超高效液相色谱-电喷雾离子源-串联三重四极杆质谱分析饮用水中的高氯酸盐

建立了超高效液相色谱-电喷雾离子源-串联三重四极杆质谱(UPLC-ESI MS/MS)分析饮用水中高氯酸盐的方法.以300Extend-C18为分析柱,10%甲醇水溶液为流动相,ESI MS/MS串联质谱为检测器,以多重反应监测(MRM)模式监测高氯酸盐m/z 99.5→82.9离子对.方法的线性范围为0.2 ～10 μg/L,相关系数为r2=0.999 9,方法检出限为0.15 μg/L,平均加标回收率为82%,相对标准偏差为4.4%.应用UPLC-ESI MS/MS法测定北京市部分城区饮用水中的高氯酸盐,其中5个水样中检出ClO-4,质量浓度为0.040 ～0.262 μg/L,但在安全阈值范围内,不会对居民健康构成威胁.     

Cu纳米针上电场促进C-C耦合增强CO2电还原生成C2产物

电催化CO₂减排技术利用电能将过量的CO₂转化为有附加值的化学品,是解决能源危机、实现碳中和的有效途径之一.电催化CO₂还原反应(CO₂RR)中的多碳产物(C₂),如乙烯和乙醇,因其比C1产物具有更高的能量密度和更广泛的应用而受到较大关注.目前为止,Cu基催化剂被认为是获得C₂产物的独特材料.研究者在提高Cu基催化剂C₂产物的活性和选择性方面做了大量的工作,如催化剂形貌工程、活性位点设计和中间吸附性能调控等.许多理论和实验研究已经证明,Cu基催化剂上的C-C偶联过程是C₂产物生成的速率决定步骤.优化C-C偶联过程的能垒是提高C₂产物活性和选择性的重要而直接的策略.CO₂RR在Cu上是由CO₂还原吸附CO(*CO)并二聚生成C₂产物引起的.C-C偶联过程与*CO的吸附性能密切相关.众所周知,CO是一种典型的极性分子,因此其在催化剂表面的吸附性能可能会受到活性位点周围的局部电场的影响.构建合适的局部电场是调节CO吸附性能和C-C偶联过程的潜在手段之一.前期工作(Nature,2016,537,382-386)证明了高曲率金纳米针可以在尖端产生高的局部电场.高局域电场诱导K+聚集,使活性位点周围CO₂浓度升高,大大促进了Au纳米针上的CO生成.基于Au纳米针的局域电场促进了CO₂RR的CO生成.本文利用Cu纳米针促进并优化C-C偶联反应来提高C₂产物活性和选择性.结果表明,局部电场可以促进C-C偶联过程,进而增强CO₂电还原生成C₂产物.有限元模拟结果表明,高曲率铜纳米针处存在较强的局部电场;密度泛函理论计算结果表明,强电场能促进C-C耦合过程.在此基础上,制备了一系列不同曲率的Cu催化剂,其中,Cu纳米针(CuNNs)的曲率最高,Cu纳米棒(CuNRs)和Cu纳米颗粒(CuNPs)曲率次之.实验测得CuNNs上吸附的K+浓度最高,证明了纳米针上的局部电场最强.同时,CO吸附传感器测试表明,CuNNs对CO的吸附能力最强,原位傅里叶变换红外光谱显示,CuNNs的*COCO和*CO信号最强.由此可见,高曲率铜纳米针可以诱导高局部电场,从而促进C-C耦合过程.催化性能测试结果表明,在低电位(-0.6 V vs.RHE)下,Cu NNs对CO₂RR的生成C₂产物的法拉第效率值为44%,约为Cu NPs的2.2倍.综上,本文为CO₂RR过程中提高多碳产物提供了新的思路.     

Graphitic carbon nitride based single-atom photocatalysts

Single-atom photocatalysts, due to their high catalysis activity, selectivity and stability, become a hotspot in the field of photocatalysis. Graphitic carbon nitride (g-C₃N₄) is known as both a good support for single atoms and a star photocatalyst. Developing g-C₃N₄-based single-atom photocatalysts exhibits great potential in improving the photocatalytic performance. In this review, we summarize the recent progress in g-C₃N₄-based single-atom photocatalysts, mainly including preparation strategies, characterizations, and their photocatalytic applications. The significant roles of single atoms and catalysis mechanism in g-C₃N₄-based single-atom photocatalysts are analyzed. At last, the challenges and perspectives for exploring high-efficient g-C₃N₄-based single-atom photocatalysts are presented.     

羧甲基丝素的制备工艺优化及其乳化性能

以废丝为主要原料,将不溶于水的丝素蛋白通过与一氯乙酸在乙醇溶剂中的醚化反应,合成了可溶性的羧甲基丝素。讨论了几种主要因素(如碱化时间、碱化温度、醚化时间和醚化温度等)对产物醚化度的影响,得到了制备羧甲基丝素的醚化工艺条件:碱化时间90 min、醚化时间90 min、碱化温度25℃、醚化温度70℃。所得羧甲基丝素的醚化度为0.7425。测定羧甲基丝素的表面活性后,得到羧甲基丝素的临界胶束浓度为1.25 g/L,亲水亲油平衡(HLB)值为10。丝素蛋白溶液具有一定的起泡能力,且在质量分数为1.0%～1.2%范围内的稳定性较好,但不宜作发泡剂。丝素蛋白溶液具有良好的乳化能力和乳化稳定性,可作为良好的乳化剂。     

基于岩石蠕变及D-P准则的深部巷道围岩弹塑性分析

为深入分析岩石蠕变及中间主应力对深部高应力软岩巷道围岩稳定性及分区变形特性的影响机理, 通过剖析长期荷载作用下深部巷道围岩的变形特征, 揭示了基于围岩蠕变特性的深部巷道围岩四分区变形机理, 并依据Druck-Prager准则及关联性流动法则考虑了中间主应力、岩体扩容及应变软化的影响, 推导出巷道围岩各分区应力、变形和半径解析解. 结合工程算例, 通过对现场监测数据以及不同力学模型的计算结果进行对比分析, 论证了本文理论的科学性, 并揭示了不同强度准则和围岩参数对深部巷道围岩各分区形态的影响规律. 结果表明, 忽视深部巷道围岩的蠕变特性将导致初始黏聚力的取值大于实际值, 从而造成围岩的理论承载能力大于实际承载能力; 在[0, 0.7]区间内提高中间主应力系数可有效控制围岩塑性区及破碎区范围的扩展; 当初始黏聚力及内摩擦角减小时, 中间主应力系数对围岩塑性区、破碎区范围及巷道变形的影响力显著提高. 研究成果可为地下工程支护设计及围岩稳定性评估提供理论参考.