柠檬酸三丁酯(tributyl citrate，TBC)是一种低毒、相容性好、可降解的绿色环保增塑剂。与传统生产TBC所用的浓硫酸催化剂相比，杂多酸(heteropolyacid，HPA)作为固体超强酸具有不挥发、不腐蚀设备的优点，但其价格昂贵且难以回收。为实现HPA的循环利用，采用不同载体负载HPA制备的负载型催化剂具有比表面积大、易于分离的特点，在TBC绿色合成中展现出广阔的应用前景。本文综述了以金属氧化物、碳材料、分子筛、离子液体等为载体，通过表面负载、内部封装及离子键合等方式负载HPA的催化剂在催化合成TBC方面的研究进展及其在TBC生产工艺中的应用。如何增强HPA与载体之间的相互作用力是突破该类材料工业化应用瓶颈的关键问题。以金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)为载体负载HPA所构建的新型多金属氧酸盐金属有机框架(POMOFs)和多金属氧酸盐共价有机框架(POMCOFs)，可通过内部封装有效减少HPA催化剂的流失。本文系统总结了不同载体在催化活性、构效关系及与新型工艺适配性方面的特点与局限，旨在为开发高效、稳定、环境友好的合成TBC催化剂提供参考。

合成了2个丁二酮肟有机锡化合物：双(三(2-甲基-2-苯基丙基)锡)丁二酮肟配合物(C₆H₅C(CH₃)₂CH₂)₃Sn(ON=C(CH₃)C(CH₃)=NO)Sn(CH₂C(CH₃)₂C₆H₅)₃ (1)和二苄基锡氧氯丁二酮肟多核配合物[μ₃-O-((C₆H₅CH₂)₂Sn)₂(ON=C(CH₃)C(CH₃)=NOH)(O)Cl]₂(2)。通过元素分析、红外光谱、核磁共振(¹H、¹³C、¹¹⁹Sn)、差热分析和单晶X射线衍射对配合物进行了结构表征，对其结构进行量子化学从头计算，并进行了体外抗癌活性研究。结果显示：配合物1为通过配体丁二酮肟桥联的双锡核中心对称分子，锡原子均为四配位的畸变四面体构型；配合物2为通过氧原子和丁二酮肟配体桥联的四锡核中心对称多环聚合结构，锡原子分别为五配位的畸变三角双锥构型和六配位的畸变八面体构型。配合物对人肝癌细胞(HUH7)、人肺癌细胞(A549)、人表皮癌细胞(A431)、人结肠癌细胞(HCT-116)和人乳腺癌细胞(MDA-MB-231)均有较强的抑制活性。

科研创新训练是理工科专业本科生的一门必修课，是对所学专业知识在科学研究中的综合运用，因而在培养学生理论联系实际、科研课题的设计、独立进行分析问题和解决问题的能力方面具有重要作用。本文将水合物熔盐中柠檬酸三丁酯的合成研究应用于科研创新训练教学中，引导学生从研究背景、课题的提出、课题的设计、分析方法的建立、实验过程研究、结果分析等方面进行了课题的整体设计研究。通过本课题的研究工作，学生综合运用能力、分析问题解决问题的能力以及独立进行科研的能力显著提高，达到了预期目标，获得了水合物熔盐中柠檬酸三丁酯的最佳工艺条件和促进作用机理，为工业化生产奠定了理论基础，是教学和科研相互融合相互促进、值得推广的一种科研创新训练教学方式。

废水中存在的肼和尿素会对环境造成严重污染。利用电化学氧化技术处理含肼和尿素的废水，既可以有效处理废水，实现氮循环，又能将肼和尿素作为新型燃料，有助于新能源的发展。然而，目前实现肼氧化(HzOR)和尿素氧化(UOR)的电化学技术仍存在挑战。因此，开发低成本、高效且稳定性好的电催化剂是实现这一技术的先决条件。在本文中，我们采用水热-碱刻蚀-磷化的三步方法，制备了一种富含阳离子缺陷的双金属磷化物Ni₂P/CoP₃催化剂(简称Ni₂P/CoP₃-Zn^vac)，并将其应用于肼氧化和尿素氧化。该催化剂由贫磷的Ni₂P和富磷的CoP₃两种不同性质的磷化物组成。CoP₃中富集的磷含有大量的负电荷，有利于吸附带正电荷的中间物种；而Ni₂P中磷含量较少，金属含量高，具有良好的导电性，可以确保快速的反应动力学。通过物理表征和电化学测试，证实了Ni₂P/CoP₃的成功合成和其独特的电子结构。电子顺磁测试(EPR)证明了阳离子空位的存在，大量的阳离子空位缺陷有助于增加活性位点的数量，从而提升催化性能。因此，该催化剂在肼氧化和尿素氧化方面表现出色。仅需−47 mV (HzOR)和1.311 V(UOR)的电位即可产生10 mA∙cm⁻²的电流密度。Tafel斜率分别为54.3 mV∙dec⁻¹ (HzOR)和37.24 mV∙dec⁻¹ (UOR)。Ni₂P/CoP₃-Zn^vac在HzOR和UOR方面的性能远优于单独的Ni₂P和CoP₃，也优于未经碱刻蚀的镍钴磷化物。基于以上的测试结果，我们将Ni₂P/CoP₃-Zn^vac催化剂应用于直接肼燃料电池(DHzFC)和直接尿素-双氧水燃料电池(DUHPFC)的阳极，测试表明DHzFC和DUHPFC的最大功率密度分别为229.01和16.22 mW∙cm⁻²。更为重要的是，DHzFC和DUHPFC能够稳定工作24 h，性能几乎不衰退。此外，Ni₂P/CoP₃-Zn^vac材料还可应用于自制的锌-肼燃料电池，并展示出良好的实际应用潜力。综上所述，本研究通过一系列方法制备了Ni₂P/CoP₃-Zn^vac催化剂，该催化剂在肼氧化和尿素氧化方面具有优异性能。这项工作为设计高效且稳定性好的肼氧化和尿素氧化电催化剂提供了新的思路。