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2025, 41(12): 2411-2428
doi: 10.11862/CJIC.20250142
Abstract:
层状氧化物由于其高理论容量和易于合成的特点，在钠离子电池(SIB)领域得到了广泛关注。然而，层状氧化物中层间滑移引起的复杂相变导致了较差的循环稳定性，限制了其进一步应用。高熵策略赋予了层状氧化物稳定的局部结构、坚固的骨架结构和多功能性，被视为改性钠离子层状正极材料的有效手段。本文分别从合成方法和结构设计2个方面结合本课题组近年来的研究及国内外的重要文献，综述了钠离子高熵层状氧化物正极材料的最新研究成果，深入探讨了合成方法(固相法、溶胶-凝胶法、水热法及共沉淀法)和结构设计(P2、O3、P2/O3、P2/P3和P3/O3型)对钠离子高熵层状氧化物结构及储钠性能的影响。最后，对高熵层状氧化物在SIB领域的发展进行了展望。
层状氧化物由于其高理论容量和易于合成的特点，在钠离子电池(SIB)领域得到了广泛关注。然而，层状氧化物中层间滑移引起的复杂相变导致了较差的循环稳定性，限制了其进一步应用。高熵策略赋予了层状氧化物稳定的局部结构、坚固的骨架结构和多功能性，被视为改性钠离子层状正极材料的有效手段。本文分别从合成方法和结构设计2个方面结合本课题组近年来的研究及国内外的重要文献，综述了钠离子高熵层状氧化物正极材料的最新研究成果，深入探讨了合成方法(固相法、溶胶-凝胶法、水热法及共沉淀法)和结构设计(P2、O3、P2/O3、P2/P3和P3/O3型)对钠离子高熵层状氧化物结构及储钠性能的影响。最后，对高熵层状氧化物在SIB领域的发展进行了展望。
2025, 41(12): 2429-2440
doi: 10.11862/CJIC.20250242
Abstract:
Photocatalytic CO2 cycloaddition reaction presents a promising CO2 conversion strategy to establish carbon neutrality. Among emerging catalysts, metal-organic frameworks (MOFs) have been regarded as paradigm-shifting photocatalysts for their atomic precision in active site engineering, controllable porosity, and exceptional photochemical stability under ambient conditions. However, inherent limitations persist in conventional MOFs, including restricted solar spectrum utilization, inefficient charge carrier separation, and inadequate epoxide activation ability. Recent breakthroughs address these challenges through multiple strategies: ligand engineering, dopant incorporation, and composite construction. This review systematically maps the evolutionary trajectory of MOF-based photocatalysts, providing mechanistic insights into structure-activity relationships and providing insights and directions for the design of high-performance MOF-based photocatalysts.
Photocatalytic CO2 cycloaddition reaction presents a promising CO2 conversion strategy to establish carbon neutrality. Among emerging catalysts, metal-organic frameworks (MOFs) have been regarded as paradigm-shifting photocatalysts for their atomic precision in active site engineering, controllable porosity, and exceptional photochemical stability under ambient conditions. However, inherent limitations persist in conventional MOFs, including restricted solar spectrum utilization, inefficient charge carrier separation, and inadequate epoxide activation ability. Recent breakthroughs address these challenges through multiple strategies: ligand engineering, dopant incorporation, and composite construction. This review systematically maps the evolutionary trajectory of MOF-based photocatalysts, providing mechanistic insights into structure-activity relationships and providing insights and directions for the design of high-performance MOF-based photocatalysts.
2025, 41(12): 2441-2454
doi: 10.11862/CJIC.20250264
Abstract:
以天然多孔的丝瓜络为前驱体，经高温热解与KOH化学活化制备了高比表面积活性丝瓜络生物炭(ALBC)，并采用原位液相还原法在其表面负载纳米零价铁(nZVI)，成功合成了新型复合材料ALBC@nZVI。扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)与傅里叶变换红外(FTIR)光谱等表征结果表明，ALBC具有多孔结构，且nZVI在其表面均匀分散。系统研究了pH、吸附剂用量和反应时间对Cr(Ⅵ)去除性能的影响。实验结果表明，在pH=2、吸附剂用量为1.00 g·L-1、初始Cr(Ⅵ)质量浓度为100 mg·L-1的条件下，ALBC@nZVI对Cr(Ⅵ)的吸附容量为95.27 mg·g-1，去除效率达95%。等温吸附分析表明，吸附过程符合Langmuir模型。动力学分析显示，其遵循准二级动力学模型，说明该过程主要为单分子层化学吸附。X射线光电子能谱(XPS)分析表明，Cr(Ⅵ)的去除过程是由静电吸引、氧化还原反应以及表面配合-共沉淀等多维机制协同驱动的。该复合材料兼具ALBC的高吸附性能与nZVI的强还原性及快速磁分离优势(比饱和磁化强度为23.4 emu·g-1)。
以天然多孔的丝瓜络为前驱体，经高温热解与KOH化学活化制备了高比表面积活性丝瓜络生物炭(ALBC)，并采用原位液相还原法在其表面负载纳米零价铁(nZVI)，成功合成了新型复合材料ALBC@nZVI。扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)与傅里叶变换红外(FTIR)光谱等表征结果表明，ALBC具有多孔结构，且nZVI在其表面均匀分散。系统研究了pH、吸附剂用量和反应时间对Cr(Ⅵ)去除性能的影响。实验结果表明，在pH=2、吸附剂用量为1.00 g·L-1、初始Cr(Ⅵ)质量浓度为100 mg·L-1的条件下，ALBC@nZVI对Cr(Ⅵ)的吸附容量为95.27 mg·g-1，去除效率达95%。等温吸附分析表明，吸附过程符合Langmuir模型。动力学分析显示，其遵循准二级动力学模型，说明该过程主要为单分子层化学吸附。X射线光电子能谱(XPS)分析表明，Cr(Ⅵ)的去除过程是由静电吸引、氧化还原反应以及表面配合-共沉淀等多维机制协同驱动的。该复合材料兼具ALBC的高吸附性能与nZVI的强还原性及快速磁分离优势(比饱和磁化强度为23.4 emu·g-1)。
2025, 41(12): 2455-2463
doi: 10.11862/CJIC.20250220
Abstract:
在溶剂热合成条件下，利用含有胺基基团的有机羧酸配体4，4′-二胺基-[1，1′-联苯]-3，3′，5，5′-四甲酸(H4L)与Mg2+离子反应，制备了一例三维金属有机框架{[Mg2(L)(DMA)(H2O)2]·2DMA·H2O}n(Mg-MOF，DMA=N，N-二甲基乙酰胺)。通过X射线单晶衍射、元素分析、热重分析等确定了Mg-MOF的结构和稳定性，并深入探究了其CO2吸附和催化转化性能。结果表明：Mg-MOF属于单斜晶系，P21/n空间群，a=1.399 88(15) nm，b=1.400 49(15) nm，c=1.768 57(19) nm，β=94.307(2)°。Mg-MOF具有4-连接的(42·84)-ant拓扑网，含有胺基基团修饰的一维孔道，而且在298 K和100 kPa条件下表现出优异的CO2/CH4、CO2/CO吸附选择性(分别为18.7~19.9、8.9~9.5)，以及高效催化转化CO2与环氧化合物生成环状碳酸酯的性能。
在溶剂热合成条件下，利用含有胺基基团的有机羧酸配体4，4′-二胺基-[1，1′-联苯]-3，3′，5，5′-四甲酸(H4L)与Mg2+离子反应，制备了一例三维金属有机框架{[Mg2(L)(DMA)(H2O)2]·2DMA·H2O}n(Mg-MOF，DMA=N，N-二甲基乙酰胺)。通过X射线单晶衍射、元素分析、热重分析等确定了Mg-MOF的结构和稳定性，并深入探究了其CO2吸附和催化转化性能。结果表明：Mg-MOF属于单斜晶系，P21/n空间群，a=1.399 88(15) nm，b=1.400 49(15) nm，c=1.768 57(19) nm，β=94.307(2)°。Mg-MOF具有4-连接的(42·84)-ant拓扑网，含有胺基基团修饰的一维孔道，而且在298 K和100 kPa条件下表现出优异的CO2/CH4、CO2/CO吸附选择性(分别为18.7~19.9、8.9~9.5)，以及高效催化转化CO2与环氧化合物生成环状碳酸酯的性能。
2025, 41(12): 2464-2478
doi: 10.11862/CJIC.20250191
Abstract:
在电子传输层(electron transport layer，ETL)与CsPbBr3之间引入聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)以作为埋底界面。PVDF中含有的F与CsPbBr3中的Pb2+存在相互作用，能够为PbBr2晶体的生长提供足够的成核位点，改善PbBr2薄膜形貌并促进PbBr2与CsBr的反应，为CsPbBr3钙钛矿薄膜的生长提供骨架，最终获得高质量CsPbBr3钙钛矿薄膜。实验结果表明，在CsPbBr3钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells，PSCs)中，使用1 mg·mL-1 PVDF溶液进行埋底界面修饰的器件性能最优，其最高开路电压(open-circuit voltage，VOC)为1.59 V，短路电流密度(short circuit current density，JSC)为7.43 mA·cm-2，填充因子(fill factor，FF)为79.69%，能量转换效率(power conversion efficiency，PCE)达到了9.41%，并且在大气环境中暴露30 d后器件的PCE仍保持初始值的99.4%。
在电子传输层(electron transport layer，ETL)与CsPbBr3之间引入聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)以作为埋底界面。PVDF中含有的F与CsPbBr3中的Pb2+存在相互作用，能够为PbBr2晶体的生长提供足够的成核位点，改善PbBr2薄膜形貌并促进PbBr2与CsBr的反应，为CsPbBr3钙钛矿薄膜的生长提供骨架，最终获得高质量CsPbBr3钙钛矿薄膜。实验结果表明，在CsPbBr3钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells，PSCs)中，使用1 mg·mL-1 PVDF溶液进行埋底界面修饰的器件性能最优，其最高开路电压(open-circuit voltage，VOC)为1.59 V，短路电流密度(short circuit current density，JSC)为7.43 mA·cm-2，填充因子(fill factor，FF)为79.69%，能量转换效率(power conversion efficiency，PCE)达到了9.41%，并且在大气环境中暴露30 d后器件的PCE仍保持初始值的99.4%。
2025, 41(12): 2479-2490
doi: 10.11862/CJIC.20250181
Abstract:
基于原子级金属分散活性位点以及N、O元素共掺杂碳基底的协同作用，设计、合成了一种原子级分散的异核双金属单原子电催化剂(Co/Ni-SACs)。相比于单原子催化剂，Co/Ni-SACs的两电子ORR活性和选择性得到了明显提升。在0~0.6 V(vs RHE)范围内，Co/Ni-SACs催化合成H2O2的选择性约为80%；在0.4 V(vs RHE)电位下Co/Ni-SACs催化反应4.5 h后的H2O2产量达到1.88 mol·L-1·gcat-1·cm-2，且具有稳定的电流响应、选择性和循环利用性。Co/Ni-SACs与不锈钢网(SSM)构建的双阴极电芬顿体系，可以高效活化原位生成的H2O2，进而产生高氧化性的羟基自由基(·OH)，实现多种染料、抗生素等有机污染物的降解以及重金属Cr(Ⅵ)的减毒。
基于原子级金属分散活性位点以及N、O元素共掺杂碳基底的协同作用，设计、合成了一种原子级分散的异核双金属单原子电催化剂(Co/Ni-SACs)。相比于单原子催化剂，Co/Ni-SACs的两电子ORR活性和选择性得到了明显提升。在0~0.6 V(vs RHE)范围内，Co/Ni-SACs催化合成H2O2的选择性约为80%；在0.4 V(vs RHE)电位下Co/Ni-SACs催化反应4.5 h后的H2O2产量达到1.88 mol·L-1·gcat-1·cm-2，且具有稳定的电流响应、选择性和循环利用性。Co/Ni-SACs与不锈钢网(SSM)构建的双阴极电芬顿体系，可以高效活化原位生成的H2O2，进而产生高氧化性的羟基自由基(·OH)，实现多种染料、抗生素等有机污染物的降解以及重金属Cr(Ⅵ)的减毒。
2025, 41(12): 2491-2502
doi: 10.11862/CJIC.20250176
Abstract:
通过原位聚合策略将含亲锂位点的导电聚吡咯(PPy)限域于Co-MOF-74孔道内，制备PPy@Co-MOF-74(PPM)，并用于Cu电极的修饰。该结构实现了双重功能协同作用，即PPy通过降低锂成核过电位有效抑制了锂枝晶生长，同时Co-MOF-74的三维多孔框架则为锂沉积提供了空间缓冲，显著缓解了体积膨胀。电化学测试结果表明，修饰后的PPM@Cu电极在半电池中可实现1 mA·cm-2、1 mAh·cm-2的条件下250次的稳定循环，其与磷酸铁锂(LFP)正极匹配的全电池在350次循环后仍保持89%的容量保持率。
通过原位聚合策略将含亲锂位点的导电聚吡咯(PPy)限域于Co-MOF-74孔道内，制备PPy@Co-MOF-74(PPM)，并用于Cu电极的修饰。该结构实现了双重功能协同作用，即PPy通过降低锂成核过电位有效抑制了锂枝晶生长，同时Co-MOF-74的三维多孔框架则为锂沉积提供了空间缓冲，显著缓解了体积膨胀。电化学测试结果表明，修饰后的PPM@Cu电极在半电池中可实现1 mA·cm-2、1 mAh·cm-2的条件下250次的稳定循环，其与磷酸铁锂(LFP)正极匹配的全电池在350次循环后仍保持89%的容量保持率。
2025, 41(12): 2503-2513
doi: 10.11862/CJIC.20250169
Abstract:
利用固相转化法将Fe3O4纳米粒子表层转化为具有光催化活性的铁基-金属有机框架MIL-100(Fe)，制备得到Fe3O4@MIL-100(Fe)核壳结构复合材料。MIL-100(Fe)的光生电子驱动了Fe3O4中的Fe3+向Fe2+的快速转化，MIL-100(Fe)的大比表面积提高了复合材料对抗生素分子的吸附性能。通过控制Fe3O4纳米粒子向MIL-100(Fe)的转化程度，优化了二者之间的协同效应，增强了光催化活化过硫酸盐降解抗生素性能。其中，最佳Fe3O4@MIL-100(Fe)表现出406 m2·g-1的高比表面积，在光催化降解50 min时的降解率达到83.0%，并在5次循环实验中表现出较高的稳定性。
利用固相转化法将Fe3O4纳米粒子表层转化为具有光催化活性的铁基-金属有机框架MIL-100(Fe)，制备得到Fe3O4@MIL-100(Fe)核壳结构复合材料。MIL-100(Fe)的光生电子驱动了Fe3O4中的Fe3+向Fe2+的快速转化，MIL-100(Fe)的大比表面积提高了复合材料对抗生素分子的吸附性能。通过控制Fe3O4纳米粒子向MIL-100(Fe)的转化程度，优化了二者之间的协同效应，增强了光催化活化过硫酸盐降解抗生素性能。其中，最佳Fe3O4@MIL-100(Fe)表现出406 m2·g-1的高比表面积，在光催化降解50 min时的降解率达到83.0%，并在5次循环实验中表现出较高的稳定性。
2025, 41(12): 2514-2526
doi: 10.11862/CJIC.20250163
Abstract:
采用水热法合成了不同比例Ce离子掺杂的MnO2，通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氮气吸附-脱附、循环伏安法、恒电流充放电和电化学阻抗谱测试对该材料进行了结构和形貌表征，以及电化学性能分析。结果显示，Ce离子掺杂后，MnO2的比表面积增大、氧空位增多、结构更稳定，展现了更优异的电化学性能。最优样品C6M(Ce引入量与MnO2的理论生成量的物质的量之比为6%)在1 A·g-1的电流密度下比电容可达192.6 F·g-1，电流密度从1 A·g-1增加至10 A·g-1时比电容保持率为86.4%，在10 A·g-1下经过5 000次循环后比电容保持率为83.3%。
采用水热法合成了不同比例Ce离子掺杂的MnO2，通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氮气吸附-脱附、循环伏安法、恒电流充放电和电化学阻抗谱测试对该材料进行了结构和形貌表征，以及电化学性能分析。结果显示，Ce离子掺杂后，MnO2的比表面积增大、氧空位增多、结构更稳定，展现了更优异的电化学性能。最优样品C6M(Ce引入量与MnO2的理论生成量的物质的量之比为6%)在1 A·g-1的电流密度下比电容可达192.6 F·g-1，电流密度从1 A·g-1增加至10 A·g-1时比电容保持率为86.4%，在10 A·g-1下经过5 000次循环后比电容保持率为83.3%。
2025, 41(12): 2527-2535
doi: 10.11862/CJIC.20250151
Abstract:
利用2-氨基异丁酸(Haib)和吡啶(py)作为配体，通过分层扩散法合成了一种异金属多核配合物[NdCo6(py)6(aib)6(μ3-O)3(NO3)3]·H2O (NdCo6-py)。该多核金属配合物的金属中心Nd3⁺被2个Co3三角形包裹，整体上呈现三棱柱笼状结构。对其电催化水氧化性能进行了研究。结果表明，NdCo6-py在1.60 V(vs NHE)时催化水氧化的周转频率(TOF)达到279 s⁻1，法拉第效率为92.6%，具有较强的水氧化催化活性。其出色的电催化性能归因于NdCo6-py中易于暴露的双金属协同催化活性位点，避免了高价金属中间体的形成，显著降低了反应过电势。该结果证明了多金属协同催化策略在调控O—O键形成方式上的有效性。
利用2-氨基异丁酸(Haib)和吡啶(py)作为配体，通过分层扩散法合成了一种异金属多核配合物[NdCo6(py)6(aib)6(μ3-O)3(NO3)3]·H2O (NdCo6-py)。该多核金属配合物的金属中心Nd3⁺被2个Co3三角形包裹，整体上呈现三棱柱笼状结构。对其电催化水氧化性能进行了研究。结果表明，NdCo6-py在1.60 V(vs NHE)时催化水氧化的周转频率(TOF)达到279 s⁻1，法拉第效率为92.6%，具有较强的水氧化催化活性。其出色的电催化性能归因于NdCo6-py中易于暴露的双金属协同催化活性位点，避免了高价金属中间体的形成，显著降低了反应过电势。该结果证明了多金属协同催化策略在调控O—O键形成方式上的有效性。
2025, 41(12): 2536-2548
doi: 10.11862/CJIC.20250138
Abstract:
基于氢键驱动自组装作用，以米托蒽醌(MIT)和阿霉素(DOX)为抗肿瘤药物模型，通过醋酸钠(NaAc)调控，借助纳米共沉淀法得到了无载体高负载纳米药物(MIT-DOX/NaAc，MIDA)。该MIDA中的MIT和DOX负载率均高达95%，且具有良好的稳定性和pH响应药物释放特性。细胞毒性和划痕迁移抑制实验表明，MIDA可借助高通透性滞留效应(EPR)靶向到肿瘤组织，进而抑制人乳腺癌细胞(MCF-7)的迁移增殖，且药效高于DOX、MIT和DOX/NaAc。利用流式细胞术和荧光显微镜探究了细胞摄取行为和凋亡情况。结果表明，MCF-7摄取MIDA具有时间依赖性，通过小窝蛋白和网格蛋白介导的共同作用机制，经内吞作用进入肿瘤细胞质。随后，MIT和DOX解离进入细胞核，诱导MCF-7发生晚期凋亡。
基于氢键驱动自组装作用，以米托蒽醌(MIT)和阿霉素(DOX)为抗肿瘤药物模型，通过醋酸钠(NaAc)调控，借助纳米共沉淀法得到了无载体高负载纳米药物(MIT-DOX/NaAc，MIDA)。该MIDA中的MIT和DOX负载率均高达95%，且具有良好的稳定性和pH响应药物释放特性。细胞毒性和划痕迁移抑制实验表明，MIDA可借助高通透性滞留效应(EPR)靶向到肿瘤组织，进而抑制人乳腺癌细胞(MCF-7)的迁移增殖，且药效高于DOX、MIT和DOX/NaAc。利用流式细胞术和荧光显微镜探究了细胞摄取行为和凋亡情况。结果表明，MCF-7摄取MIDA具有时间依赖性，通过小窝蛋白和网格蛋白介导的共同作用机制，经内吞作用进入肿瘤细胞质。随后，MIT和DOX解离进入细胞核，诱导MCF-7发生晚期凋亡。
2025, 41(12): 2549-2560
doi: 10.11862/CJIC.20250120
Abstract:
通过浸渍法制备了N、Mn改性半焦活性炭(SC)催化剂NxMny-SC(x∶y为N和Mn的质量比)，并用于催化臭氧(O3)氧化降解水中的盐酸四环素(TC)。结果表明，Mn的负载量与材料表面Mn含量及结构无序度呈正相关，其中N与Mn的质量比为1∶3时制备的N1Mn3-SC表现出最优催化性能。提高催化剂投加量、O3流速和反应温度均有助于提升TC降解率，而高的初始TC质量浓度则会抑制降解效果，溶液pH的影响呈现随pH升高先促进后抑制的趋势，并于pH=7时达到最佳降解效果。在催化剂用量为200 mg·L-1、TC质量浓度为30 mg·L-1、pH=7、25 ℃、O3流速为30 mL·min-1的最优条件下，N1Mn3-SC可在20 min内实现93.46%的TC降解率，一级反应速率常数达0.138 2 min-1，显著高于SC(0.080 1 min-1)。水中腐殖酸(HA)、HCO3-和Cl-会竞争消耗羟基自由基(·OH)，轻微抑制反应进程。该催化剂经5次循环使用后仍保持84.13%的降解率，但比表面积下降至21 m2·g-1，表面Mn、N及含氧官能团含量减少，缺陷与石墨化拉曼峰强度的比值(ID/IG)降低至0.983，表明其结构有序度有所上升。自由基猝灭实验证实·OH、超氧自由基(·O2-)和单线态氧(1O2)共同参与催化过程，其中1O2作用尤为关键。中间产物分析表明，TC主要通过脱烷基、脱酰胺等途径分解，最终矿化为CO2和H2O。
通过浸渍法制备了N、Mn改性半焦活性炭(SC)催化剂NxMny-SC(x∶y为N和Mn的质量比)，并用于催化臭氧(O3)氧化降解水中的盐酸四环素(TC)。结果表明，Mn的负载量与材料表面Mn含量及结构无序度呈正相关，其中N与Mn的质量比为1∶3时制备的N1Mn3-SC表现出最优催化性能。提高催化剂投加量、O3流速和反应温度均有助于提升TC降解率，而高的初始TC质量浓度则会抑制降解效果，溶液pH的影响呈现随pH升高先促进后抑制的趋势，并于pH=7时达到最佳降解效果。在催化剂用量为200 mg·L-1、TC质量浓度为30 mg·L-1、pH=7、25 ℃、O3流速为30 mL·min-1的最优条件下，N1Mn3-SC可在20 min内实现93.46%的TC降解率，一级反应速率常数达0.138 2 min-1，显著高于SC(0.080 1 min-1)。水中腐殖酸(HA)、HCO3-和Cl-会竞争消耗羟基自由基(·OH)，轻微抑制反应进程。该催化剂经5次循环使用后仍保持84.13%的降解率，但比表面积下降至21 m2·g-1，表面Mn、N及含氧官能团含量减少，缺陷与石墨化拉曼峰强度的比值(ID/IG)降低至0.983，表明其结构有序度有所上升。自由基猝灭实验证实·OH、超氧自由基(·O2-)和单线态氧(1O2)共同参与催化过程，其中1O2作用尤为关键。中间产物分析表明，TC主要通过脱烷基、脱酰胺等途径分解，最终矿化为CO2和H2O。
2025, 41(12): 2561-2574
doi: 10.11862/CJIC.20250104
Abstract:
采用响应面法辅助正交实验策略系统构建了碳掺杂钒酸铋(C-BiVO4)复合光催化体系，并通过正交实验快速确定了葡萄糖加入量为最显著的影响因素(P，用于判断因素的显著性，其值为0.016 1)，利用响应面法建立了工艺参数与光催化性能的定量关系模型。实验结果表明，在反应时间为12 h、温度为100 ℃、硝酸和水的体积比为1.25∶1、葡萄糖加入量为0.01 g时，制备的0.9%C-BiVO4-10在可见光照射下对四环素(TC)的降解效率达到80.07%。X射线衍射(XRD)、拉曼光谱以及扫描电子显微镜(SEM)的测试结果表明，碳掺杂通过促进材料从四方相向单斜相转变和形成规则片状结构以增加活性位点。光电化学测试进一步证实，碳掺杂拓宽了样品的光吸收范围，降低了载流子复合率和界面电荷转移阻抗，显著增强了钒酸铋的光催化性能。
采用响应面法辅助正交实验策略系统构建了碳掺杂钒酸铋(C-BiVO4)复合光催化体系，并通过正交实验快速确定了葡萄糖加入量为最显著的影响因素(P，用于判断因素的显著性，其值为0.016 1)，利用响应面法建立了工艺参数与光催化性能的定量关系模型。实验结果表明，在反应时间为12 h、温度为100 ℃、硝酸和水的体积比为1.25∶1、葡萄糖加入量为0.01 g时，制备的0.9%C-BiVO4-10在可见光照射下对四环素(TC)的降解效率达到80.07%。X射线衍射(XRD)、拉曼光谱以及扫描电子显微镜(SEM)的测试结果表明，碳掺杂通过促进材料从四方相向单斜相转变和形成规则片状结构以增加活性位点。光电化学测试进一步证实，碳掺杂拓宽了样品的光吸收范围，降低了载流子复合率和界面电荷转移阻抗，显著增强了钒酸铋的光催化性能。
2025, 41(12): 2575-2583
doi: 10.11862/CJIC.20250132
Abstract:
采用一步合成法，以喹啉-2-甲醛、卤代苯胺和五羰基溴化锰为原料，合成了3个锰羰基配合物[Mn(CO)3(quino(CH=N)phX)Br]，其中X=Cl (1)、Br (2)、I (3)。通过核磁共振、单晶X射线衍射、红外光谱及紫外可见光谱等技术对其结构进行了系统表征。研究表明，该系列配合物在避光条件下具有良好的稳定性，而在LED红光(λ=622~770 nm)照射下可快速分解并释放一氧化碳(CO)，展现出低能量光响应特性。动力学研究显示，配合物释放CO过程符合一级动力学模型，且卤素取代基(Cl/Br/I)电子效应对反应速率具有显著调控作用。肌红蛋白实验进一步证实了配合物3在光照下可生成CO气体。生物相容性结果表明，该类配合物对癌细胞表现出显著的细胞毒性(IC50=2~13 μmol·L-1)。
采用一步合成法，以喹啉-2-甲醛、卤代苯胺和五羰基溴化锰为原料，合成了3个锰羰基配合物[Mn(CO)3(quino(CH=N)phX)Br]，其中X=Cl (1)、Br (2)、I (3)。通过核磁共振、单晶X射线衍射、红外光谱及紫外可见光谱等技术对其结构进行了系统表征。研究表明，该系列配合物在避光条件下具有良好的稳定性，而在LED红光(λ=622~770 nm)照射下可快速分解并释放一氧化碳(CO)，展现出低能量光响应特性。动力学研究显示，配合物释放CO过程符合一级动力学模型，且卤素取代基(Cl/Br/I)电子效应对反应速率具有显著调控作用。肌红蛋白实验进一步证实了配合物3在光照下可生成CO气体。生物相容性结果表明，该类配合物对癌细胞表现出显著的细胞毒性(IC50=2~13 μmol·L-1)。
2025, 41(12): 2584-2590
doi: 10.11862/CJIC.20250200
Abstract:
A compound containing [FeFe]-hydrogenase, [Fe2((SCH2)2R)(CO)6] (1) (R=4-{(1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-anilino), was prepared and thoroughly characterized by infrared spectroscopy, single-crystal X-ray diffraction, and density functional theory calculations. Its performance as a photocatalyst for hydrogen production via water splitting was evaluated under simulated sunlight. Within 3 h, the amount of H2 produced was 386.5 μmol, achieving a catalytic efficiency of 25.26 μmol·mg-1·h-1 and a turnover number (TON) of 0.45.
A compound containing [FeFe]-hydrogenase, [Fe2((SCH2)2R)(CO)6] (1) (R=4-{(1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-anilino), was prepared and thoroughly characterized by infrared spectroscopy, single-crystal X-ray diffraction, and density functional theory calculations. Its performance as a photocatalyst for hydrogen production via water splitting was evaluated under simulated sunlight. Within 3 h, the amount of H2 produced was 386.5 μmol, achieving a catalytic efficiency of 25.26 μmol·mg-1·h-1 and a turnover number (TON) of 0.45.
2025, 41(12): 2591-2600
doi: 10.11862/CJIC.20250282
Abstract:
Ni2CoS4 was prepared by the liquid-phase method and applied to the benzyl alcohol electro-oxidation reaction (BAOR), demonstrating excellent catalytic activity [with a current density of 271 mA·cm-2 at 1.40 V (vs RHE)] and long-term stability. The S-anion effect can regulate the charge distribution on the catalyst surface, thereby enhancing the additional adsorption capacity of OH- at the Co sites. By combining material characterization and theoretical calculations, it can be observed that this process can increase the concentration of the OH* intermediate, accelerate the activation process of the Ni site, and ultimately achieve an improvement in overall activity and stability.
Ni2CoS4 was prepared by the liquid-phase method and applied to the benzyl alcohol electro-oxidation reaction (BAOR), demonstrating excellent catalytic activity [with a current density of 271 mA·cm-2 at 1.40 V (vs RHE)] and long-term stability. The S-anion effect can regulate the charge distribution on the catalyst surface, thereby enhancing the additional adsorption capacity of OH- at the Co sites. By combining material characterization and theoretical calculations, it can be observed that this process can increase the concentration of the OH* intermediate, accelerate the activation process of the Ni site, and ultimately achieve an improvement in overall activity and stability.
2025, 41(12): 2601-2608
doi: 10.11862/CJIC.20250184
Abstract:
The residues of Al3+, Ga3+, and In3+ in the environment pose an increasingly serious threat to human health and ecosystems. However, their specific and rapid detection remains challenging. In this study, we present a water-stable cadmium metal-organic framework (Cd-MOF) based luminescence probe, which can detect Al3+, Ga3+, and In3+ ions in aqueous solutions via a luminescence "turn-on" mode. The corresponding detection limits for the Al3+, Ga3+, and In3+ ions were 2.31, 3.06, and 2.78 μmol·L-1, respectively. This probe operated effectively within a pH range of 3-10 in an all-aqueous environment. Investigations into the detection mechanism revealed that this "turn-on" recognition is attributed to the formation of new structures upon ion interaction.
The residues of Al3+, Ga3+, and In3+ in the environment pose an increasingly serious threat to human health and ecosystems. However, their specific and rapid detection remains challenging. In this study, we present a water-stable cadmium metal-organic framework (Cd-MOF) based luminescence probe, which can detect Al3+, Ga3+, and In3+ ions in aqueous solutions via a luminescence "turn-on" mode. The corresponding detection limits for the Al3+, Ga3+, and In3+ ions were 2.31, 3.06, and 2.78 μmol·L-1, respectively. This probe operated effectively within a pH range of 3-10 in an all-aqueous environment. Investigations into the detection mechanism revealed that this "turn-on" recognition is attributed to the formation of new structures upon ion interaction.
2025, 41(12): 2609-2620
doi: 10.11862/CJIC.20250170
Abstract:
To achieve efficient catalytic hydrogenation of CO₂ to formate, we employed a transmetallation strategy to develop three novel iridium(Ⅰ) complexes, which feature N-heterocyclic carbene-nitrogen-phosphine ligands (CNP) and a 1, 5-cyclooctadiene (cod) molecule: [Ir(cod)(κ3-CNimP)]Cl (1-Cl), [Ir(cod)(κ3-CNimP)]PF6 (1-PF6), and [Ir(cod)(κ3-CNHP)]Cl (2). The 1H NMR spectra, 31P NMR spectra, and high-resolution mass spectra verify the successful synthesis of these three Ir(Ⅰ)-CNP complexes. Furthermore, single-crystal X-ray diffraction analysis confirms the coordination geometry of 1-PF6. The strong Ir—C(NHC) bond suggests that the carbene carbon plays an enhanced anchoring role to iridium due to its strong σ-donating ability, which helps stabilize the active metal species during CO2 hydrogenation. As a result, the Ir(Ⅰ)-CNP complex exhibits remarkable activity and long catalytic lifetime for the hydrogenation of CO2 to formate, reaching a turnover number (TON) of 1.16×106 after 150 h at a high temperature of 170 ℃, which was a relatively high value among all the Ir complexes.
To achieve efficient catalytic hydrogenation of CO₂ to formate, we employed a transmetallation strategy to develop three novel iridium(Ⅰ) complexes, which feature N-heterocyclic carbene-nitrogen-phosphine ligands (CNP) and a 1, 5-cyclooctadiene (cod) molecule: [Ir(cod)(κ3-CNimP)]Cl (1-Cl), [Ir(cod)(κ3-CNimP)]PF6 (1-PF6), and [Ir(cod)(κ3-CNHP)]Cl (2). The 1H NMR spectra, 31P NMR spectra, and high-resolution mass spectra verify the successful synthesis of these three Ir(Ⅰ)-CNP complexes. Furthermore, single-crystal X-ray diffraction analysis confirms the coordination geometry of 1-PF6. The strong Ir—C(NHC) bond suggests that the carbene carbon plays an enhanced anchoring role to iridium due to its strong σ-donating ability, which helps stabilize the active metal species during CO2 hydrogenation. As a result, the Ir(Ⅰ)-CNP complex exhibits remarkable activity and long catalytic lifetime for the hydrogenation of CO2 to formate, reaching a turnover number (TON) of 1.16×106 after 150 h at a high temperature of 170 ℃, which was a relatively high value among all the Ir complexes.
