在Co_(x)Ni_(1–x)OOH材料中,Ni部分取代Co位点,使两种金属之间产生强烈的电子相互作用,导致Co位点带有更多的负电荷,Ni位点带有更多的正电荷,从而增强了对中间物种OOH*的吸附,提升OER活性.综上,金属阳离子掺杂调变金属活性中心的电子结构,是提高电催化剂OER活性的有效策略.过渡金属硫化物电催化剂在OER电位下发生了重构,由晶态的金属硫化物转变为非晶态的金属羟基氧化物,作为OER催化剂的活性位点.本文为低成本、高性能电催化剂设计提供了一种可行的阳离子调控策略,并且加深了对本征活性位点及活性提升机制的认识,可为电化学能源存储与转化材料的开发提供借鉴.

参仙升脉口服液对病态窦房结综合征小鼠ROS表达的影响和对HCN4离子通道的调控作用

目的:探讨参仙升脉口服液对病态窦房结综合征(SSS)小鼠窦房结线粒体活性氧(ROS)释放的影响及其对环化核苷酸调控阳离子通道蛋白亚型4(HCN4)离子通道的调控作用,探讨参仙升脉口服液改善SSS的作用机制。方法:30只C57B6小鼠随机分为假手术组、SSS组和参仙升脉口服液治疗组(SXSM组),每组10只。通过Alzet渗透压泵泵入血管紧张素Ⅱ(ANGⅡ)建立SSS小鼠模型,SXSM组小鼠给予0.2 mL·d-1参仙升脉口服液灌胃,持续28 d。观察各组小鼠心电图并分析心率,HE和Masson染色观察各组小鼠窦房结组织病理形态表现,免疫荧光法检测各组小鼠窦房结组织中ROS和HCN4水平,实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法检测各组小鼠窦房结组织中电压门控Na+通道α亚单位SCN5A、L-型电压依赖钙离子通道α1C亚基(CACNα1C)蛋白和电压依赖性钙通道α1G亚基蛋白(CACNα1G)mRNA表达水平,Western blotting法检测各组小鼠窦房结组织中SCN5A、CACNα1C、CACNα1G和HCN4蛋白表达水平。结果:与假手术组比较,SSS组小鼠心率明显降低(P<0.05),窦房结组织中细胞出现溶解坏死,未见细胞核,结缔纤维组织大量增生,窦房结组织中ROS水平升高(P<0.05),HCN4水平降低(P<0.05),SCN5A mRNA和蛋白表达水平明显降低(P<0.05),CACNα1C和CACNα1G mRNA和蛋白表达水平明显升高(P<0.05),HCN4蛋白表达水平明显降低(P<0.05);与SSS组比较,SXSM组小鼠心率明显升高(P<0.05),窦房结组织中结缔纤维组织少量增生,细胞部分坏死溶解,ROS水平降低(P<0.05),HCN4水平升高(P<0.05),SCN5A mRNA和蛋白表达水平升高(P<0.05),CACNα1C和CACNα1G mRNA和蛋白表达水平明显降低(P<0.05),HCN4蛋白表达水平明显升高(P<0.05)。结论:参仙升脉口服液能够提高心率,抑制SSS小鼠窦房结组织中ROS的释放,抑制窦房结纤维化,其机制与调控HCN4离子通道有关。

调控层状双金属氢氧化物电子结构促进氧析出反应（英文）

氢气具有能量密度高、无毒、燃烧产物无环境污染等优点,是一种极具应用前景的可再生能源.目前制氢技术主要包括天然气重整制氢、光解水制氢及电解水制氢,其中天然气重整制氢存在纯度低、成本高的缺点,而光解水制氢技术尚不成熟.电解水制氢纯度高、成本低,已成为一种比较常用且成熟的制氢方法.电解水过程是指在电解池中利用电能分解水分子并释放出氢气和氧气的电化学过程,它包含两个半反应,即阳极析氧反应(OER)和阴极析氢反应(HER).在室温下驱动析氢反应与析氧反应的理论电位分别为0与1.23 V.但是,在实际电解过程中需要额外的电位(过电位)去激活和克服原始反应能垒,因此,尽可能的降低电解水的过电位是氢能广泛应用的必要条件.过渡金属化合物,特别是层状双金属氢氧化物(LDHs),由于其独特的二维层状结构和组成元素可灵活调变等特性,被认为是最具发展前景的电催化剂之一.但LDHs较差的电子导电性和较厚的板层结构极大的限制了其作为氧析出电催化剂的大规模应用.本文总结了LDHs作为OER电催化剂的研究进展,重点介绍了不同阳离子、不同阴离子、缺陷工程、各类插层阴离子和表面改性等改变对材料表面电子结构的影响机制.本文首先介绍了电解水析氧反应在不同电解液中的反应机理,讨论了析氧反应在动力学和热力学过程的主要障碍.通过对大量文献的归纳,综述了近年来通过调控LDHs的电子结构增加其活性位点数目、增强活性位点的本征活性,进而提高其OER催化性能的研究成果和最新进展,重点探讨了阳离子调控、阴离子调控、缺陷工程、插层阴离子调控和表面改性等调控方式对LDHs电催化剂OER性能的影响,总结了各种电子结构调控及其对电催化性能的影响.通过分析不同价态阳离子、阴离子对催化活性位点的电子结构影响,不同层间插层阴离子对催化剂层间距的影响,不同类型缺陷带来的微观结构和表层电子结构变化及表面改性带来的表层电子状态,亲疏水性的区别等实验现象,总结了层状过渡金属氢氧化物OER性能提升的策略.此外,本文还做了在LDHs的催化性能调控方面的挑战和展望,对未来开发和设计高效的OER电催化剂提供了崭新的思路.

阳离子气道吸入线性调控疗法可减少过敏性哮喘病人的气道炎症

2012年5月21日,Pulmatrix生物技术公司公布了其研发的治疗呼吸系统疾病的新疗法——阳离子气道吸入线性调控疗法（iCALMTM）的临床研究结果。

A_(2)InCl_(5)·H_(2)O∶Sb^(3+)(A=Cs,Rb,K)的荧光特性

自陷激子发光是金属卤化物钙钛矿荧光材料中一种常见的发光行为,晶格的变形能力对其自陷态发光有显著影响.以Sb^(3+)掺杂的0维无机钙钛矿A_(2)InCl_(5)·H_(2)O(A=Cs,Rb,K)为研究对象,利用X射线衍射、荧光光谱以及拉曼光谱等手段对其表征分析,研究阳离子半径变化导致的[InCl_(5)H_(2)O]^(2-)/[SbCl_(5)H_(2)O]^(2-)八面体变形对荧光特性的影响.研究结果表明,当阳离子半径减小时,材料的晶面间距变小,带隙增大,激发光谱发生蓝移.同时,材料的电声耦合作用增强,非辐射复合过程增强,斯托克斯位移增大,谱线增宽,光谱发生红移,光致发光量子产率降低.研究结果对钙钛矿自陷态发光的调控提供了有效途径.