青島科技大學科研人員在光催化、電催化劑、環境傳感器等領域取得...

2021-01-07 網易新聞

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近日，青島科技大學科研人員在光催化烯烴雙官能團化、酸性介質水氧化電催化劑、環境傳感器、自修復有機矽應變傳感器等領域取得新進展。

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1、化學院郭維斯副教授在光催化烯烴雙官能團化領域取得新進展

1,3-二烯的選擇性雙官能化是一個有挑戰性的研究領域，該類反應可以從易得的原料出發轉化成高度官能團化的有用分子。含氮化合物廣泛存在於生物活性天然產物和藥物分子中，引入氨基或其等效基團的1,3-二烯雙官能團化最近得到了快速發展。然而，高選擇性的引入兩個不同含氮官能團的方法還未見報導。

近日，青島科技大學化學院郭維斯副教授與瑞士洛桑聯邦理工學院祝介平教授合作報導了首例含有兩個不同含氮基團1,3-二烯的選擇性1,2-雙胺化反應（圖1）。該方法高效合成了一系列異硫氰酸酯衍生物，產物的保護基容易脫除。同時，實現了溫和條件下硫氰酸酯向異硫氰酸酯的轉化。

1,3-二烯的選擇性1,2-雙胺化反應

該研究成果近期以「Selective 1,2-Aminoisothiocyanation of 1,3-Dienes Under Visible-Light Photoredox Catalysis」為題發表在化學領域著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.上（IF = 12.96），文章的第一作者是郭維斯副教授，通訊作者是祝介平教授。該研究得到國家留學基金委訪問學者項目和瑞士自然科學基金的資助支持。

論文連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202014518

2、環境學院李龍博士團隊及錢翌教授團隊在環境傳感器領域取得新進展

環境水體中陰離子含量如硫酸根濃度為重要的水質指標，飲用水中硫酸根離子濃度超標會引起急性腹瀉。聚合物膜離子選擇性電極因其較高的靈敏度、較低的成本、易於微型化等優點被廣泛用於環境汙染物的實時快速監測，是環境科學領域的重要研究方向之一。遺憾的是，近年來發展的硫酸根離子電極因選擇性欠佳，環境樣品中的親脂性陰離子如高氯酸根、硫氰根等會造成較大幹擾，這類電極尚不能用於實際環境樣品的測試。

近日，青島科技大學環境學院青年教師李龍博士團隊及錢翌教授團隊在前期研究工作的基礎上（Analytical Chemistry, 2020, 92(21): 14740-14746；ACS Sensors, 2020, 5（11）：3465-3473；Sensors and Actuators B: Chemical，2020，129151），開發了新型硫酸根載體並構建了高選擇性硫酸根聚合物膜電極，相關成果以「Hydrogen Bond-Based Macrocyclic and Tripodal Neutral Ionophores for Highly Selective Polymeric Membrane Sulfate-Selective Electrodes」為題發表在國際經典期刊ACS Sensors（一區TOP期刊，IF=7.33）上。

文章以方醯胺及硫脲為氫鍵給體，通過設計分子的空間結構，構建了對硫酸根具有高選擇性、強結合能力的環狀及具有三維結構的離子載體，並據此構建了高選擇性硫酸根離子選擇性電極。實驗結果表明，開發的新型硫酸根離子選擇性電極具有良好的選擇性及靈敏度，環境水體中常見的陰離子如高氯酸根、硫氰根、硝酸根等不幹擾硫酸根離子的檢測，目前該傳感器已成功用於飲用水中硫酸根離子含量的測定。該進展的相關文章以青島科技大學為第一單位，環境學院李龍博士為論文的通訊作者及第一作者。

該工作得到了山東省重點研發計劃、山東省自然科學基金、青島市基礎創新專項及國家重點實驗室、中科院重點實驗室、生態化工協同創新中心及青島科技大學化學學部等支持。

論文連結：https://doi.org/10.1021/acssensors.0c02231

3、化工學院劉希恩教授團隊在酸性介質水氧化電催化劑研究領域取得新進展

近日，青島科技大學化工學院劉希恩教授團隊和韓國蔚山國立研究院Prof Cho合作在酸性介質水氧化電催化劑研究領域取得新進展。眾所周知，質子交換膜電解水是一種節能、高效的制氫方式，目前產業化的主要瓶頸是水氧化電極催化劑昂貴，開發可以替代貴金屬IrO2的催化劑至關重要。該課題組開發一類新型酸性介質水氧化電催化劑。以玻璃碳為工作電極，製備的表面La缺陷的La3IrO7-LSD在酸性介質中展示了優於貴金屬IrO2的OER性能。通過非原位XPS和XANES等技術表徵，結合DFT計算，確定了水氧化機理遵循晶格氧機理，該工作以「Gettering La Effect from La3IrO7as a Highly Efficient Electrocatalyst for Oxygen Evolution Reaction in Acid Media」為題發表在Adv. Energy Mater.2020, 2003561（影響因子25.2）。

青島科技大學為第一作者單位和第一通訊單位。劉希恩教授、秦清教授、劉尚果博士和Prof Cho，以及碩士王一盟和Haeseong Jang為主要貢獻者，這項工作得到了山東省「泰山學者」計劃、山東省重點及自然科學基金支持。

4、化工學院武玉民教授團隊在自修復有機矽應變傳感器領域取得新進展

柔性導電複合材料作為可穿戴應變傳感器，廣泛應用於新一代機器人、電子皮膚、人體檢測等領域。然而，如何製備兼具柔韌性、自愈性和傳感能力的柔性導電複合材料是一個具有挑戰性的研究方向。有機矽材料具有良好的生物相容性、柔性、耐溶劑性、耐高溫性等，能夠作為一種良好的基體材料用於應變傳感器領域。使用有機矽聚合物為主鏈，並將生物小分子改性後的導電納米材料與有機矽動態交聯網絡複合是構建新型柔性導電複合材料的理想方法。

近日，青島科技大學武玉民、劉月濤、高傳慧教授團隊報導了關於自修復有機矽應變傳感器的相關進展。利用生物小分子改性的導電納米材料與有機矽動態交聯網絡複合製備的有機矽應變傳感器在力學性能、室溫修復性能和應變傳感性能等方面表現優異，並在國際知名學術期刊ACS Applied Materials & Interfaces（一區IF=8.758）, Journal of Materials Chemistry C (一區IF=7.059)上分別發表了題為「Self-Healing Ti3C2MXene/PDMS Supramolecular Elastomers Based on Small Biomolecules Modification for Wearable Sensors」和「A Stretchable and Self-Healable Organosilicon Conductive Nanocomposite for A Reliable and Sensitive Strain Sensor」的文章。

文章分別將有機矽動態交聯網絡與生物小分子改性的Ti3C2MXene、MWCNTs通過氫鍵相互作用複合，在動態亞胺鍵的幫助下實現無需外部熱源的自修復過程，並將其用於探測人體細微運動的應變傳感器。實驗結果表明，自修復有機矽應變傳感器具有優異的形狀變化靈敏度（GF均大於或等於3.6），且可以在自愈前後準確感應人體極為細微的運動。該進展的相關文章均以青島科技大學為第一單位，化工學院劉月濤副教授為論文的通訊作者，碩士生張凱銘為論文的第一作者。

生物分子改性的Ti3C2MXene/PDMS超分子自修復應變傳感器

生物分子改性的MWCNTs/PDMS超分子自修復應變傳感器

該工作得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、山東省高校「青創科技計劃」、山東大學特種功能聚集體材料教育部重點實驗室開放基金等項目的支持。

論文連結：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c13653?ref=pdf

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/TC/D0TC04719H#!divAbstract

來源：青島科技大學新聞網

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