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社论：二氧化碳捕获和转化：先进材料......
大气中二氧化碳 (CO 2 ) 浓度的持续增加引发了全球变暖和气候变化，碳中和是人类社会最重要的目标之一。CO 2 的捕获和转化已成为减缓气候变化和减少温室气体排放的研发热门领域。先进材料和工艺在这些努力中发挥着至关重要的作用。在 CO 2 捕获中，目标是捕获来自发电厂、工业过程和运输等各种来源的 CO 2 排放。正在开发多孔材料、膜和溶剂等先进材料以选择性捕获 CO 2。这些材料具有高表面积和特殊性能，能够有效地吸附和分离 CO 2。西波美拉尼亚理工大学的 Karolina 通过热液工艺从甜菜糖蜜中制备碳质材料，然后进行化学活化，并将其用于 CO 2 捕获（Kielbasa）。具有 2005 m 2 g −1 高比表面积和 0.851 cm 3 g −1 总孔体积的活性生物碳在 1 bar 和 0 °C 下对 CO 2 的最高吸附量为 7.1 mmol/g。一旦捕获 CO 2，就可以通过各种过程将其转化为有价值的产品。人们正在探索先进的催化材料，将 CO 2 转化为化学品、燃料和其他有用的产品。例如，CO 2 可以转化为甲醇，甲醇可以用作燃料或作为生产其他化学品的原料。江苏大学的徐等人用溶胶-凝胶法制备了具有 Cu 2 In 合金结构的 Cu 1 In 2 Zr 4 -OC 催化剂，用于 CO 2 加氢制甲醇（宋等人）。他们发现煅烧前后的等离子体处理可以在一定程度上提高 CO 2 加氢活性。尤其是在煅烧前经过等离子体改性的Cu1In2Zr4-O-PC催化剂上，在反应温度270℃、反应压力2MPa、CO2/H2=1/3、GHSV=12000mL/(gh)的条件下，CO2转化率达到13.3%，甲醇选择性达到74.3%，CH3OH时空产率达到3.26mmol/gcat/h。这是因为等离子体改性可以减小粒径，增强Cu和In之间的相互作用，并使Cu的2p轨道结合能移至更低位置。期待先进技术将在制备具有高CO2转化效率和稳定性的材料方面做出巨大贡献。电化学过程（例如电还原）也正在用于CO2转化的研究。曹等人。嘉兴学院教授综述了电催化领域的最新进展
利用新型功能化氧化石墨烯电极增强电容去离子化
为了降低 RO 工艺的能量需求，研究人员还在研究其他技术，如纳滤。[3–5] 在这些技术中，电容去离子 (CDI) 在能耗、工艺简单、减少结垢和低成本方面具有众多优势。[6] 对于 CDI，不需要膜和压力。盐通过电场去除，并以双电层 (EDL) 的形式储存在多孔介质中以产生淡水。电容技术的传统电极依赖于高导电性和高表面积的碳基材料。[7–10] CDI 的工作原理与流体电化学电容器相同；[11] 对浸入含有电解质的溶液中的两个多孔电极施加电压，离子被吸引到电极表面并形成 EDL。这种机制可以在不施加过压的情况下从水中去除盐分，由于没有机械运动部件，因此维护工作量较少。此外，能量不会在此过程中损失，而是以电化学能的形式储存在电极内部。因此，它可以以静电荷存储特有的极高效率进行回收。遗憾的是，这项技术的现状与更成熟的反渗透技术的性能还相差甚远。[7,12] 必须开发出具有高除盐率、低能量损失和可扩展工艺的新材料。在这种情况下，具有净表面电荷的功能化材料引起了科学界的极大兴趣。[13–15] 众所周知，控制表面电荷的种类可以提高 CDI 设备的脱盐性能，因为这与微调零电荷电位 (V PZC ) 的可能性直接相关。 [16,17] V PZC 是必须施加在电极上以确保其表面电中性的电位。通常，每种材料都有自己的 V PZC，这取决于其表面存在的化学物质。例如，由高氧化度碳原子构成的氧化石墨烯 (GO) 在水中始终显示负的 z 电位，因此如果用作 CDI 电极材料，则具有正的 V PZC。考虑电极 V PZC > 0 的情况将有助于阐明这一概念。在平衡状态下，该电极的表面将充满正电荷。然后，如果施加大于 V PZC 的电压，就会发生称为“共离子驱逐”的现象。从 0 到 V PZC 的电位将用于排出表面上自然存在的正电荷（同离子），而其余部分（ V − V PZC ）将用于存储负电荷（反离子）。类似的推理
超薄的3D无机纳米结构网络，从交叉连接的纤维素纳米晶型气凝胶
高表面积半导体在电子和能量转换中具有多个应用。[1,2]虽然有规定的光伏设备将阳光直接转化为电力，而光化学（PEC）水分裂为利用这种可再生能源提供了替代途径。在PEC细胞中，水在催化金属氧化物界面处分解，以H 2（G）的形式存储化学能。理想的PEC细胞将具有较大的催化表面积，直接电子传输途径和最佳的阳光聚集。[3]多孔纳米结构的半控导管通过增加设备中吸收材料和光散射的量来满足这些要求。[4]然而，介孔无机3D网的制造能够控制几何和内部形态仍然是一个挑战。与传统使用的湿合成路线相比，原子层沉积（ALD）是一种广泛应用于现代电子产品的简单涂层方法。在ALD中，交替的反应物被沉积在基板上，限制了对其表面层的反应。因此，ALD可以用超高精度沉积薄膜。理想情况下，可以制备每一个ALD循环的薄膜，并且通常每循环的膜生长范围在0.01至0.3 nm之间。[5]可以通过简单地增加ALD循环的数量，以更长的沉积时间来制备较厚的层。基于纤维素的材料作为ALD模板具有吸引力，因为可以使用各种结构和表面化学材料。Kemell等。是第一个通过ALD在纤维素过滤纸上进行光催化应用的ALD模板2的模板。[6] Hyde等。在棉花斑块上表征了ALD涂层，涂上Al 2 O 3涂层来调整润湿性，以及Tino X涂层以促进细胞的粘附和生长。[7,8]对于需要孔隙率和高比表面积的应用，纳米纤维素气凝剂提供了一个具有层次 - 层次多孔结构的模板，其中可以在纳米孔中转移平均孔径到微米范围。[9,10]，例如，Korhonen等。带有TIO 2的涂层纤维素纳米纤维（CNF）气凝胶，并证明了它们作为湿度传感器和油吸收剂的应用。[11]最近，Li等人。使用CNF Aerogels作为TIO 2的ALD模板，为水分拆分细胞制备毛细管光轴。[3]用毛细管湿润的电极
通过用过渡金属对铜泡沫进行表面修饰，设计高级自支撑电极，以有效的氢进化反应
随着世界快速发展的经济，天然气，石油和煤炭等不可再生的自然资源的征收日益增加。这些不可再生的资源是环境污染的主要来源，它对减少污染和环境保护的需求构成压力。为了克服这些问题，搜索者正在专注于未来的替代性清洁能源，低成本和环保资源[1 E 7]。氢是能量载体的合适候选者之一，通过光催化和电化学水分裂方法对此进行了广泛研究[8 E 13]。与大规模生产的光催化相比，电解具有较高的效率[14 E 17]。elec- trocatalysts在电解过程中起着至关重要的作用，在电解过程中，由于阴极氢进化反应（HER）和氧作为阳极氧进化反应（OER）而产生氢。到目前为止，她的铂（PT）和OER的氧化偶氮被认为是最好的电催化剂，但稀缺性和高成本限制了它们的大规模生产[18，19]。氢被认为是在不久的将来可以将能量从化学能量转化为燃料电池中的电能的主要来源。用于氢生产，通常使用碱性电解方法。在碱性水电中，强大的碱性培养基被用作电解质，而hy- droxide阴离子则通过这种强的碱性培养基传递到阳极表面，它们会在其中失去电子。像镍之类的过渡金属是贵族金属的良好替代品，因为低成本，高催化性能和地球丰富的材料。应在细胞中使用具有高离子迁移率的电解质，以扩大有合并性。氢氧化钾（KOH）通常用于碱性水电解中，以避免酸性电解质发生的腐蚀问题[20，21]。通过电催化水分裂方法生产氢非常昂贵，而且碳氢化合物的产生中有96％的氢生产[22]。研究人员正在专注于开发具有较高电催化效率且对她的较低电势的新材料的新策略[23]。在电化学中，她是一个广泛调查的行动。为了增强反应动力学，阴极材料必须具有高催化效率，低成本，高表面积和高化学稳定性的特殊组合[24]。除了这些特征外，催化剂的受控形态和表面结构是
生物传感器的高级材料 - 小型
Advanced Materials for Biosensors – Special Issue of SMALL Arben Merkoçi Biosensors represent analytical devices that contain a biological or synthetic element (called receptor) such as enzymes, antibodies, aptamers and more, in close contact with a transducer that is able to transform the receptor's response while recognising an analyte (chemical or biochemical species with interest to be detected) into a measurable signal.生物传感器领域的研发引起了人们的重大关注，这是由于其在各个领域的应用，包括医疗保健，环境监测，食品安全和保障以及其他行业。对于多种应用程序，这些设备应满足放心的标准：实时连接，标本收集的便利性，负担得起，敏感，特定，特定，用户友好，快速，稳健，不含设备，并交付给需要这些的人。其井操作（满足分析性能参数）与在其制造过程中使用的不同部分（例如换能器和受体）在其制造过程中使用的纳米和微材料密切相关，此外还包括整个设备/平台集成，包括与最终用户的通信。在一般材料领域，尤其是纳米材料领域的进步在品牌新生物传感器的开发或改善现有培训的性能方面起着至关重要的作用，导致了新有趣的应用程序（例如植入或可穿戴的格式化形式生物传感器）。固定。此外，包括有趣的金属或聚合物颗粒在内的各种高级材料已被广泛报道为标签（例如，高级材料的独特性能，包括纳米材料，例如其高表面积面积与体积比，可调的光学，电气和催化性能以及它们的机械强度对生物传感器的设计和应用非常有吸引力。高级材料的重点首先是在试图提供其他信号放大的传感器上，同时被用作受体平台（生物分子等）使用包括复合材料在内的几种先进材料来改善传感器的电子传递性能对于提高电化学生物传感器的灵敏度至关重要。附着在信号抗体或适体上），以确保信号扩增。在不同的高级材料，2D材料之间（例如石墨烯，二维碳同素同素）一直是生物传感器研究中感兴趣的重点。电子特性，例如高电导率以及较大的表面积和出色的生物相容性，使得2DS的理想材料可用于生物传感。这些材料的高表面与体积比允许生物分子有效固定，这又带来了由于与受体的有效相互作用而带来的灵敏度和选择性增强。这些材料的独特电子性能也启用了无标签检测，非常要求它简化生物传感器设计，提供易于使用和快速响应设备。
社论：基于高级框架的电分析材料
共价有机框架（COF）和金属有机框架（MOFS）是两种新兴的延长多孔结构，试图开发分子以外的网状化学，并为组成，结构，结构，性能和应用开放新的视野（Yaghi，2019; Yaghi，2019; Lyu et et lyu等。像将无机金属复合物扩展到2D和3D框架的MOF一样，COF将有机化学从分子和聚合物扩展到2D和3D有机结构（Diercks和Yaghi，2017）。MOF/COF的建造旨在通过拓扑指南（基于含金属的单位有机连接器/有机有机有机单体）之间通过牢固的键（坐标/共价相互作用）扩展多孔框架（坐标/共价相互作用）。这些方法的优点包括可控的合成，可设计的结构和可管理的功能（Geng等，2020）。除了具有高表面积和可调孔外，MOF和COF还显示出许多有趣的特性，包括通过π -π堆积和高稳定性的分层晶体结构和高稳定性，这仅在Graphene（Fritz and Coskun，2020年）中显示出由于存在强大的共振键。然而，无金属的COF远非满足众多领域的不断增长的需求，在这种情况下，金属在框架结构中的作用被强调。这包括诸如气体吸附和分离，异质催化，电子，电催化和电化学能量存储等应用。应对这些挑战的有效方法是将靶向金属离子引入COFS框架中以形成金属共价有机框架（MCOFS）（Dong等，2020）。与无金属COF相比，MCOF不仅具有上电催化活性，而且由于金属成分的参与而显示出更高的内在传导。开发独特的综合方法/策略来实现新颖的MOF，而COFS在促进其应用方面具有很大的希望。例如，通过液体液体界面聚合在室温和大气压下通过液体界面聚合制备灵活和独立的纯COF膜，这解决了一个主要问题，因为COF通常是无法解决的且无法实现的粉末（Liu等，2020）。已经有大量有机单体在其产生的结构中有效的功能化可能性。这导致基于实验室机器人和人工智能（AI）（AI）的“数字网状化学”，可以实现涉及合成和表征的高吞吐量实验。这种方法有望使MOF和COF中的发现更加重要，更容易实现（Lyu等，2020）。自1962年第一份报告使用葡萄糖氧化酶检测葡萄糖以来，电化学传感已被很好地接受为一种强大的工具，在各种领域中，需要高灵敏度，简单的操作，快速反应和低成本。电化学传感特别适合小型化，因此为制造灵活，一次性和廉价设备提供了多种施工优点（Amiri等，2018）。将新型元素引入MOF和COF为电化学传感带来了增强的范围，这有望促进其合成。
利用八角茴香绿色合成氧化锰纳米粒子及其光催化活性
化学系 波普学院（自治学院），Sawyerpuram 628 251，泰米尔纳德邦 附属于 MS 大学，Tirunelveli - 627 012，泰米尔纳德邦，印度 摘要 - 使用八角茴香提取物通过绿色合成方法合成了一种有效的氧化锰纳米粒子。 通过紫外可见光、傅立叶变换红外光谱、原子力显微镜和扫描电镜研究对制备的纳米粒子进行了表征。 氧化锰纳米粒子的紫外可见光光谱显示最大吸收在 250 nm 和 300 nm 左右。 这是因为 n → π* 和 π → π* 跃迁。 氧化锰的 FT-IR 光谱显示 Mn–O 振动峰以 580 cm -1 为中心，而另一个以 1627 cm -1 为中心的明显峰是 Mn 原子上的 O–H 伸缩振动。利用AFM和SEM表征表面形貌。以亚甲蓝作为有机污染物，评价了氧化锰纳米粒子对染料降解的光催化活性。关键词：氧化锰，紫外-可见光，SEM，光催化活性，亚甲蓝1.引言绿色合成是一种环境友好的方法，它代表了化学领域的一种不同思维方式，旨在消除有毒废物，降低能耗，使用水、乙醇、乙酸乙酯等生态溶剂。纳米材料作为新型抗菌剂出现，具有高表面积与体积比和独特的物理化学性质[1]。氧化锰纳米粒子广泛用于污染物传感、药物输送、数据存储、催化和生物医学成像。随着人们对环境污染的关注度日益提高，纳米粒子的绿色合成变得非常重要。基于绿色化学的纳米粒子合成由于其生态友好的性质而受到青睐。氧化锰纳米粒子在催化、离子筛、充电电池、化学传感装置、微电子和光电子等多个领域有着广泛的应用，引起了人们的广泛关注。[2-9] 本研究采用绿色方法制备了氧化锰纳米粒子，并通过紫外-可见光、傅里叶变换红外和扫描电子显微镜分析方法进行了表征。合成的氧化锰纳米粒子在可见光区对染料降解表现出光催化活性。 2.实验 2.1 氧化锰纳米粒子的制备 在典型的反应过程中，将 3.2 g 硫酸锰和 1.0 g 聚乙二醇溶解在 50 mL 水中。然后加热溶液直至溶解。加入6.56g乙酸钠和50mL新鲜制备的八角茴香提取物（Illicium verum）溶液，室温下剧烈搅拌3小时，过滤所得溶液，洗涤、分离纳米颗粒，在90℃真空干燥箱中干燥12小时，保存待进一步研究。2.2.八角茴香提取物的制备 取约10g新鲜八角茴香，用蒸馏水彻底清洗以除去灰尘颗粒。将洗净的八角茴香切成小块，放入带水冷凝器的圆底烧瓶中，在100mL蒸馏水中煮沸1小时。用Whatman No.41过滤提取物，得到纯提取物。 2.3. 光催化活性 ` 在本研究中，使用著名染料亚甲蓝作为探针分子来评估合成纳米粒子在直射阳光下的光催化活性。选择亚甲蓝在665nm处的特征光吸收峰来监测光催化降解过程。实验按照以下步骤进行。 2.4. 步骤 ` 每次测量时，将0.05g样品加入100mL浓度为0.0031g/L的亚甲蓝水溶液中。将悬浮液在黑暗中搅拌约一小时，以确保亚甲蓝在纳米颗粒表面的吸附和解吸平衡建立。然后将溶液暴露在阳光下。在平衡后以10分钟的恒定时间间隔提取3毫升悬浮液，然后离心以将纳米颗粒与上清液分离。用JASCO V650 UV-Vis分光光度计测量上清液的紫外-可见吸收光谱。使用以下公式计算染料降解的百分比：降解百分比=