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本發(fā)明提供了光催化劑 Er3+:Yb0.20Y2.80Al 5 N0.10F0.10O11.80 /Pt-TiO2 的制備方法，并將其應(yīng)用在在光催化分解水制氫中。

在非活化烯烴官能團(tuán)化方面的研究進(jìn)展：含α-季碳中心的手性胺是許多有生物活性化合物和重要藥物的結(jié)構(gòu)單元，該結(jié)構(gòu)單元的不對稱合成一直以來是充滿挑戰(zhàn)性的課題：需要克服季碳中心的空間位阻和控制與之相連的四個(gè)取代基的正確方向。劉心元、譚斌課題組利用質(zhì)子酸（布蘭斯特酸）催化非活化烯烴的不對稱胺氫化反應(yīng)，合成了含季碳中心的α-吡咯烷類化合物。此項(xiàng)研究成果在國際上首次實(shí)現(xiàn)了通過不對稱胺氫化反應(yīng)構(gòu)建含有季碳中心的含N雜環(huán)化合物，該工作通過在底物中引入硫脲基團(tuán)，該基團(tuán)在手性磷酸（布蘭斯特酸）催化下可活化非活化烯烴和控制手性的季碳中心的形成。該方反應(yīng)具有操作簡單，產(chǎn)率高，官能團(tuán)耐受性好，綠色環(huán)保（非金屬催化的）等優(yōu)點(diǎn)，可以很方便轉(zhuǎn)化為各種具有潛在生物活性的螺環(huán)的含季碳中心的α-吡咯烷類化合物。

常見的納米酶大多數(shù)是金屬化合物納米顆粒，其催化活性主要是來自在納米顆粒表面的金屬離子。在自然界中，生物酶的特征表明活性位點(diǎn)和支持、穩(wěn)定活性位點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對于高催化效率同樣重要。通過調(diào)整活性位點(diǎn)的成分和環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)高的活性和選擇性。水凝膠是一類具有良好生物相容性的三維親水網(wǎng)絡(luò)材料，其結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)酶分子活性中心，同時(shí)提供更好的底物遷移微環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)有效的催化作用，載酶水凝膠材料已成為生物學(xué)研究中的熱點(diǎn)。納米凝膠為水凝膠的納米粒子，具有類似于宏觀水凝膠材料的親水網(wǎng)絡(luò)及類似流體的傳輸特性，其納米的尺寸可以作為進(jìn)一步體內(nèi)生物應(yīng)用的理想載體。在受限的納米空間中實(shí)現(xiàn)修飾或組裝以獲得雜化納米凝膠仍然存在挑戰(zhàn)。應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，同濟(jì)大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院王啟剛團(tuán)隊(duì)從仿生的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種酶催化的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRPase）和金屬配位交聯(lián)方法成功制備出納米人工多酶凝膠體系。該體系具有模擬超氧化物歧化酶（SOD-like）和過氧化物酶（POD-like）特性，可以實(shí)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境級聯(lián)催化的響應(yīng)成像。日前，相關(guān)研究成果以“Multienzyme‐Mimic Nanogels Synthesized by Biocatalytic ATRP and Metal Coordination for Bioresponsive Fluorescence Imaging”為題，發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊 Angewandte Chemie International Edition （《德國應(yīng)用化學(xué)》） 上。同濟(jì)大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院為該文的唯一通訊作者單位，碩士生齊美園為第一作者，王霞副教授和王啟剛教授為共同通訊作者。 圖1.（a）人工多酶凝膠體系的ATRPase及配位交聯(lián)制備流程（b）模擬SOD和POD級聯(lián)酶催化的腫瘤微環(huán)境響應(yīng)的熒光成像機(jī)制。研究人員首先在納米粒子表面修飾酶催化的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合的引發(fā)劑(-Br)，以具有良好生物相容性的生物酶為催化劑，修飾有雙鍵的賴氨酸（N-acryloyl-L-lysine）為聚合單體，在納米粒子周圍聚合制備得到聚賴氨酸高分子刷，最后通過亞鐵配位交聯(lián)，從而構(gòu)建出具有多酶活性的人工多酶凝膠體系（如圖1所示）。凝膠體系中高分散的Fe離子一方面作為凝膠網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)劑，同時(shí)作為模擬酶的活性中心。通過模擬SOD和POD酶，先將腫瘤部位高水平的O 2 ?? 催化轉(zhuǎn)化為H 2 O 2 ，進(jìn)一步基于腫瘤部位提升的H 2 O 2 通過級聯(lián)酶催化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境響應(yīng)的安全、高效的腫瘤成像。該人工多酶凝膠體系類似自然的過氧化物酶催化機(jī)制不產(chǎn)生羥基自由基，具有低毒性和高生物安全性。同時(shí)，ATRPase方法和金屬配位交聯(lián)技術(shù)可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多種納米材料體系的制備，用于藥物輸送和其他生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。該研究成果得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等經(jīng)費(fèi)支持以及中國科學(xué)院強(qiáng)磁場科學(xué)中心的技術(shù)支持。王啟剛教授團(tuán)隊(duì)多年來一直致力于高分子凝膠固定酶技術(shù)及其生物診療應(yīng)用，近5年累計(jì)以通訊作者在 Adv.Mater. ,  Nat. Commun. ,  Angew. Chem. Inter. Ed. 等期刊發(fā)表SCI論文50多篇。文獻(xiàn)鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202002331  PDF：anie_202002331.pdf課題組網(wǎng)站：https://qgwang.tongji.edu.cn/

（專利號：ZL 201510237036.6） 簡介：本發(fā)明公開了一種合成2H?吲哚[2，1?b]酞嗪?1，6，11(13H)?三酮的方法，屬于離子液體催化技術(shù)領(lǐng)域。該合成反應(yīng)中芳香醛、鄰苯二甲酰肼和5，5?二甲基?1，3?環(huán)己二酮的摩爾比為1：1：1，酸性離子液體催化劑的摩爾量是所用鄰苯二甲酰肼的3～7％，反應(yīng)溶劑乙醇以毫升計(jì)的體積量為鄰苯二甲酰肼以毫摩爾計(jì)的摩爾量的3～5倍，回流反應(yīng)8～30min，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，有大量固體析出，抽濾后濾渣乙醇洗滌、真空干燥后得到產(chǎn)物。本發(fā)明與采用其它酸性離子液體催化劑的合成方法相比，具有催化劑催化活性高、可生物降解性好、制備成本較低以及整個(gè)合成過程操作簡單方便等特點(diǎn)，便于工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用。

（專利號：ZL 201510680106.5） 簡介：本發(fā)明公開了一種用Bi/Mo/Co/La/Fe五組分復(fù)合氧化物催化劑移動(dòng)床合成1,3?丁二烯的方法，屬于化學(xué)化工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將制備好的五組分復(fù)合氧化物催化劑置于移動(dòng)床反應(yīng)器中，并將混合氣導(dǎo)入反應(yīng)器中，保持一定空速和催化劑床層溫度進(jìn)行反應(yīng)，得到1,3?丁二烯產(chǎn)物，反應(yīng)催化劑逐漸移動(dòng)至再生反應(yīng)器，并向移動(dòng)床反應(yīng)器中補(bǔ)充新鮮催化劑。本發(fā)明采用Bi、Mo、Co、La、Fe和去離子水按照一定摩爾比配置，堿液調(diào)節(jié)pH值，經(jīng)濃縮、過濾、干燥、焙燒、冷卻后，再通過研磨、篩分得到Bi/Mo/Co/La/Fe。與傳統(tǒng)的工藝不同的是：根據(jù)本發(fā)明，調(diào)節(jié)催化劑中金屬Co、La、Fe的含量就可以制得用于1,3?丁二烯制備工藝的高活性、高選擇性五組分復(fù)合氧化物催化劑。

（專利號：ZL 201510685135.0） 簡介：本發(fā)明公開了一種用Bi/Mo/Co/Ce/Fe五組分復(fù)合氧化物催化劑移動(dòng)床合成1,3?丁二烯的方法，屬于化學(xué)化工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將制備好的五組分復(fù)合氧化物催化劑置于移動(dòng)床反應(yīng)器中，并將混合氣導(dǎo)入反應(yīng)器中，保持一定空速和催化劑床層溫度進(jìn)行反應(yīng)，得到1,3?丁二烯產(chǎn)物，反應(yīng)催化劑逐漸移動(dòng)至再生反應(yīng)器，并向移動(dòng)床反應(yīng)器中補(bǔ)充新鮮催化劑。本發(fā)明采用Bi、Mo、Co、Ce、Fe和去離子水按照一定摩爾比配置，堿液調(diào)節(jié)pH值，經(jīng)濃縮、過濾、干燥、焙燒、冷卻后，再通過研磨、篩分得到Bi/Mo/Co/Ce/Fe。與傳統(tǒng)的工藝不同的是：根據(jù)本發(fā)明，調(diào)節(jié)催化劑中金屬Co、Ce、Fe的含量就可以制得用于1,3?丁二烯制備工藝的高活性、高選擇性五組分復(fù)合氧化物催化劑。

開發(fā)出了一種基于鈷酞菁（CoPc）分子的高性能CO 2 還原電催化劑材料。在納米尺度上，CoPc分子通過強(qiáng)π-π相互作用均勻的附著在碳納米管(CNT)外壁上，形成CoPc/CNT復(fù)合物。與CoPc分子相比，該復(fù)合物電催化劑顯著提高了CO 2 還原為一氧化碳（CO，一種在大規(guī)模化工產(chǎn)品制造中廣泛應(yīng)用的重要工業(yè)氣體）反應(yīng)的電流密度并有效改善了催化劑的選擇性以及穩(wěn)定性。在0.1 M 碳酸氫鉀 (KHCO 3 ) 電解質(zhì)中進(jìn)行電催化CO 2 還原時(shí)，CoPc/CNT復(fù)合催化劑能夠在0.52 V的過電勢下穩(wěn)定地維持10mA cm -2 左右電流密度10小時(shí)以上，并且CO的法拉第效率始終保持在90%以上。在分子水平上，通過在CoPc分子上引入氰基（CN）,得到的CoPc-CN/CNT復(fù)合物電催化劑在0.1M KHCO 3 水相電解質(zhì)中催化CO 2 還原為CO的法拉第效率在研究的電勢區(qū)間內(nèi)都達(dá)到95%以上。該CoPc-CN/CNT電催化劑能夠在0.52V過電勢下進(jìn)一步提高CO 2 還原的電流密度至15mAcm -2 ，轉(zhuǎn)化頻率（Turnover Frequency, TOF）為4.1s -1 。該復(fù)合催化劑在電催化CO 2 還原中能夠?qū)崿F(xiàn)較高的電極電流密度(可媲美當(dāng)前最好的非均相電催化劑)，同時(shí)維持單個(gè)催化位點(diǎn)的高活性(可媲美當(dāng)前最好的分子體系電催化劑)。該項(xiàng)研究表明這種分子/納米碳復(fù)合材料是一類非常誘人的能夠轉(zhuǎn)換過剩排放CO 2 為可再生燃料的電催化劑材料。

本發(fā)明涉及鈰氮氟共摻雜二氧化鈦光催化劑及其在可見光降解有機(jī)污染物中的應(yīng)用。采用的技術(shù)方案是：鈰氮氟共摻雜二氧化鈦光催化劑，其制備方法如下：將鈦酸丁酯在攪拌下緩慢滴入乙醇和冰乙酸混合溶液中，攪拌均勻后，逐滴加入氫氟酸溶液，攪拌形成透明混合溶液A；將氨水與乙醇混合，加入硝酸鈰，調(diào)節(jié)pH至2，配成溶液B；將溶液B緩慢滴入溶液A中，得到均勻透明溶膠；在空氣中放置陳化，得到固體凝膠；干燥后研磨成粉末，置于馬弗爐中400～500℃，焙燒40 min～1.5 h，得到鈰氮氟共摻雜二氧化鈦光催化劑。合成方法簡單的，穩(wěn)定的，形成催化效率高的非金屬和金屬三摻雜二氧化鈦光催化劑。多元素共摻雜催化劑得到的產(chǎn)物在粒徑、形貌上與對比單摻雜或雙摻雜有較大的不同，多元素共摻雜能大幅度提高催化劑的催化活性，給催化劑的物理性質(zhì)帶來很多優(yōu)點(diǎn)，如粒徑變小，表面積增大，表面具有特殊結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的目的是為了擴(kuò)大TiO2的可見光響應(yīng)范圍，減小電子和空穴的復(fù)合，從而提高TiO2對太陽能的利用率，提高其可見光催化活性，因此本發(fā)明對TiO2表面進(jìn)行修飾，提供一種在可見光作用下，光催化效果好的鈰氮氟共摻雜二氧化鈦光催化劑及其制備方法。采用鈰氮氟共摻雜二氧化鈦光催化照射的方法處理雙酚A廢水，使其降解率達(dá)到99%以上，不完全降解率低于0.5%。

南方科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系講席教授王湘麟課題組在基于納米石墨烯的高性能單原子電催化劑、C60衍生物高效儲鋰、CSPbBr3量子點(diǎn)鐵電性質(zhì)研究等取得重要進(jìn)展。相關(guān)論文發(fā)表于Nano Energy(IF：15.548)；ACS nano (IF：13.903)；《美國化學(xué)會(huì)志》（Journal of the American Chemical Society，IF：14.695)。發(fā)展高效穩(wěn)定的非鉑基電催化劑對質(zhì)子交換膜電池等清潔能源轉(zhuǎn)換裝置的大規(guī)模應(yīng)用具有關(guān)鍵作用。王湘麟團(tuán)隊(duì)基于結(jié)構(gòu)明確的納米石墨烯，合成了單原子鐵-氮-碳氧還原催化劑，其催化活性接近商業(yè)Pt/C，并具有高循環(huán)穩(wěn)定性。我校物理系副教授徐虎和物理系博士后黃祥構(gòu)建了理論計(jì)算模型并模擬電催化反應(yīng)過程。在鋰電池電極材料方面，王湘麟團(tuán)隊(duì)與臺灣大學(xué)高分子科學(xué)與工程研究所教授王立義(Wang Leeyih)團(tuán)隊(duì)合作，基于C60衍生物開發(fā)高性能的儲鋰材料，研究論文發(fā)表于ACS Nano。王湘麟團(tuán)隊(duì)與吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院袁宏明教授合作，首次發(fā)現(xiàn)全無機(jī)鹵化物鈣鈦礦CsPbBr3量子點(diǎn)具有出色的鐵電性，研究論文發(fā)表于《美國化學(xué)會(huì)志》。

針對載流子表界面復(fù)合的問題，研究團(tuán)隊(duì)通過在氮化鉭薄膜上下界面分別修飾p型的Mg:GaN層和n型的In:GaN層，一方面鈍化氮化鉭薄膜的界面缺陷，另一方面通過構(gòu)建異質(zhì)結(jié)提升界面載流子分離能力，實(shí)現(xiàn)了最高為3.46%的ABPE，這是目前基于氮化鉭光陽極的最高效率值（圖）。將體相和界面載流子管理策略相結(jié)合，有望進(jìn)一步提升氮化鉭光陽極的效率。