单线态氧(1O₂)是一种高度活泼的物质, 具有强氧化性, 在光动力治疗、 有机合成和材料科学等领域具有重要应用价值. 然而, 1O₂的短寿命和高反应性使其实际应用面临挑战. 为克服这些挑战, 开发可用于1O₂的高效捕获与可控释放的材料已引起了广泛关注. 共价有机框架(COFs)具有独特的晶体结构、 高孔隙度和优异的稳定性, 是理想的1O₂存储和传输材料. 本文设计并合成了以蒽为核心单元的二维COF(2D An COF), 并进一步通过剥离得到纳米片(2D An COF-nanosheet), 以提高其性能. 荧光光谱分析表明, 与块体2D An COF相比, 2D An COF-nanosheet表现出更高的1O₂捕获速率, 这归因于其更多暴露的活性位点. 2D An COF及其剥离后的纳米片在外部热或光刺激下, 1O₂释放过程表现出优异的可逆性, 且经过多次循环后性能无显著衰退. 研究结果突显了二维COF材料, 特别是纳米片形态的二维COF材料, 在1O₂存储和释放中的高效和稳定性. 本研究为设计基于二维共价有机框架的1O₂存储与释放材料提供了新的思路, 并为其在光动力治疗法和光催化等领域的应用奠定了理论基础.
烯草酮具有高效、 低毒、 杀草谱广、 施用期长以及对后茬作物安全等特点， 已成为环己烯酮类除草剂的代表性品种. 5-[2-(乙硫基)-丙基]-2-丙酰基-3-羟基-2-环己烯-1-酮(简称精三酮)作为烯草酮的关键中间体， 其传统间歇式合成工艺存在反应效率低、 能耗较大等问题. 本文基于微通道连续流技术， 开发了关键步骤的连续化合成工艺. 通过优化环合与水解步骤， 将反应时间从90 min缩短至4.8 min， 产物收率达65.2%， 纯度为95.2%. 该工艺显著提升了反应效率和产物质量， 为烯草酮的工业化生产提供了新方法.
采用水热合成-活化刻蚀联用法合成了6种不同形貌（棒状、 管状、 螺丝状、 棒状花簇、 管状花簇和螺丝花簇）的氧化锌粒子. 通过调节水热反应参数实现了对氧化锌从棒状分散形态到聚集簇的可控合成； 并利用氧化锌晶面的稳定性差异， 通过定制化后刻蚀法， 有效控制氧化锌形貌从棒状到中空管状和螺丝棒状的演变. 光电化学测试结果表明， 氧化锌的差异性形貌特征直接影响其光电化学性质. 本文工作对合成特定形貌的氧化锌来应对不同应用场景的定制化需求具有参考价值.
光催化水分解制氢和电催化水分解制氢是未来绿氢经济的关键技术, 但低成本、 高效且稳定的催化剂的开发仍是亟待解决的核心问题. 单原子催化剂凭借独特的电子结构和极致的原子利用率, 在催化领域展现出了巨大应用潜力. 金属有机框架材料(MOFs)具备超高比表面积、 可调变的孔隙结构及丰富的活性位点等特点, 是理想的单原子(SACs)锚定载体; 而其独特的热解特性, 又可作为SACs构筑前驱体. MOFs与单原子的复合体系(MOF-SACs)充分利用两者的协同效应, 能够显著提升催化制氢活性. 本文综合评述了近年来此类复合催化剂在光催化/电催化水分解领域的应用和研究进展, 总结了复合材料提升催化活性的策略和方法, 并对MOF-SACs催化剂的未来发展方向和研究热点进行了展望.
以空心玻璃微球（HGM）为基体， 通过旋转包覆工艺和两步非均相沉淀法在其表面依次均匀包覆鸡蛋壳状TiO2与纳米针状ZnO， 构建了一种高反射低导热型核-壳-壳材料HGM@TiO2@ZnO. 研究结果表明， HGM@TiO2@ZnO具有的空心核结构减少了热量传递效率， 高、 低折射率双壳层结构对光产生了多级反射和散射， 且纳米针状ZnO之间形成了空腔结构， 进一步降低了HGM@TiO2@ZnO的导热系数， 实现了“反射-隔热”双重协同作用. HGM@TiO2@ZnO材料在可见-近红外（380~2500 nm）波段的太阳光平均反射率高达88.64%， 较HGM、 HGM@TiO2及物理共混材料（HGM&TiO2&ZnO）分别提升了25.6%， 6.2%和10.0%. 向丙烯酸树脂基体中加入体积分数40%的HGM@TiO2@ZnO时， 所得涂层的可见-近红外波段太阳光平均反射率高达72.86%， 导热系数低至0.08 W·m-1·K-1， 较添加相同体积分数HGM的丙烯酸树脂基涂层的反射率提升5.4%， 导热系数降低34%. 本文揭示了核-壳-壳层级结构对光热性能的协同调控机制， 为开发高效热反射隔热功能涂料提供了理论支撑与材料基础.
通过剪切-加热法诱导丝素蛋白形成富含β-折叠结构的水凝胶, 系统考察了剪切时间、 孵育温度及 蛋白浓度对β-折叠结构组装动力学和凝胶力学性能的影响. 研究结果表明, 0.03 g/mL的丝素蛋白溶液在10000 r/min的转速下剪切10 min并于60 ℃下孵育, 可在30 min内完成凝胶化, 形成含63.51% β-折叠结构的物理交联网络, 其储能模量为25.70 kPa, 压缩强度为108.29 kPa. 进一步揭示了丝素蛋白分子链由无规卷曲向 β-折叠结构转变的自组装动力学特征及其力学性能演变规律. 本文研究结果为剪切诱导丝素蛋白水凝胶的制备工艺优化及其在组织工程中的应用提供了重要参考.
以1,8-萘二酸酐(NA)和1,2-邻苯二胺(OPD)为前驱体, 采用一步水热法快速制备了一种新型荧光碳点. 通过调控反应条件, 合成了具有优异发光性能的黄色荧光碳点Y3-CDs. 高分辨透射电镜(HRTEM)表征结果显示, Y3-CDs的平均粒径为2.6 nm, 晶格间距为0.21 nm, 对应的是X射线粉末衍射(XRD)谱图中 42.88o处石墨烯衍射峰的(100)晶面. 光电子能谱元素(XPS)分析结果表明, 碳点中存在sp2 /sp3 杂化碳(C=C/C—C, 284.8 eV)、 碳氮键(C—N, 286.5 eV)和羰基碳(C=O, 288.4 eV). 进一步利用荧光光谱(FL)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光寿命对Y3-CDs的发光性能进行了表征, 其表现出不依赖于激发的发射行为, 表明Y3-CDs为单一发射中心. 红外光谱(FTIR)和核磁共振波谱(NMR)揭示了更详细的碳原子和氢原子存在状态, 1H NMR表明所有氢原子存在于碳核表面, 表现出邻位取代模式和偶联效应. 13C NMR和DEPT 135谱图表明存在10种不同的叔碳原子. 将Y3-CDs应用于细胞示踪及细胞成像, 结果表明, Y3-CDs具有优异的细胞成像能力和抗光漂白性能, 即使在连续照射180 min后, Y3-CDs仍保持强烈的荧光, 可实现长时间HeLa细胞成像. 同时, 细胞共染实验表明, Y3-CDs具有优异的脂滴选择性成像能力, 皮尔森相关系数为0.846.
以(S)-2,2′-二羟基-1,1′-联萘基-3,3′-二醛和1,2-苯二胺通过一步缩合反应合成了一种手性多亚胺大环(BINOL-CPM), 将其修饰后利用巯基-烯点击反应键合到巯基硅胶表面, 制得了一种高效液相色谱手性固定相(CSP). 该CSP填充的色谱柱在正相(NP)和反相(RP)洗脱模式下均具有较好的手性拆分性能, 有12种外消旋体在NP洗脱模式下实现了拆分, 6种外消旋体在RP洗脱模式下实现了拆分. 将该柱对这些外消旋体的拆分效果与两种常用的商品柱(Chiralpak AD-H和Chiralcel OD-H)进行了比较. NP洗脱模式下拆分的12种外消旋体中有1-(3-氟苯基)乙醇、 1-苯乙醇、 3-羟基-2-丁酮和1-(4-氟苯基)乙醇4种不能在Chiralpak AD-H柱上获得拆分, 有1-(3-氟苯基)乙醇、 3-羟基-2-丁酮和1-(4-氟苯基)乙醇3种外消旋体不能在Chiralcel OD-H柱上获得拆分; RP洗脱模式下拆分的6种外消旋体中1-苯乙醇不能在Chiralpak AD-H柱上获得拆分, 一些手性化合物在该柱上的分离度(Rs)也高于这两种商品柱. 因此, 该制备柱与两种商品柱之间具有良好的手性拆分互补性, 可拆分它们不能拆分或不能很好拆分的一些手性化合物. 此外, 该柱还表现出优秀的拆分重现性和稳定性, 在经历数百次进样使用后, 对扁桃酸乙酯拆分的两个对映体色谱峰的保留时间(tR)和Rs与柱使用之初无显著变化, 其色谱峰tR的相对标准偏差RSD(n=5)<0.49%, Rs的RSD(n=5)<2.88%. 此外, 该色谱柱的柱间重现性也较好, 不同批次制备的柱对扁桃酸乙酯拆分的两个对映体色谱峰的tR和Rs的RSD(n=3)分别小于1.09%和5.75%. 研究结果表明BINOL-CPM是一种良好的HPLC手性分离材料, 具有重要的研究价值, 也为新型高效液相色谱CSP的研究提供了参考.
针对钠离子电池硬碳(HC)负极, 设计以六氟磷酸钠(NaPF6)为钠盐, 在碳酸乙烯酯(EC)基溶剂中添加碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DMC)作为混合溶剂的电解液, 探究了不同溶剂协同组合对HC负极电化学性能的影响. 采用分子动力学(MD)模拟分析了电解液溶剂化结构和钠离子在电解液中的扩散系数; 通过电导率、 充放电、 循环性能和倍率性能等测试对比分析了HC负极在EC基电解液中的电化学性能, 并通过循环伏安(CV)、 恒电流间歇滴定技术(GITT)及电化学阻抗谱(EIS)分析钠离子存储动力学行为, 并通过扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等对硬碳表面形貌和成分进行分析. 结果表明, DMC和PC协同作用可以显著提高电解液的离子电导率和钠离子扩散速率、 优化溶剂化结构, 减少有机副产物并增加阴离子配位, 促进固体电解质介面(SEI)膜中无机物的生成, 有效降低SEI膜阻抗和电荷传递阻抗, 同时提高钠离子在HC中的扩散系数, 使HC负极在1 mol/L NaPF6-EC/PC/DMC电解液中具有相对优异的倍率性能和充放电循环性能, 在50 mA/g电流密度下初始容量为362.0 mA·h/g, 循环50次后, 容量衰减至353.4 mA·h/g, 容量保持率为97.6%. 因此, EC/PC/DMC混合溶剂是钠离子电池HC负极最具有应用前景的溶剂之一.
为寻找新型抗肺癌活性化合物, 将靛红分别与肌氨酸、 脯氨酸及硫代脯氨酸进行脱羧反应得到1,3-偶极体, 将3-(1H-吲哚-4-基)-1-(嘧啶-2-基)丙-2-烯-1-酮作为亲偶极体, 二者发生1,3-偶极环加成反应得到33个目标化合物； 其结构通过核磁共振氢谱、 碳谱和高分辨质谱表征, 相对构型通过X射线单晶衍射确定. 通过Kit-8细胞计数法测定了目标化合物对人肺腺癌耐顺铂细胞株(A549/DDP)和人非小细胞肺癌细胞株(A549)的体外抑制活性, 发现该类化合物对A549和A549/DDP细胞均具有较好的抑制活性, 且对耐药株A549/DDP具有较高的选择性. 其中， 化合物4cj对A549/DDP表现出极佳的抑制活性[半数抑制浓度(IC50)=(0.037±0.002) μmol/L]及选择性, 是阳性对照药顺铂[IC50=(2.496±0.117) μmol/L]的60多倍, 可以显著阻滞A549/DDP细胞静止期(G0)和DNA合成前期(G1), 诱导细胞凋亡, 抑制细胞迁移能力, 其作用机制可能与非受体型酪氨酸激酶(JAK)及P-糖蛋白(P-gp靶点)有关. 研究结果表明， 化合物4cj可作为先导化合物, 继续研究开发成为高效、 高选择性的抗肺癌耐药剂.
水系锌离子电池采用环境友好、 本质安全的水基电解液， 契合大规模可持续能源存储的需求， 近年来受到广泛关注， 然而， 其商业化应用仍然面临多重关键挑战. 其中， 金属锌负极在充放电过程中易发生枝晶生长、 析氢反应及腐蚀等一系列副反应， 严重制约了电池的循环寿命和库仑效率. 针对上述问题， 研究者围绕锌负极的性能优化提出了多种改性策略， 主要集中在结构设计、 界面修饰、 电解液调控和功能化隔膜4个方面. 本文综合评述了近年来锌负极的最新研究进展: 在结构设计方面， 重点总结了三维结构电极、 合金电极和外延生长锌负极在提升比表面积和成核位点的作用机制； 在界面修饰方面， 探讨了碳基材料、 金属有机骨架和有机聚合物等功能材料对锌沉积/溶解行为的调控机制； 在电解液改性方面， 分析了锌盐结构优化、 电解液添加剂开发与新型电解液设计对改善锌离子溶剂化结构及其输运行为的关键作用. 进一步地， 结合静电屏蔽、 吸附作用、 去溶剂化效应、 原位界面膜及晶面调控等作用机制， 系统总结了水系锌离子电池金属锌负极性能优化的主要策略. 最后， 拓展至隔膜功能化改性维度， 重点阐述了功能化隔膜通过均化离子通量、 构筑离子筛分通道及调控界面化学环境等机制对锌沉积行为的间接调控作用， 并对未来高性能水系锌离子电池的研究方向进行了展望.
糠酸莫米松(MF)是一种强效的合成皮质类固醇, 广泛应用于哮喘、 皮肤炎症及瘙痒性疾病的治疗. 本文发现了MF的6种溶剂合物(乙腈、 甲醇、 丙酮、 二氯甲烷、 乙酸乙酯和四氢呋喃溶剂合物), 并利用X射线单晶衍射解析了乙腈溶剂合物和二氯甲烷溶剂合物的晶体结构. 分析结果表明, 乙腈溶剂合物与已知的晶型1同属于P212121空间群, 但其PXRD谱图存在显著差异, 二氯甲烷溶剂合物则属于一个不同于无水晶型1和水合物的新空间群. MF分子形状不规则, 存在2个较大且可旋转的基团, 在晶体堆积过程中可以形成尺寸可调的较大空腔结构, 使其能够容纳不同尺寸的溶剂分子, 从而形成多种溶剂合物. 通过PXRD研究了溶剂合物在不同环境下的稳定性及其晶型转变, 发现二氯甲烷、 乙腈和乙酸乙酯溶剂合物在室温下不稳定, 会自发脱溶剂并转变为一种新的亚稳晶型, 而四氢呋喃、 丙酮和甲醇溶剂合物在室温下相对稳定. 这些溶剂合物和新的亚稳晶型在加热后均转化成晶型1.
质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有能量转化效率高、 启动速度快及操作维护方便等突出优势. 在 120~250 ℃范围内运行的高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)无需依靠水进行质子传导， 可以有效简化水管理系统， 同时提升电极反应动力学并强化铂基电催化剂的抗中毒能力. 目前， 磷酸(PA)掺杂的聚苯并咪唑(PBI)膜是HT-PEMFC的首选隔膜材料， 但其面临着抗氧化稳定性不佳以及PA流失等关键挑战. 本文首先阐明了PA掺杂型高温质子交换膜(HT-PEM)的传输机制， 并基于近十年的研究进展对此类材料进行了系统分类; 然后， 重点剖析了HT-PEM面临的关键技术挑战及其应对策略， 并展望了未来的发展趋势.
以L-组氨酸和七水合硫酸亚铁为前驱体， 通过一步水热法合成了具有类过氧化物酶活性的铁、 氮共掺杂碳量子点（Fe-N-CDs）. Fe的掺杂为CDs引入了丰富的活性位点， 增强了CDs的电子转移能力与催化效率. Fe-N-CDs能有效催化过氧化氢(H2O2)分解产生羟基自由基（·OH）， 进而氧化3，3'，5，5'-四甲基联苯胺（TMB）生成在652 nm处有特征吸收的蓝色产物（oxTMB）. 绿原酸（CGA）作为一种天然多酚类化合物， 广泛存在于植物中， 具有良好的抗氧化性能及抗抑郁作用. 本文利用CGA可还原oxTMB使其褪色的性质， 建立了吸光度变化值与CGA含量间的定量关系， 从而构建了一种用于检测CGA的比色传感平台. 实验结果表明， 该方法具有良好的选择性、 抗干扰能力与快速响应特性， 可用于药物及食品中抗氧化成分的比色分析， 为相关产品的质量评估与抗抑郁药物开发提供了新的分析手段.
从人参中分离出一种新型多糖GPA-G2-H, 并对其结构特性、 体外酵解特性以及发酵产物FGPA-G2-H对Aβ25-35诱导的PC12细胞的抗氧化机制进行了研究. 通过ζ电位分析、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 高效液相色谱(HPLC)、 X射线衍射(XRD)、 气相色谱-质谱联用(GC-MS)和核磁共振波谱(NMR)等技术对其结构进行了表征. 结果表明, GPA-G2-H的主链主要由→4)-α-D-Glcp-(1→构成, 且支链主要连接于主链的O3位. 体外实验结果表明, GPA-G2-H能够被肠道菌群降解, 这一过程伴随着总糖含量和pH值的降低, 以及短链脂肪酸(SCFAs)含量的增加. 此外, GPA-G2-H可显著促进Lactobacillus, Muribaculaceae和Weissella的增殖, 对肠道菌群的群落组成产生了积极影响. 进一步研究发现, GPA-G2-H的发酵产物FGPA-G2-H能够激活Nrf2/HO-1信号通路, 显著增强HO-1, NQO1, SOD和GSH-Px的活性, 同时抑制Keap1, MDA和LDH的表达, 从而有效缓解Aβ诱导的PC12细胞氧化应激损伤. 研究结果为人参多糖作为功能性食品和抗氧化药物的进一步开发奠定了理论基础.
熔盐储热材料是当前高温储热技术领域备受关注的储热介质， 对于其热力学性质的研究与理解是开展熔盐储热材料研究的重要基础. 本文建立了高温落入式量热装置， 并用于熔盐储热材料热力学性质的研究； 通过测量标准物质α-Al2O3的焓值确定量热装置的测量准确度为±0.5%； 利用测得的高纯度Sn固-液相变前后的焓值， 分析得到量热装置的相变温度、 焓值与差示扫描量热方法测量结果偏差分别为±0.12%和±1.30%. 使用该量热装置测量了NaNO3、 KNO3及其太阳熔盐（60%NaNO3-40%KNO3）在350~750 K温区的焓值， 通过数据拟合分别得到了固相与液相的焓值多项式方程， 计算得到相变温度与相变焓值. 结果表明， 落入式量热法能够准确测量熔盐储热材料焓值、 相变温度与相变焓值等热力学性质， 可为熔盐储热材料热力学性质的研究提供可靠的量热实验手段.
碘化亚铜簇基配合物因其结构多样性、 强X射线吸收能力和可调激发态特性, 在闪烁体材料领域具有重要的应用前景. 然而, 现有高性能碘化亚铜配合物通常需获得其单晶才能实现高效发光, 且研磨会引发力致变色效应, 这严重限制了其在生物医学领域的应用. 本研究通过简便的溶液法获得基于Cu₄I₄Py₄的配合物闪烁体, 系统研究了晶体结构、 共晶溶剂分子及高分子基质对其发光性能的影响规律. 进一步采用聚苯乙烯(PS)作为包覆基质, 调控闪烁体的发光波长使其与光敏剂亚甲基蓝(MB)的光谱高度匹配以提高能量传递效率, 同时增强了材料的生物相容性和环境稳定性, 最终获得高稳定性的X射线激发光敏剂纳米粒子(Cu₄I₄Py₄-PS-MB). N,N-二甲基-4-亚硝基苯胺(RNO)脱色实验结果表明, 该纳米复合体系在紫外光和X射线激发下均展现出高效的产生单线态氧(¹O₂)的能力, 证实了其构建高效稳定的X射线光动力治疗(X-PDT)纳米平台的潜力, 为深层肿瘤光动力治疗提供了新的解决方案.
以氯化铈(CeCl3)和姜黄素(Cur)为原料, 以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂, 设计合成了无机-有机复合型Ce-Cur纳米酶. 采用X射线粉末衍射(XRD)、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 Zeta电位及粒度分析等手段对其微观结构和表面性质进行了表征. 通过ABTS和DPPH自由基清除实验评价了该纳米酶的体外抗氧化活性, 并利用DCFH-DA荧光探针法检测了其对巨噬细胞内活性氧物种(ROS)的清除能力. 结果表明, Ce-Cur纳米酶具有良好的抗氧化能力, 可显著降低细胞内ROS水平(荧光强度MFI下降53%). CCK8 法与死活荧光染色实验显示, 该纳米酶具有良好的细胞相容性. 实时荧光定量PCR (RT-qPCR)、 免疫荧光及ELISA分析数据显示, Ce-Cur纳米酶能够有效抑制由LPS+IFN-γ诱导的炎症反应, 下调M1型炎症因子TNF-α, IL-1β和IL-6的mRNA表达与蛋白分泌(M1抑制率分别为57%, 67%和82%), 同时促进M2型抗炎因子IL-10的表达(M2提升率达351%). 上述结果表明, 姜黄素与无定形氧化铈组分之间存在协同抗氧化与抗炎效应, 可显著调控巨噬细胞由M1向M2表型极化. 本研究为Ce-Cur纳米酶在免疫调节及相关炎症疾病治疗领域的应用提供了实验依据与潜在策略.
通过微波辅助合成法高效可控制备了高介电纳米晶锆-富马酸金属有机框架(MOF-801), 利用“静电纺丝-喷雾”策略将MOF-801纳米晶锚定于聚乳酸纤维表面, 构筑了一种特殊的Janus结构. 高介电MOF-801纳米晶显著提高了聚乳酸纤维的驻极效果, 使聚乳酸(PLA)纤维膜具有高介电常数(2.5)和初始表面电势(5.6 kV)等高电活性及优异的电荷储存和再生能力. Janus结构具有多种过滤效应协同作用, 可分级捕获不同粒径的细颗粒物(PMs). 即使处于最高的气体流速下(85 L/min), 聚乳酸Janus纳纤滤膜(J-PLA/MOF)也可达到超高的PM0.3过滤效率(96.4%)和低空气阻力(121.5 Pa). 同时, 在100 Pa压差测试条件下, J-PLA/MOF纤维膜的气体分子通过速率最高可达225.1 mm/s, 明显高于Normal PLA(气体分子透过速率102.2 mm/s). 由于适量高表面活性MOF-801纳米晶的锚定, J-PLA/MOF纤维膜的力学性能有所改善, 其抗拉强度和杨氏模量分别高达4.7 MPa和100.3 MPa. 本文制备的J-PLA/MOF可降解纤维膜在超细PMs过滤研究中具有广阔的应用前景.
