基于喹喔啉和吡啶并吡嗪及咔唑和二苯胺衍生物电子给体-受体结构荧光材料的合成和光电性能

通过α-二酮与邻苯二胺、吡啶二胺缩合反应,构建了喹喔啉和吡啶并吡嗪衍生物作为电子受体,分别以二苯胺、咔唑衍生物为电子给体,合成了4个具有电子给体-电子受体结构的氮杂环荧光材料F1~F4。通过低温荧光/磷光光谱、荧光寿命测试,结合密度泛函理论计算可知,F1~F4均为荧光小分子。室温荧光光谱结果表明,利用电子给体和受体的电子效应不同可以调控材料的发光颜色,其中三苯胺相对于苯基咔唑的供电子能力更强,表现为F1比F2、F3比F4红移现象更加明显;而吡啶并吡嗪具有多氮的缺电子结构,与喹喔啉相比共轭程度增加,导致F3比F1、F4比F2发生的斯托克斯位移数值增大。总之,F1~F4的甲苯溶液最大荧光光谱发射峰位于529、464、568和507 nm,荧光寿命分别为12.21、2.61、9.76和6.03 ns,荧光量子效率最高可达98.2%,具有良好的发光性能。将F1~F4发光材料掺杂在主体材料中制备了有机电致发光二极管DF1~DF4。所得器件DF1和DF3性能更好,最大电流效率分别为13.38和11.98 cd·A-1,且最大外量子效率分别达到4.8%和4.5%。

基于污水同步脱氮除磷的反硝化聚磷菌的研究与展望

与传统的好氧除磷技术相比,反硝化除磷具有节约碳源、一碳两用、减少污泥产量等优点。综述了反硝化脱氮除磷过程中的主要功能微生物反硝化聚磷菌的培养、分离筛选、电子受体利用等研究的相关进展,总结了近年来研究中常见的反硝化聚磷菌,并对其未来的发展前景做出展望。

EDA复合物介导的光催化合成全氟取代异喹啉二酮

本文开发了一个由电子供体受体(EDA)复合物介导、可见光诱导合成全氟取代异喹啉二酮骨架的反应。该反应无需过渡金属光敏剂催化,反应条件温和,具有绿色环保、清洁高效的特点。

基于2-氰基吡啶电子受体的热激活延迟荧光材料

合成了4种以2-氰基吡啶为电子受体的发光材料,考察了不同电子给体对材料发光性能的影响.研究结果表明,化合物5-(10H-吩噻嗪-10-基)吡啶腈(PTPN)的单晶结构中,吡啶环之间的分子间氢键及吩噻嗪基团之间的C-H···π分子间相互作用使吡啶环与噻吩基团之间形成共平面的构型,导致其发光由薄膜中的520 nm蓝移至400 nm.4种化合物在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜中的发光波长在434~520 nm之间.化合物5-(10H-吩噁嗪-10-基)吡啶腈(PXPN),PTPN和5-[9,9-二甲基吖啶-10(9H)-基]吡啶腈(DAPN)的光致发光量子效率(PLQY)在0.17~0.57之间,具有热激活延迟荧光(TADF)发光性质,延迟荧光寿命在4.1~5.3μs之间,单重态/三重态能隙(ΔEST)在0.045~0.069 eV之间.化合物5-(3,6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)吡啶腈(BCPN)的PLQY为0.91,发光寿命为12.4 ns,为荧光发射.电致发光器件性能测试表明,4种材料均发射绿光,其中DAPN的综合器件性能最佳,掺杂器件的最大亮度可达2855 cd/m^(2),峰值电流效率(CE)、功率效率(PE)和外量子效率(EQE)分别为37.6 cd/A,12.6 lm/W和10.4%.基于化合物BCPN的器件形成了高效的电致激基复合物,器件的最大亮度可达2367 cd/m^(2),峰值CE,PE和EQE分别为29.3 cd/A,11.5 lm/W和9.4%.该研究表明,氰基吡啶受体能形成稳定的分子间氢键,可用于TADF材料的开发.

光诱导基于EDA机理构建S-芳基黄原酸酯新策略

黄原酸酯类化合物作为药物化学、农业化学、材料化学中重要的组成部分,一直备受化学家们的关注.寻找简单、高效合成S-芳基取代黄原酸酯的方法引起了研究者广泛的关注.报道了一种可见光诱导下基于硫负离子与噻蒽盐间的EDA(电子供体受体)过程实现C-S键构建的新策略.在温和无金属的条件下,以中等至优良的收率得到了一系列S-芳基黄原酸酯,克级实验与日光实验证明了反应的应用潜力,为黄原酸酯类化合物的合成提供了一种新思路.

苯乙烯阻聚剂的研究及应用进展

随着我国环境保护政策的日益严格,优化、更新替代苯乙烯行业的阻聚剂是关注的热点之一。本文主要从聚合反应的抑制机制等方面综述了硝基苯酚类、醌类、酚类、羟胺类、芳胺类、吡啶类及多硝基型化合物及其复配阻聚剂的研究进展,重点分析苯乙烯阻聚剂特点、研究及应用现状。结果显示,高效复配阻聚剂具有绿色环保、低氮排放、化学性质稳定、毒性低、剂量小和成本低等优点,它是苯乙烯生产中安全环保、长周期稳定运行、绿色生产的关键之一。

非富勒烯电子受体多尺度分子聚集体

有机太阳能电池的光活性层由p型电子供体和n型电子受体构成.这些有机半导体分子的共轭结构和杂元素使其分子间存在强非共价键作用,易于自组装形成分子聚集体,展现出与单个分子截然不同的光电性能,更决定了太阳能电池光吸收、激子解离和电荷传输等光电转换过程.本文介绍了n型非富勒烯电子受体材料在分子及微纳尺度下的多级聚集体形态,包括强结晶性非富勒烯受体的堆叠、成核、结晶机制与抑制手段,以及弱有序非富勒烯受体无规聚集及有序性提升策略.最后,重点讨论了非富勒烯电子受体纤维化的研究进展及关键技术,并对未来高性能非富勒烯电子受体的结构设计和聚集调控进行了总结和展望.

烷基链支化位点对全稠环小分子受体聚集的影响

全稠环分子是一种具有优异稳定性的新型电子受体材料,可应用于有机太阳能电池.本文设计了2个具有不同吡咯单元上烷基链支化位点的全稠环小分子受体FM5与FM6,并研究了烷基链的支化位点对全稠环分子的光电性质和分子堆积性质的影响.与具有2号支化位点烷基链的FM5相比,具有3号支化位点烷基链的FM6展示出蓝移的吸收光谱和更高的结晶性.由于2号支化位点的烷基链具有更大的空间位阻,FM5在共混膜中表现出适宜的分子聚集行为,进而形成良好的共混膜形貌.将FM5作为受体制备有机太阳能电池器件,可以实现9.03%的能量转换效率,高于FM6(6.67%),这归因于合适的共混膜形貌.研究结果表明,侧链工程是调控全稠环分子聚集、结晶以及共混膜形貌的有效策略.

可溶液处理镓萘酞菁酰亚胺类电子受体材料合成与表征

设计、合成了5个酰亚胺镓萘酞菁电子受体(Cl-GaNcTI、OH-GaNcTI、R_(3)SiO-GaNcTI、F_(5)PhO-GaNcTI和QLO-GaNcTI),并将其作为受体材料应用于制备体相异质结有机太阳能电池。在波长300~1100 nm范围内,5种受体材料具有较强的近红外吸收,最大消光系数高达6.18×10^(5)L/(mol·cm),较低的最低未占据分子轨道(LUMO)能级(-3.9 eV)和良好的热稳定性(热分解温度T_(d)>320℃),在萘酞菁轴向上引入长链取代基能够有效地减弱分子聚集性,均可用作体相异质结有机太阳能电池的受体材料。

电子受体/供体生物滤柱填料对微污染水的脱氮除磷研究

通过运用锰砂、黄铁矿及PHBV等功能性填料,构建以特定方式分层填充的生物滤柱(BF-MP)和对照组滤柱(BF-MN、BF-PP、BF-CK),为实现硝化-反硝化处理微污染水提供新方式。探究不同条件下氮转化效果,分析不同形态的氮及磷沿程变化,探索氮磷去除途径。结果表明,脱氮效果受水力停留时间(HRT)、温度(T)影响,延长HRT或提高温度出水总氮降低,BF-MP硝氮去除率可达100%。沿程变化表明,NO_(3)^(-)-N主要在黄铁矿和PHBV混合填充区通过反硝化过程去除。BF-MP在HRT=12 h T=20~25℃时,脱氮除磷性能均较好,总氮去除率达到79.87%,磷酸根去除率达到75.19%,且长期运行出水稳定,具有良好的应用前景,为生物滤池及人工湿地的设计运行提供新思路。

厌氧甲烷氧化及其影响因子的研究进展

厌氧甲烷氧化(anaerobic oxidation methane, AOM)对降低全球甲烷排放具有重要意义,是当前生物地球化学循环的研究热点之一。基于此,综述了以不同电子受体参与的AOM反应,包括硫酸盐还原型厌氧甲烷氧化、反硝化型厌氧甲烷氧化和金属离子型厌氧甲烷氧化,对参与不同类型AOM的相关微生物种类及代谢途径进行梳理,重点总结影响因子包括甲烷浓度、氧化还原电位、温度、pH值及盐度对AOM的影响,最后展望了应拓宽研究区域,探寻更多参与AOM的电子受体及其他反应耦合体系,以期为进一步研究甲烷氧化过程在碳、氮、硫及金属离子生物地球化学循环中的重要意义提供参考。

海洋菌群厌氧生物降解环己甲酸特性研究

环烷酸是一类具有较强毒性的环境新污染物.目前,环烷酸生物降解研究主要集中在陆地和好氧环境,而海洋环境中环烷酸的厌氧生物降解鲜有报道.利用富集的海洋微生物菌群,考察了环己甲酸在不同条件下的厌氧生物降解特性,并通过16S高通量测序对微生物群落结构和功能进行了分析.结果表明:共底物葡萄糖和乙酸钠会抑制环己甲酸的厌氧生物降解;硝酸钠(200 mg/L)可提高环己甲酸厌氧生物降解速率约70%,并在100 mg/L亚微米磁铁共存下进一步提高反硝化降解效率约44.5%,降解过程均符合准一级动力学反应.变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门为优势菌门;弧菌属、交替单胞菌属和梭菌属为优势菌属.此外,细胞膜转运及能量、碳水化合物和氨基酸代谢通路有显著富集.研究拓展了环烷酸在海洋环境中的生物转化行为,并为海洋环境中环烷酸厌氧生物修复提供了启示.

污水处理系统氧化亚氮削减与资源化利用的研究现状与展望

介绍了污水处理系统中脱氮过程中N_(2)O的生成途径、排放机制和影响因素,并评估了基于减量化措施的排放策略对N_(2)O削减效果的影响。目前,研究主要集中在控制曝气与碳源投加策略等工艺条件以减少N_(2)O排放。随着污水资源化利用的发展,还阐述了N_(2)O主流能源回收利用工艺的研究进展,以CANDO工艺为代表的定量调控生成气体策略。对N_(2)O资源化应用的新型技术进行了展望,并探讨了以N_(2)O为电子受体参与聚羟基脂肪酸酯合成,将其进一步应用于生物质合成利用策略的可行性,为实现N_(2)O的控制减排和资源化利用提供了新的思路。

非对称稠环光伏电子受体

近几年,受益于稠环电子受体材料的蓬勃发展,有机太阳能电池的能量转换效率从富勒烯时代的12%迅速提高到非富勒烯时代的20%.其中,非对称结构的分子设计策略发挥了重要作用.本文按照稠环骨架、末端基团和侧链3种非对称分子设计策略,综合评述了非对称稠环电子受体的研究进展,并讨论了其中的结构-性能关系;最后,对非对称稠环电子受体的未来发展进行了展望.

侧链修饰的新型非稠环电子受体的合成及性能研究

以(4-(2-乙基己基)噻吩-2-基)三甲基锡和二丁基(4-辛基噻吩-2-基)(戊基)锡为原料,通过Stille偶联反应,ilsmeier-Haack反应和Knoevenagel缩合反应合成2种新型非稠环电子受体LC8(直链)和BC8(支链),其结构经过 ^(1)H NMR, ^(13)C NMR和MS表征。通过UV-Vis, CV, J-V 和EQE研究LC8和BC8受体分子的光学性质和光电性能。结果表明:LC8和BC8在氯仿溶液中的吸收相近,在聚集体中,BC8的吸收呈现显著的红移,拓宽了分子的吸收,捕获了更多的光子;BC8受体分子的LUMO能级和HOMO能级提升;PM6 ∶ LC8和PM6 ∶ BC8器件的光电转换效率分别为7.01%和10.92%,在340~860 nm具有相对广泛的光响应,支链侧基的引入使器件性能发生明显提高。

近红外非富勒烯受体材料在有机太阳电池中的研究进展

有机太阳电池(OSCs)因具有质轻、可制备柔性、半透明器件等独特优势,在光伏建筑、新能源汽车及农业等领域中具有广阔的应用前景。近几年,通过优化给体和受体材料匹配,有机太阳电池的效率不断取得新突破。其中,近红外非富勒烯受体(NIR NFAs)材料由于在近红外区域具有较强的光子吸收能力,使光伏器件能产生很高的光电流,成为了目前的研究热点。综述了近红外非富勒烯受体材料在有机太阳电池中的研究进展,探讨了近红外非富勒烯受体材料的分子设计策略,分析了材料结构与性能之间的构效关系,介绍了该材料在三元和叠层有机太阳电池中的应用潜力。最后,从材料稳定性和制备成本两方面对未来近红外非富勒烯受体的设计进行了展望。

以铁盐和硫酸盐作为电子受体的厌氧氨氧化研究进展

厌氧氨氧化技术因其无需额外投加有机物和低能耗等优点被认为是替代常规生物脱氮的主要工艺之一。但是由于实际废水中缺少亚硝酸盐作为电子受体,导致厌氧氨氧化及其组合工艺的实际应用受到了阻碍。除了增加亚硝酸盐电子受体外,找到厌氧氨氧化细菌可利用的其他电子受体也是一种解决方法。综述了以3价铁为电子受体的厌氧铁氨氧化(Feammox)和以硫酸根为电子受体的硫酸盐型厌氧氨氧化(SRAO)的研究进展,以及两种工艺和其他技术进行耦合的情况,通过对两种不同电子受体研究进展的介绍,旨在找到打破亚硝酸盐电子受体的限制瓶颈,从而大大提高脱氮效率。最后对二者的未来发展进行展望。

厌氧氨氧化电子受体的研究

研究发现，除已经证实的硝酸盐外，常规生物反硝化反应的两种中间产物亚硝酸和Ｎ２Ｏ也能用作氨厌氧氧化的电子受体；厌氧氨生物氧化的主要产物为Ｎ２．

垃圾渗滤液污染羽在地下环境中的分带现象研究

通过土柱实验研究垃圾渗滤液污染物在地下环境中降解的生物地球化学作用和分带现象,并对污染前后土壤中的Fe3+、Fe2+、氧化容量(OXC)和还原容量(RDC)等的变化进行分析.结果表明,垃圾渗滤液污染羽中出现了4个顺序氧化还原带,微生物在每个带所利用的最终电子受体是不同的,分别为CO2、Fe3+、NO-3和O2,相应地依次称为产甲烷带、铁还原带、NO-3还原带和氧还原带;各带的标志性物质HCO-3、Fe2+、NO-2和DO的最高值分别为10 353 mg/L、13.61 mg/L、0.097mg/L和5.8 mg/L;土壤的OXC依次不断增大,产甲烷带最小为14.18μmol/g,氧还原带最大为24.45μmol/g;RDC则依次不断减小,产甲烷带最大为224.84μmol/g,氧还原带最小为140.22μmol/g.随着污染的不断加剧,土壤矿物中的Fe3+在生物地球化学作用下被还原为可溶的Fe2+,部分进入水体,另一部分则沉积下来.因此氧化还原带的作用机理研究对垃圾污染场地的原位修复和风险评价具有重要意义.

反硝化聚磷菌的脱氮除磷特性研究

为研究反硝化聚磷菌的脱氮除磷特性,对接触氧化、SBR、A/O、A2/O和双污泥系统的活性污泥做了好氧吸磷和缺氧吸磷的静态烧杯试验,单独考察了双污泥系统的污泥在厌氧条件下以不同碳源为底物和在缺氧条件下以NO3-为电子受体的释/吸磷特性。结果表明,SBR、A2/O、双污泥系统的污泥在好氧和缺氧条件下均有很好的吸磷效果,其中双污泥系统污泥的缺氧吸磷速率和反硝化速率最大。而且在缺氧条件下,当NO3-充足时其浓度对吸磷效果影响不大,吸磷速率为7.52 mgPO43--P/(gMLVSS.h),反硝化速率为9.74 mgNOx--N/(gMLVSS.h)。在厌氧条件下,以蔗糖为碳源的释磷量最小,释磷速率亦最低,而以CH3COONa为碳源的释磷量和释磷速率均最大,释磷速率为4.2 mgPO43--P/(gMLVSS.h)。