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非金属催化剂在催化环氧化物和CO2合成环状碳酸酯中的研究进展

兰东辉 , 樊娜 , 王莹 , 高显 , 张平 , 陈浪 , 区泽堂 , 尹双凤

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)61085-3

随着科学技术的进步和工业化的发展，大量化石燃料被消耗，大气中二氧化碳浓度急剧增加，导致温室效应加剧，严重威胁到人类的生存和发展。基于可持续发展的思想，利用储量丰富且廉价的二氧化碳作为 C1资源替代有毒的气体(如一氧化碳和光气等)制备具有广泛应用的环状碳酸酯，不仅满足“绿色化学”的要求，而且符合“原子经济性”的原则。迄今为止，大量用于催化二氧化碳和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯的催化剂，包括均相催化剂(如金属卤化物、有机碱、离子液体和金属配合物)，多相催化剂(如金属氧化物、负载型催化剂、有机聚合物、金属有机框架材料和碳材料等)被报道。其中金属催化剂占主导地位，大多表现出优异的催化活性。然而，目前可供开采的金属矿越来越少，大多数金属的回收再利用率较低，重金属污染日趋严重。因此，开发新型、廉价、绿色、高效、循环性和稳定性好的非金属催化剂具有重要意义。
　　本文主要介绍了近3年以来用于催化二氧化碳和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯的非金属催化剂，主要包括有机碱、离子液体、固载型催化剂、有机聚合物和碳材料等。概括了不同种类催化剂的设计思想及其催化反应机理，重点阐述了分子内以及分子间各种功能基团的协同作用对环加成反应的影响。通过比较发现，具有“C–N=C”结构的有机碱活性相对较高，氢键给体和亲核物质都能与有机碱协同作用提高其催化活性；传统离子液体的活性一般不理想，氢键给体如羟基和羧基的引入有利于促进环加成反应，且多阳离子和多氢键给体功能化的离子液体表现出更高的催化活性；负载型催化剂中，载体和活性组分之间的协同作用有利于加速环加成反应的进行，多种功能基团负载和以共价键方式多层固载能更好地提高催化剂稳定性和催化活性；利用非烯烃化合物制得的活性组分位于主链的多孔有机聚合物，催化活性和稳定性大多高于活性组分位于侧链的烯烃聚合物；碳材料催化剂中，引入不饱和的 N物种(如伯胺和吡啶氮)，有利于 CO2的吸附和活化，能促进环加成反应。此外，利用密度泛函的方法，计算模拟催化反应过程，能更好地揭示反应机理，并为设计和制备高效的催化剂提供理论指导。
　　该领域目前面临的重要挑战是研发可以同时实现二氧化碳捕获和转化的新型、环保和高效非金属催化剂，终极目标是利用多孔催化材料在常温和常压下直接捕获工业废气中的二氧化碳，并利用捕获的二氧化碳实现环状碳酸酯的连续生产。基于协同催化的设计思想，利用多种基团功能化的策略合成高效吸附和活化二氧化碳以及开环活化环氧化物的非金属催化剂，有望实现上述目标。

关键词: 环加成反应 , 二氧化碳 , 环氧化物 , 环状碳酸酯 , 非金属催化剂 , 协同作用

用海娜花天然染料为敏化剂制备纳米TiO2太阳能电池

郝洪顺 , 杨阳 , 秦磊 , 王丽君 , 胡志强 , 刘贵山

人工晶体学报

以无水乙醇为溶剂,从海娜花中提取天然染料,用其作为敏化剂制备了纳米TiO2太阳能电池.采用高效液相色谱-二极管阵列检测器(HPLC-DAD)对天然染料组成进行分析,用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱对不同pH值下的海娜花染料进行测试,并对其敏化的纳米TiO2太阳电池进行光电性能分析.结果表明:海娜花天然染料主要成分为指甲花醌、木犀草素,次要成分为类胡萝卜素、叶绿素a及芹菜素等;在中性(原始pH值)条件下,在可见光区约420 nm、470 nm、670 nm处有吸收峰,在紫外光区约340 nm处有吸收峰;在碱性条件下,由于指甲花醌、木犀草素、芹菜素等酚羟基质子解离,紫外吸收峰发生红移并且吸收强度增加;在酸性条件下叶绿素a失去卟啉环中的镁成为脱镁叶绿素,主要吸收峰都在420 nm和670 nm左右;在pH =5时,海娜花天然染料作为敏化剂制备的纳米TiO2太阳能电池的光电性能比较好,开路电压为0.39 V、短路电流密度为0.66 mA·cm-2、填充因子为0.60、光电转换效率为0.15％,400nm处IPCE为1.7％.

关键词: TiO2 , 海娜花 , 染料敏化太阳能电池 , pH值 , 光电性能

青海湖樊氏盐单胞菌QHL5四氢嘧啶合成影响因素分析?

朱德锐 , 龙启福 , 沈国平 , 李丹丹 , 刘德立

环境化学 doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2015.01.2014041201

以青海湖野生菌株Halomonas ventosae QHL5为材料，初步探讨了多种因素对胞内相容溶质四氢嘧啶（ Ectoine）合成的影响．通过设置OSM培养基（ Oesterhelt?Stoeckenius medium）的不同单因素诱导条件（ Na＋、K＋、Mg2＋、pH和温度等），培养 QHL5菌株，并采用80％乙醇抽提 QHL5胞内四氢嘧啶，进行高效液相色谱（HPLC）定量检测．结果表明，QHL5胞内四氢嘧啶积聚的最佳单因素培养条件为Na＋浓度为1．5 mol·L－1，K＋浓度为0．75 mol·L－1，Mg2＋浓度为0．2 mol·L－1，pH 8．0和35℃．在优化条件下，QHL5积聚的四氢嘧啶最大浓度为379．6±8．26 mg·L－1，达到167．1±3．64 mg·g－1细胞干重． QHL5胞内的四氢嘧啶合成受到Na＋的渗透刺激作用，生物量却受到高浓度Na＋的抑制，低浓度Mg2＋（0．1—0．6 mol·L－1）和中浓度的K＋（0．5—1．2 mol·L－1）对四氢嘧啶的生物合成具有重要的渗透刺激作用．与已报道的四氢嘧啶合成菌株相比，QHL5能合成单一的、高浓度的四氢嘧啶，具备潜在的商业制备和应用开发价值．

关键词: 青海湖 , Halomonas ventosae , 相溶物质 , 四氢嘧啶 , 影响因素

瑞士RUAG集团将为阿丽亚娜6型运载火箭开发CFRP整流罩

玻璃钢/复合材料

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