基于硫酸根自由基的先进氧化活化方法及其在有机污染物降解上的应用

基于硫酸根自由基(SO₄^.-)的先进(高级)氧化法(AOPs)因其对新型有机污染物的高降解能力和高适应性而受到越来越多的关注。相比羟基自由基(·OH),SO₄^.-的选择性更好、还原电位更高、半衰期更长、pH范围更宽且成本更低,因而能更有效的降解污染物。SO₄^.-可由过一硫酸盐(PMS)或过二硫酸盐(PDS)等过硫酸盐(PS)通过热、机械化学、过渡金属、碳质材料、碱、紫外(UV)或电化学等方法活化产生。本文分析了不同活化方法的优缺点及其应用于有机污染物降解上的研究进展,总结了SO₄^.-降解含不同官能团污染物的三种机理(加成作用、夺氢作用和直接电子转移),并综述了SO₄^.-降解持久性有机污染物(POPs)、“伪持久性有机污染物”——药物和个人护理品(PPCPs)及有机染料三大类有机污染物的降解途径、降解产物及其研究进展,最后展望了该技术未来的研究方向。     

基于尖晶石型铁氧体的高级氧化技术在有机废水处理中的应用

随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,自然水体中的有机污染问题愈加严重。基于自由基反应的高级氧化技术(AOPs)可以高效去除水环境中残留的难生物降解的有机污染物,在催化剂的作用下,高级氧化过程方能有效生成强氧化性的自由基来降解有机污染物。尖晶石型铁氧体(MFe₂O₄(M=Zn, Ni, Co, Cu, Mn))被广泛用作高级氧化过程中驱动自由基生成的催化剂,同时强磁性及高稳定性保证其容易在外加磁场的作用下实现回收和再利用。本文主要综述了基于尖晶石型铁氧体的非均相类芬顿技术、光催化技术及过硫酸盐高级氧化技术在有机废水处理方面的研究进展,着重介绍了不同铁氧体磁性纳米材料在上述3种高级氧化技术中催化降解水体中有机污染物的作用机制以及催化性能增强的途径;最后指出尖晶石型铁氧体在高级氧化技术应用中存在的一些问题,并对其后续研究方向进行展望。     

光氧化还原催化自由基偶联合成β-氟代-α-氨基酸衍生物

通过可见光驱动光氧化还原催化, 发展了一种新颖、便利的β-氟代-α-氨基酸衍生物的合成方法. 以非金属的二氰基吡嗪衍生物(DPZ)为光催化剂, 以易于制备的N-芳基甘氨酸酯和芳基乙酸氧化还原酯为原料, 通过单电子氧化还原分别生成酯基取代α-氨烷基自由基及α-氟代苄基自由基. 经过高反应活性自由基的交叉偶联, 高产率地得到目标产物. 该方法由于氧化还原中性反应途径而无需额外的氧化剂或还原剂, 且属于绿色、可持续的有机催化合成策略.     

活化过硫酸盐原位化学氧化修复有机污染土壤和地下水

原位化学氧化 （ISCO）是近些年来国内外较为推崇的一种土壤和地下水修复技术。过硫酸盐（PS,S₂O₈^2-）具有易运输、较稳定、易溶于水和易传质等性质,能很好地适应ISCO的发展要求。它在光、热、过渡金属离子、强氧化剂和强碱性环境等活化条件下,能产生强氧化性的硫酸根自由基SO₄^·-,适用于氧化降解各种有机污染物。本文在分析活化过硫酸盐（activated persulfate,APS）氧化机理的基础上,综述了不同方式活化过硫酸盐原位修复有机污染土壤和地下水及APS协同、联用技术的应用,并就值得深入研究的问题和热点趋势进行了展望。     

聚α烯烃光催化降解的机理研究

采用光催化微反应器对铜箔表面附着的聚α烯烃进行了光催化降解处理, 利用X射线光电子能谱(XPS)、 电子自旋共振谱(ESR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等对光催化降解前后聚α烯烃的元素化学状态、 自由基和官能团进行了检测, 并探讨了光催化降解机理. 结果表明, 聚α烯烃光催化降解过程中发生了含氧基团的引入和CO₂脱附; 参加降解反应的自由基主要为羟基自由基·OH, 降解过程中—OH逐渐增多、 C—H键逐渐减少; 聚α烯烃光催化降解过程中, ·OH进攻聚α烯烃是从取代反应开始的, 首先取代的是末端的氢原子, 然后是末端羟基向醛基和羧基的转变, 最后是碳链断裂形成小分子有机物, 这一过程持续进行, 最终生成CO₂和H₂O等无机物.     

黑果枸杞叶多糖LRLP3的结构、抗氧化活性及免疫活性

黑果枸杞叶经水提醇沉, 离子交换柱层析和凝胶柱层析分离纯化, 得到平均分子量为79400的均一多糖组分LRLP3. 对该多糖的理化性质、 结构、 抗氧化活性及免疫活性的研究结果表明, LRLP3为多分支结构, 主链为(1→3)βGalp, 大部分半乳糖6位存在分支; 支链由(1→6)βGalp, (1→4)βGalp, (1→3)βAraf, (1→3)αArap, (1→5)βAraf和(1→2,4)αRhap组成, 非还原末端由αAraf, βGalp和βGlcp组成. LRLP3具有较强的还原能力, 可显著清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基、 羟自由基和超氧阴离子自由基, 有效抑制Cu²⁺/H₂O₂诱导的蛋白氧化损伤和H₂O₂诱导的细胞氧化损伤. LRLP3在体外对未经诱导和经刀豆蛋白(ConA)或脂多糖(LPS)诱导的小鼠脾细胞增殖均有促进作用.     

电-Fenton及类电-Fenton技术处理水中有机污染物

传统Fenton技术是一种广泛用于水体里有机污染物降解的高级氧化技术(advanced oxidation technologies, AOTs)。它利用Fenton试剂Fe²⁺与H₂O₂反应生成具有强氧化性的羟基自由基(^·OH),从而降解有机污染物。基于相似的机理,过渡金属离子(Fe²⁺、Co²⁺和Ag⁺等)也可与过硫酸盐反应生成氧化能力较强的硫酸根自由基(SO₄^·-),而被称之为类Fenton技术。传统Fenton技术存在Fe²⁺投加量多,产生的铁污泥多等缺点,因此,有学者将Fenton技术与电化学技术结合,使Fe²⁺在阴极得以持续再生,这就是广为关注的电-Fenton技术。同样地,类Fenton技术也遇到与传统Fenton技术相似的问题。借鉴电-Fenton技术的成功应用,基于硫酸根自由基的类电-Fenton技术应运而生。本文在介绍电-Fenton和类电-Fenton技术原理的基础上,概括了电-Fenton和类电-Fenton技术的主要类型及其改进方法,并就值得深入研究的问题和热点趋势进行了展望。     

电解芬顿法处理工业废水

高级氧化技术(AdvancedOxidationProcesses　AOP)是以产生羟基自由基(·OH)为标志。水处理高级氧化技术就是通过化学或物理化学的方法将水中的污染物直接氧化成无机物,或将其转化成为低毒的易生物降解的中间产物,其本质是利用羟基自由基氧化降解水相中的各种污染物的化学反应,是一种有效降解废水中有机污染物的方法。电解芬顿法是利用电解的方法产生Fe2+和H2O2,新生的Fe2+和H2O2立即作用产生·OH。用金属铁作阳极电解溶出Fe2+,或用三维电极,利用阴阳极的协同效应电解产生Fe2+或H2O2[1 4]。与其它AOP法相比,这种方法具有处理成…     

改性钛基PbO2电极的制备及其对COD的快速检测

通过制备Ti/α/β-PbO₂、Ti/Ag/β-PbO₂这两种含有不同中间层的钛基二氧化铅电极来探究电催化氧化技术快速测定葡萄糖模拟废水中有机物(COD)含量的可行性。为了评估两种电极的各项性能,首先采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对电极进行形貌表征,其次进行电化学性能测试包括线性伏安曲线(LSV)、塔菲尔曲线(Tafel)、循环伏安曲线(CV)以及交流阻抗测量分析。结果表明,Ti/α/β-PbO₂电极表面晶体结构更加均匀,晶粒尺寸偏小,具有更大的电活性表面积。Ti/α/β-PbO₂电极的析氧电位为1.77 V,为·OH的产生提供良好条件。在Tafel、CV测试中,Ti/α/β-PbO₂电极的交换电流密度i₀及比电容C_p分别为0.0995 A·cm^-1、0.004098 F·cm^-1均高于Ti/Ag/β-PbO₂电极,说明Ti/α/β-PbO₂电极的耐腐蚀性以及释放电子的能力优异。最终选用Ti/α/β-PbO₂电极为工作电极。Ti/α/β-PbO₂电极检测COD的最佳条件为：氧化电位1.30 V、电解时间150 s、电解液浓度0.03 mol·L^-1 硝酸钠(NaNO₃)。电化学法与比色消解法测定COD的相关系数可达0.9909,同时具有良好的重现性与相关性,COD的检测范围为0 mg·L^-1 ~ 500 mg·L^-1。在误差允许的范围内可以替代标准的重铬酸钾法,为实现COD的在线快速检测提供参考价值。     

新型二氧化铅阳极电催化降解有机污染物的特性研究

通过XRD、SEM等表征,以酚类化合物为目标污染物,研究了经改性的新型含氟β-PbO2阳极电催化氧化污染物的特性.结果表明,该电极对酚类有机污染物的降解显示了良好的电催化活性、稳定性和抗腐蚀性,有较好的环保应用前景.进一步通过羟基自由基清除剂异丙醇加入前后降解效果的比较证实了本系统中有机污染物的降解主要基于羟基自由基的作用机理,是一种电化学高级氧化工艺.     

二氧化碳和丙烯直接合成甲基丙烯酸的NiPMo/TiO2催化剂的研究

用溶胶-凝胶法以磷钼酸(MPA)的镍盐溶液水解钛酸四丁酯制备了NiPMo/TiO2催化剂.使用ICP、 XRD、 TG-DTA、 IR、 TPD-MS和微反应技术研究了催化剂的化学组成、热稳定性、化学吸附性质和催化反应性能.杂多钼酸盐与TiO2通过O2-在TiO2表面发生了键合.在623 K下,杂多阴离子仍保持原有的Keggin结构.CO2在Lewis酸位Ni(Ⅱ)和Lewis碱位Ni-O-Mo的桥氧协同作用下生成CO2卧式吸附态Ni(Ⅱ)←O-(CO)←(O--Ni).丙烯有多种吸附态在催化剂上吸附.在563 K、 1 MPa和空速1500 h-1的反应条件下,丙烯的摩尔转化率为3.2%,产物MAA选择性为95%.     

α-Amino acid derived enaminones and their application in the synthesis of N-protected methyl 5-substituted-4-hydroxypyrrole-3-carboxylates and other heterocycles

A new and simple synthesis of novel N-protected methyl 5-substituted-4-hydroxypyrrole-3-carboxylates, which exist in equilibrium with their 4-oxo tautomers, has been developed in two steps starting from N-protected α-amino acids. The key intermediates are enaminones, which can also be isolated, characterized, and used for the construction of other functionalized heterocycles, before they spontaneously decompose to pyrrole products. 4-Hydroxypyrroles are prone to partial aerial oxidation but can be efficiently alkylated or reduced to stable polysubstituted pyrrolidine derivatives.     

Specific intramolecular aromatic CH insertion of diazosulfonamides

The chemoselectivity in the intramolecular CH insertion of various diazosulfonamides has been experimentally studied. The results reveal that the aliphatic 1,4-, 1,5-, or 1,6-C(sp³)?H insertions of diazosulfonamides are not accessible, while the aromatic 1,5-C(sp²)?H insertion can be realized specifically by adjusting the diazo-adjacent group. In addition, the general chemoselectivities in the intramolecular CH insertions of diazosulfonyl compounds are summarized. Generally, diazosulfones undergo both aromatic 1,5-C(sp²)?H and aliphatic 1,5- and 1,6-C(sp³)?H insertions, while diazosulfonates undergo aliphatic 1,5- and 1,6-C(sp³)?H insertions. However, diazosulfonamides only undergo aromatic 1,5-C(sp²)?H insertion.     

N-Heterocyclic carbene-palladacyclic complexes: synthesis,characterization and their applications in the C-N coupling and α-arylation of ketones using aryl chlorides

N-Heterocyclic carbene-palladacyclic complexes 3 were successfully achieved in a one-pot procedure under mild conditions. The structure of 3a was unambiguously confirmed by X-ray single crystal diffraction and it was an active catalyst in the Buchwald-Hartwig amination and α-arylation of ketones even at very low catalyst loadings (0.01?mol%).     

Iodine-mediated oxidative Pictet-Spengler reaction using terminal alkyne as the 2-oxoaldehyde surrogate for the synthesis of 1-aroyl-β-carbolines and fused-nitrogen heterocycles

An efficient iodine-mediated oxidative Pictet-Spengler reaction in dimethyl sulphoxide (DMSO) using terminal alkynes as the 2-oxoaldehyde surrogate for the synthesis of aryl (9H-pyrido[3,4-b]indol-1-yl)methanones is described. The scope of the protocol includes the total synthesis of Fascaplysin, Eudistomins Y₁ and Y₂. The methodology is extended for preparing pyrrolo[1,2-a]-quinoxaline and indolo[1,5-a]quinoxaline derivatives. The utility of 1-aroyl-β-carbolines was demonstrated by performing palladium-catalyzed β-carboline directed ortho-C(sp2)-H functionalization of the phenyl ring with thiomethyl (SMe) group using DMSO as source and for accessing 4-aryl-canthin-6-ones.     

CoFe2O4自形成磁性液体场致结构化对磁化的影响

The Langevin paramagnetic theory can’t describe the relation between magnetization of ferrofluids and applied magnetic field. The structuralization of ferrofluids, which is considered the main influence factor of the magnetization, is regarded. The part of magnetization works is deposited when the structure is forming. This action influences the magnetization of ferrofluids directly or indirectly. On the base of the “compressing” model, the Langevin function that usually describes the magnetization of ferrofluid is modified, and a well-fitted curve is obtained. An equation of the relation between the equivalent volume fraction after being “compressed” and the intensity of magnetic field is discovered, which approximately describes the process of magnetization. The relation between the approximate initial susceptibility and the volume fraction can be obtained from modified formula.     

Facile synthesis of bicyclic 1-arylpyrazol-5-ones

In this Letter, we described a facile method for constructing fused bicyclic 1-arylpyrazol-5-one ring system. We employed various methylene-containing carboxylic acids as the substrates and proved that the pyrazolone ring closure requires activated methylene group in intermediate II. Accordingly, a series of structurally diversified, fused bicyclic 1-arylpyrazol-5-ones was prepared in moderate to high yields using the requisite substrates.     

Highly regioselective Buchwald–Hartwig amination at C-2 of 2,4-dichloropyridine enabling a novel approach to 2,4-bisanilinopyridine (BAPyd) libraries

The highly regioselective Buchwald–Hartwig amination at C-2 of the cheap and readily accessible reagent, 2,4-dichloropyridine with a range of anilines and heterocyclic amines is described. This new methodology is robust and provides a facile access to 4-chloro-N-phenylpyridin-2-amines on 0.25 mol scale. These intermediates undergo a further Buchwald–Hartwig amination at higher temperature to enable rapid exploration of the chemical space at C-4 and to provide a library of 2,4-bisaminopyridines.     

Sulfur-directed metal-free and regiospecific methyl C(sp3)–H imidation of thioanisoles

Regiospecific and direct imidation of the methyl C(sp³)–H bond of thioanisoles is realized under mild and metal-free conditions with N-fluorobis(benzenesulfonyl)imide as an oxidant and nitrogen source. Proposed mechanism suggests that thionium ion intermediates and a Pummerer-type reaction are involved. The imidation has advantages such as high step-economy, excellent functionality tolerance, and regiospecificity, giving structurally diverse imidation products.