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2013年 第34卷 第2期    刊出日期：2013-02-10

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高等学校化学学报2013年第34卷第2期封面和目次

2013, 34(2):  0-0. 

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综合评述

CO₂选择性透过膜材料的制备

陈曦, 王耀, 江雷

2013, 34(2):  249-268.  doi:10.7503/cjcu20120247

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作为一种主要温室气体和一种重要的"潜在碳资源", CO₂的分离和回收备受关注. 与传统的CO₂分离方法相比, 膜分离技术具有不可比拟的优势. 本文对近年来CO₂选择透过无机膜、 聚合物膜和促进传递膜等膜材料的制备方法及改性研究进行了综述, 并对CO₂选择性透过膜材料未来的发展进行了展望.



研究快报

纳米CT成像表征锦纶6中TiO₂颗粒分布状况

刘少轩, 洪友丽, 高云龙, 黄万霞, 袁清习, 张凯, 刘玉峰, 康廷国, 赵莹, 徐怡庄, 吴瑾光

2013, 34(2):  269-271.  doi:10.7503/cjcu20120904

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无机纳米材料与高分子基质共混构成有机鄄无机复合材料, 对其电学、光学和机械性能产生显著影响, 因而受到广泛关注[1~5]. 为使其性能得到切实改善, 需要使无机纳米材料在高分子基质中均匀分散[6,7]. 对其分散状态的检测传统方法是对材料进行超薄、连续切片后, 用透射电子显微镜(TEM)进行观察[8,9]. 由于材料的厚度只能在10 nm 左右, 需要对大量切片进行观测才能获得其中无机纳米材料分布的全面信息. 此外, 某些样品在切片过程中因剪切而发生形变, 使TEM 结果出现假象, 因此限制了方法的应用.



研究论文: 无机化学

钯配合物对结核杆菌RecA intein蛋白质剪接的抑制作用

刘嬿, 吴芩, 郑玉船, 刘扬中

2013, 34(2):  272-276.  doi:10.7503/cjcu20120350

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研究了5种钯配合物Pd(bipy)Cl₂, Pd(phen)Cl₂, [Pd(dien)Cl]Cl, trans-Pd(NH₃)₂Cl₂和cis-Pd(NH₃)₂Cl₂对结核杆菌RecA intein蛋白质剪接的抑制作用. 结果表明, trans-Pd(NH₃)₂Cl₂的抑制活性最好, IC₅₀=3.3×10^-5 mol/L. 钯配合物通过与intein的第一个氨基酸(半胱氨酸)配位, 从而抑制蛋白质的剪接活性. 荧光猝灭的动力学数据表明, 配体的大小会明显影响钯配合物与intein的相互作用, 配体越大, 作用越慢.



取代石榴石型铁氧体Nd_3-xSr_xFe₅O₁₂(0.2≤x≤0.8)的水热合成与磁性研究

刘宪瑞, 侯长民, 袁龙, 刘绍孔, 秦圆圆, 黄科科, 冯守华

2013, 34(2):  277-283.  doi:10.7503/cjcu20120370

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通过水热合成得到石榴石型铁氧体材料Nd_3-xSr_xFe₅O₁₂(x=0.2, 0.4, 0.6, 0.8), 经X射线粉末衍射分析确定样品属于立方晶系, Ia3d空间群, 晶格常数a>1.2600 nm. Mössbauer谱数据显示Sr²⁺离子和Nd³⁺离子共同占据十二面体C位, 晶格中有少量Fe⁴⁺离子生成. 通过扫描电子显微镜观察到样品晶粒为菱形十二面体. 高温M-T曲线和磁滞回线表明, 4个样品的居里温度均在570 K左右, 不因Sr²⁺离子含量不同而改变; 但是随着Sr²⁺离子在晶格中含量的增加, 样品的饱和磁化强度(M_s)下降, 矫顽力(H_c)增大.



熔融碱法制备三重价态钙钛矿锰氧化物

李明, 黄科科, 初学峰, 杜燕燕, 葛磊, 孙宇, 侯长民, 冯守华

2013, 34(2):  284-287.  doi:10.7503/cjcu20120369

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以MnO₂, Ca(OH)₂和La(OH)₃为反应原料, 在惰性气氛、 低温(500 ℃)熔融KOH体系中合成了具有菱形钙钛矿结构Ca, K共掺杂的La_0.64Ca_0.25K_0.11MnO₃纳米材料, 并对Mn的价态及磁学性能等进行了讨论. X射线光电子能谱(XPS)分析结果表明, La_0.64Ca_0.25K_0.11MnO₃纳米材料中的Mn具有三重混合价态, 其零场冷却低温磁化率曲线表现出顺磁-铁磁转变, 居里温度(T_c)为280 K.



掺杂羧基化碳纳米管的纳米碳纤维前驱体的制备及表征

薛杉杉, 隋刚, 杨小平

2013, 34(2):  288-294.  doi:10.7503/cjcu20120298

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为获得结构完整、 性能优良的纳米碳纤维前驱体, 采用静电纺丝法制备了掺杂羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs)的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维. 用扫描电子显微镜、 偏振红外光谱、 透射电子显微镜、 拉曼光谱及拉伸性能测试等对杂化纳米纤维的微观结构和力学性能进行了研究, 分析了MWCNTs含量的影响. 实验结果表明, 5%(质量分数)的MWCNTs掺杂量为杂化纳米纤维直径的突变点, 且MWCNTs的加入有利于PAN分子链的取向, MWCNTs在PAN纤维中大体上沿纤维轴向取向分布. 3%MWCNTs/PAN杂化纳米纤维的拉伸强度和拉伸模量分别达到88.6 MPa和3.21 GPa.



ZnO/Ag复合膜的制备及其润湿性转换研究

胡亚微, 贺惠蓉, 马养民, 杨秀芳

2013, 34(2):  295-298.  doi:10.7503/cjcu20120287

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利用溶胶-凝胶技术制备了ZnO/Ag复合膜. 采用X射线粉末衍射和扫描电子显微镜对其物相组成、 晶型结构以及表面形貌进行了表征, 采用接触角测试仪对其润湿性进行了表征, 并研究了紫外光照射下Ag的掺杂量对ZnO薄膜润湿性的影响. 结果表明, 当Ag掺杂量(摩尔分数)为5%时, 所得膜的润湿性转换速率最快, 紫外光照3 h后, 其润湿性由超疏水性转换为亲水性, 黑暗中放置5 d后, 亲水性再次转换为超疏水, 实现了润湿性的可逆转换.



介孔SiO₂/Fe₃O₄中空磁性微球的漆酶固定化

王苗苗, 李群艳, 韦奇, 聂祚仁

2013, 34(2):  299-305.  doi:10.7503/cjcu20120233

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以介孔SiO₂/Fe₃O₄磁性中空微球作为载体, 采用物理吸附法对漆酶进行固定化, 考察了时间、 温度和pH值对漆酶固定化效果的影响, 并对固定漆酶的活性及稳定性进行了研究. 结果表明, 介孔SiO₂/Fe₃O₄磁性中空微球吸附漆酶分子后, 介孔材料的比表面积与孔体积均减小. 在3 h时复合微球对漆酶的吸附达到平衡, 复合微球中介孔SiO₂对漆酶的有效固定量为689 mg/g, 大大高于纯介孔材料MCM-41的漆酶固定量(319 mg/g). 在pH=3～6的条件下, 复合微球中固定漆酶仍保持70%以上的相对酶活. 当温度不高于60 ℃时, 固定漆酶的相对酶活仍保持65%以上. 固定漆酶的pH稳定性和热稳定性都明显优于游离漆酶, 固定漆酶的米氏常数为1.05 mmol/L, 与游离漆酶相比, 固定漆酶与底物的亲和力有所降低. 当2,4-二氯苯酚的浓度为10 mg/L时, 固定漆酶对其去除率在6 h时达到81.6%, 表现出很好的催化活性.



Ce³⁺,Tb³⁺,Eu³⁺共掺杂Sr₂MgSi₂O₇体系的白色发光和能量传递机理

吴静, 张吉林, 周文理, 荣春英, 余丽萍, 李承志, 廉世勋

2013, 34(2):  306-312.  doi:10.7503/cjcu20120211

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通过正交试验, 采用高温固相法制备了Sr_2-x-y-zMgSi₂O₇: xCe³⁺ ,yTb³⁺,zEu³⁺系列样品. 使用X射线衍射仪和荧光光谱仪表征了样品的物相和发光性质, 并讨论了Ce³⁺-Tb³⁺-Eu³⁺共掺杂Sr₂MgSi₂O₇体系中的能量传递过程. 实验结果表明, 在327 nm波长激发下, 所合成荧光粉的发射峰主要位于387 nm(蓝紫)、 542 nm(绿)和611 nm(红)处; 分别以387, 542和611 nm为监控波长, 所得激发光谱显示荧光粉在327 nm处有最好的激发. 在327 nm光激发下, 系列样品发光进入白光区. 最优化的荧光粉为Sr_1.91MgSi₂O₇: 0.01Ce³⁺,0.05Tb³⁺,0.03Eu³⁺, 其色坐标为(0.337, 0.313), 是一种潜在的发光二极管(LED)用白色荧光粉.



复合多铁材料NiFe₂O₄/BaTiO₃的制备及性能

刘艳清, 吴钰涵, 李丹, 张静, 张永军, 杨景海

2013, 34(2):  313-318.  doi:10.7503/cjcu20120827

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采用溶胶-凝胶与固相反应相结合的方法制备了xNiFe₂O₄/(1-x)BaTiO₃(x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6)系列复合多铁材料. X射线衍射(XRD)结果表明, 复合材料中只含有钙钛矿结构的BaTiO₃和尖晶石结构的NiFe₂O₄, 说明共烧过程中两者未发生明显的化学反应, 铁电相与铁磁相共存. 扫描电子显微镜(SEM)观测结果表明材料内部是异质结构的, 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观测结果进一步说明了NiFe₂O₄和BaTiO₃共存, 并且在两种物质的接触处能够看到清晰的界面. 这种由BaTiO₃和NiFe₂O₄组成的复合材料对外同时表现出铁电性和铁磁性. 电滞回线结果表明, 该复合材料具有铁电性, 但存在着一定的漏电. 介电频谱表明材料的介电常数随着频率的升高而下降, 在低频下达到定值, 并且铁磁相的含量对材料的介电性有影响. 磁性能测试结果表明材料的磁性源于NiFe₂O₄, 并且磁性随着NiFe₂O₄含量的增加而增强.



磷酸铝分子筛中骨架扭曲度与杂原子取代的关系

李双宝, 窦志宇, 何兴权, 崔丽莉, 张誉腾

2013, 34(2):  319-323.  doi:10.7503/cjcu20120752

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采用计算机模拟方法对AFI, AEL, ATO, SBS, SBE, SBT, JRY和MAPO-CJ69等磷酸铝分子筛的骨架进行了几何优化, 通过计算这些骨架结构中AlO₄和AlP₄四面体的Al-O, O-O, Al-P和P-P各键长的标准偏差及AlO₄和AlP₄四面体的连续形状度量(CShM), 得到了这些分子筛骨架中四面体的扭曲度. 通过对比发现, 具有较大扭曲度的骨架在实验中往往需要引入杂原子以稳定整个结构, 且杂原子优先进入骨架中扭曲度大的位置; 而扭曲度较小的骨架结构无需引入杂原子就能够合成出来.



咪唑类离子液体辅助水热法合成棒状微/纳米ZnO晶体

胡晓宇, 刘千阁, 卓克垒, 王键吉

2013, 34(2):  324-330.  doi:10.7503/cjcu20120453

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以醋酸锌和氢氧化钠为原料, 以水和含不同长度烷基链的咪唑类氯盐离子液体的混合物作为反应介质, 采用水热法合成出不同形貌的微/纳米ZnO晶体, 用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对合成的ZnO晶体进行表征. 研究了烷基链长度、 离子液体用量、 反应时间以及反应温度对形成棒状ZnO晶体形貌的影响. 实验结果表明, 所制备的棒状ZnO晶体样品均为六方晶系结构. 在棒状ZnO晶体的制备过程中, 控制反应温度, 选择不同的离子液体及其用量十分重要.



分析化学

红车轴草总异黄酮成分DNA结合剂的超滤质谱筛选

马蕾, 王兆伏, 陈丽娜, 宋凤瑞, 刘志强, 刘淑莹

2013, 34(2):  331-335.  doi:10.7503/cjcu20120467

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采用离心超滤和液相色谱-质谱联用的方法, 从红车轴草异黄酮提取物中筛选DNA结合剂. 结果表明, 红车轴草中10种异黄酮成分与DNA具有不同的结合能力. 采用液相色谱-串联质谱联用技术对其结构进行了鉴定, DNA结合能力较强的5种化合物分别是德鸢尾素-4'-O-β-D-葡萄糖苷、 德鸢尾素、 黄豆黄葡萄糖苷、 红车轴草素和鹰嘴豆牙素A. 为从中药提取物等复杂体系筛选并鉴定DNA结合剂建立了快速的超滤质谱平台.



盐酸胍诱导的变性卵清溶菌酶分子重折叠过程及其各稳定构象态的分布和过渡

冯瑄, 张潭, 边六交

2013, 34(2):  336-345.  doi:10.7503/cjcu20120425

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采用变性和非变性电泳、 高效凝胶排阻色谱、 内源荧光发射光谱和荧光相图以及生物活性测定等方法, 研究了盐酸胍诱导的变性卵清溶菌酶分子的重折叠过程及此过程中卵清溶菌酶分子各稳定构象态的分布和过渡. 结果表明, 当复性液中盐酸胍浓度分别约为5.0和2.4 mol/L时, 变性卵清溶菌酶分子的重折叠过程各存在1个稳定折叠中间态, 重折叠过程符合"四态模型". 在卵清溶菌酶分子四态重折叠过程基础上, 结合盐酸胍与卵清溶菌酶分子之间的缔合-解离平衡, 给出了一个定量描述变性剂诱导的蛋白质分子复性过程中蛋白质分子复性率随溶液中变性剂浓度变化的方程. 该方程包含2个特征折叠参数, 一个是蛋白质分子从一个稳定构象态过渡到另一个稳定构象态的热力学过渡平衡常数k; 另一个是在此过程中平均每个蛋白质分子所结合的变性剂分子数目m. 通过这2个特征折叠参数能够定量描述盐酸胍诱导的变性卵清溶菌酶完全去折叠态、 折叠中间态和天然态分子随复性液中盐酸胍浓度变化的分布和过渡情况.



有机化学

β-D-吡喃型葡萄糖酚苷类天然类似物的合成及抗HCV病毒活性

韩文霞, 朱华结

2013, 34(2):  346-353.  doi:10.7503/cjcu20120972

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以α-溴代四乙酰基葡萄糖(或β-D-葡萄糖五乙酸酯)和酚为原料, 经2步反应合成了15个新的β-D-吡喃型葡萄糖酚苷类天然产物类似物, 采用质谱(MS)及核磁共振(NMR)等手段对其结构进行了表征. 生物活性测定结果表明, 化合物8a和10a对丙型肝炎病毒(HCV)有一定的抑制作用, 它们的EC₅₀值分别为21和9.4 μmol/L, CC₅₀值分别为150.4和145.9 μmol/L.



对称四甲基六元瓜环与1-丁基-4,4'-联吡啶的超分子自组装

肖昕, 涂仕春, 薛赛凤, 祝黔江, 陶朱, 张建新, 卫钢

2013, 34(2):  354-358.  doi:10.7503/cjcu20120710

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设计合成了客体分子1-丁基-4,4'-联吡啶溴化物(BV⁺), 利用核磁共振、 紫外-可见吸收光谱、 热重分析及X射线单晶衍射研究其与对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])的超分子自组装及形成的主客体包结配合物的结构特征. 结果表明, 在溶液中及固体状态下, TMeQ[6]均包结BV⁺的烷基链部分形成1:1包结配合物.



一种合成3,5-二取代异噁唑的新方法

朱敏, 金建昌, 童建颖, 李志英

2013, 34(2):  359-363.  doi:10.7503/cjcu20120690

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研究了端基炔烃和醛肟在间氯过氧苯甲酸和催化量碘苯作用下的[3+2]环合反应, 结果表明, 该过程经过一个有机高价碘中间体而进行. 通过该反应, 端基炔烃在氧化剂间氯过氧苯甲酸和催化剂碘苯的作用下与醛肟反应, 常温下可得到产率良好并具有区域选择性的3,5-二取代异噁唑化合物. 本文考察了反应条件的影响, 提出了可能的反应机理, 为简便快速合成3,5-二取代异噁唑化合物提供了一种新方法.



8-或6-(3-氯苯甲酰)香豆素衍生物的合成、表征、生物活性及与牛血清白蛋白的相互作用

杨树平, 韩立军, 潘燕, 王大奇, 王南南, 王婷

2013, 34(2):  364-374.  doi:10.7503/cjcu20120666

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合成了2个新化合物7-羟基-8-(3-氯苯甲酰基)-4-甲基香豆素(1)和7-羟基-6-(3-氯苯甲酰基)-4-甲基香豆素(2). X射线单晶衍射分析表明, 2个化合物的晶体同属于单斜晶系, P2₁/c空间群, 化合物1: a=1.21527(14) nm, b=1.01550(12) nm, c=1.5045(2) nm, β=112.377(2)°, V=1.7169(4) nm³, D_c=1.396 g/cm³, Z=4, F(000)=752, R₁=0.0415, wR₂=0.0981[I>2σ(I)], S=1.063; 化合物2: a=2.0168(2) nm, b=0.76229(12) nm, c=2.25497(17) nm, β=123.987(6)° , V=0.8745(6) nm³, D_c=1.454 g/cm³, Z=8, F(000)=1296, R₁=0.0604, wR₂=0.1384[I>2σ(I)], S=0.948. 抗菌实验结果表明, 2个化合物对大肠杆菌(E. coli)、 枯草杆菌(B. subtilis)和金色葡萄球菌(S. aureus) 均有中等程度的抑制作用; 体外抗氧化实验结果表明, 2个化合物对超氧阴离子自由基(O₂^-·)、 羟基自由基(·OH)和二苯代苦味肼基自由基(DPPH·)均有良好的清除能力. 采用荧光光谱法研究了不同温度下2个化合物与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用, 结果表明, 2个化合物对BSA 的荧光猝灭均属于静态猝灭; 热力学数据表明, 化合物1(ΔH>0, ΔS>0, ΔG<0)与BSA主要以疏水作用力相结合, 化合物2(ΔH<0, ΔS<0, ΔG<0)与BSA主要以氢键或范德华力相结合; BSA与化合物1和化合物2间的距离分别为2.59和2.38 nm, 说明2个化合物与BSA 之间可能发生了非辐射能量转移.



光谱法研究硫鸟嘌呤与七元瓜环及牛血清白蛋白的超分子相互作用

黄英, 王娟, 郭改英, 陶朱, 薛赛凤, 祝黔江, 周清娣

2013, 34(2):  375-380.  doi:10.7503/cjcu20120645

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利用紫外-可见吸收光谱法和荧光光谱法研究了抗癌药物硫鸟嘌呤(6-TG)与七元瓜环(Q[7])及牛血清白蛋白(BSA)的相互作用. 结果表明, 6-TG与Q[7]及BSA可形成三元复合物, 且6-TG与Q[7]及BSA均可形成1:1的超分子配合物, 6-TG能引起BSA的荧光猝灭, 猝灭机制为静态猝灭. 此外, 还用同步荧光法和三维荧光法考察了6-TG对BSA构象的影响, 结果表明6-TG的加入使BSA的构象发生了变化, 而同步荧光光谱结果表明结合位点更接近于色氨酸.



珠子参化学成分分析

时晓磊, 王加付, 姚华, 张培旭, 李绪文, 张海玉, 金永日

2013, 34(2):  381-385.  doi:10.7503/cjcu20120586

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从珠子参根茎中分离得到7个化合物. 利用核磁共振、 质谱和红外等手段, 并结合其理化性质, 鉴定了其结构, 它们分别是24(R)-珠子参苷R1, 6-O-[β-D-吡喃葡萄糖基(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖基]-20-O-[β-D-吡喃葡萄糖基(1→4)-β-D-吡喃葡萄糖基]-20(S)-原人参三醇、 6″-乙酰基-人参皂苷Rd、 人参皂苷Rf、 竹节参皂苷Ⅳa、 人参皂苷Rd和竹节参皂苷Ⅴ. 其中, 24(R)-珠子参苷R1和6-O-[β-D-吡喃葡萄糖基(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖基]-20-O-[β-D-吡喃葡萄糖基(1→4)-β-D-吡喃葡萄糖基]-20(S)-原人参三醇为2个新化合物, 6″-乙酰基-人参皂苷Rd 和人参皂苷Rf为首次从珠子参根茎中得到.



物理化学

不同形态双金属氢氧化物颗粒水分散体系及其稳定的Pickering乳液

刘国鹏, 王君, 李伟, 刘尚营, 孙德军

2013, 34(2):  386-393.  doi:10.7503/cjcu20120411

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采用共沉淀法制备了3种形态的MgAl双金属氢氧化物颗粒的水分散体系, 并以其为乳化剂制备了Pickering乳液. 比较了3种颗粒的分散体系及其稳定的Pickering乳液的性质. X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征结果表明, 低结晶度的颗粒以形状不规则、 结构疏松、 表面粗糙的絮状体形式分散于水中, 且颗粒尺寸随高速搅拌分散时间的延长而减小; 而良好结晶的颗粒以形状规则、 结构致密、 表面平滑的六角片存在于水中. Zeta电位测试表明, 3种颗粒在水中均带正电荷, NaCl可降低颗粒的Zeta电位而使其发生絮凝, 但良好结晶颗粒的分散体系在更高NaCl浓度时才出现明显沉淀. 分别采用3种双金属氢氧化物颗粒/NaCl水分散体系制备了水包油(O/W)型Pickering乳液, 并比较了乳液的稳定性. 结果表明, NaCl的引入在一定程度上可提高3类乳液的稳定性; 良好结晶颗粒稳定乳液的能力强于低结晶度的颗粒; 对于低结晶度颗粒, 大颗粒稳定乳液的能力比小颗粒更强.



锆含量对(CeMn)_1-xZr_xO₂催化剂催化燃烧碳烟稳定性能的影响

朱艺, 闫朝阳, 赵明, 李小双, 龚茂初, 陈耀强

2013, 34(2):  394-400.  doi:10.7503/cjcu20120391

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采用共沉淀法制备了系列(CeMn)_1-xZr_xO₂[n(CeO₂): n(MnO₂)=6: 4, 0≤x≤0.3]催化剂并进行了表征. 考察了该系列催化剂对柴油车排放碳烟的催化燃烧性能. X射线衍射和低温氮气吸附-脱附结果表明, 向CeMnO₂催化剂中引入ZrO₂后可以有效稳定催化剂的结构性能和织构性能, 当x≥0.2时对结构性能的稳定效果最佳, 当x≥0.1时对织构性能稳定效果最佳. 氢气-程序升温还原(H₂-TPR)结果表明, 加入ZrO₂后稳定了老化催化剂的低温还原性能, 当x=0.2时老化催化剂的低温还原性能最优. 氧气-程序升温脱附(O₂-TPD)结果表明, 加入ZrO₂后增加了催化剂表面的阴离子空位, 使其吸附和活化氧的能力增强. 活性测试结果表明, 该系列新鲜催化剂用于碳烟的催化燃烧可有效降低碳烟在燃烧过程中失重速率最大时对应的温度(T_m)约270 ℃, 老化后引入锆的催化剂的稳定性能明显优于无锆催化剂, 当x=0.2时催化剂的抗老化性能最佳, 于700 ℃老化20 h前后T_m的差仅有6 ℃.



新型Gemini咪唑表面活性剂的合成及表面性能

刘海燕, 顾大明, 刘国宇, 赵秀丽, 陈成, 徐克明

2013, 34(2):  401-407.  doi:10.7503/cjcu20120265

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以2,2-双(溴甲基)-1,3-丙二醇为连接基合成了新型的连接基为枝状的Gemini咪唑表面活性剂2,4-二(溴化-3-烷基咪唑)-1,3-丙二醇([C_n-P-C_nim]Br₂, n=10, 12, 14). 产物经核磁共振氢谱(¹H NMR)、 红外(IR)光谱和元素分析等进行了分析, 证明所得产物即为目标产物. 通过表面张力法和电导法测量其表面活性并计算胶束形成热力学参数(). 结果表明, 25 ℃时3种表面活性剂均具有很高的表面活性, 胶束的形成是自发的熵驱动过程.



多壁碳纳米管负载铂立方体的制备及对乙醇电催化氧化性能

李艳艳, 饶路, 姜艳霞, 刘子立, 贺春兰, 张斌伟, 孙世刚

2013, 34(2):  408-413.  doi:10.7503/cjcu20120468

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利用线性扫描电沉积的方法在玻碳电极或多壁碳纳米管表面制备出铂纳米立方体, 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)结果表明, 铂立方体的尺度约为38 nm, 由Pt(111)择优取向的小粒子围成. 运用电化学循环伏安和电位阶跃技术研究了所合成的2种催化剂和商用碳载铂对乙醇氧化的电催化活性, 发现在2种铂纳米立方体上乙醇氧化的电催化活性和稳定性均高于商用碳载铂, 其起峰电位较商业碳载铂降低168 mV. 采用电化学原位红外光谱对比研究了铂纳米立方体和商用碳载铂对乙醇氧化的电催化过程, 发现铂纳米立方体起始氧化电位提前, 催化活性增强. 乙醇在该催化剂上更易转化为乙酸, 且表现出较强的CO吸附能力.



油基-金纳米流体的制备及热稳定性

李丹, 池海, 方文军

2013, 34(2):  414-417.  doi:10.7503/cjcu20120501

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分别采用N-十六烷基-N-(羟乙基)-N,N-二甲基溴化铵(CHDAB)和丁烷-1,4-二(N-十六烷基-N,N-二甲基溴化铵)(G16-4-16)2种阳离子表面活性剂作为金属表面修饰剂, 在石油醚/正丁醇/水混合体系中用KBH₄ 还原HAuCl₄制备出亲油性纳米金. 其中, 双子表面活性剂G16-4-16显示出更好的包裹分散作用, 其包裹的纳米金粒径分布范围较窄, 平均粒径为5.2 nm. 将该纳米金颗粒分散在液态烷烃、 甲苯和长链烷基醇等溶剂中可制成稳定的油基纳米流体. 采用紫外-可见光谱法跟踪热稳定性随时间的变化, 结果表明, 该纳米流体显示了较好的热稳定性, 在130 ℃稳定时间达20 h. 采用点热源法测定了该纳米流体的导热系数, 结果表明, 50 ℃时添加质量分数1.5%的纳米金可以使其导热系数增大约17%.



锌掺杂对TiO₂染料敏化电池光阳极中电荷俘获态分布及电子复合过程的影响

张盼盼, 朱枫, 艾希成, 付立民, 徐东升, 张建平

2013, 34(2):  418-422.  doi:10.7503/cjcu20120159

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基于瞬态光电压和瞬态光电流技术研究了锌掺杂的TiO₂染料敏化太阳能电池中电子复合及传输的动力学行为. 通过实验获得了不同阳极掺杂条件下的电子复合时间常数与电子收集时间常数, 考察了锌掺杂对电池阳极材料导带能级和电子俘获态的影响. 研究结果表明, 锌的掺杂在提高TiO₂导带能级的同时延长了俘获态电子的复合时间常数, 从而大大提高了电池的开路电压.



CuS/TiO₂纳米管异质结阵列的制备及光电性能

柯川, 蔡芳共, 杨峰, 程翠华, 赵勇

2013, 34(2):  423-428.  doi:10.7503/cjcu20120376

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利用水热反应制备了CuS/TiO₂纳米管异质结阵列, 采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射谱(XRD)等手段表征了异质结阵列的表面形貌和晶体结构. 电流-电压曲线结果表明, CuS/TiO₂纳米管异质结阵列具有明显的整流效应. 根据表面光电压谱和相位谱, 在376～600 nm之间, CuS/TiO₂纳米管异质结阵列表现为p型半导体特征, 电子在表面聚集; 在300～376 nm之间表现为n型半导体特征, 空穴在表面聚集; 在376 nm处异质结阵列的表面光伏响应为零. CuS/TiO₂和CuS/ITO之间界面电场的不同导致异质结在不同波长范围内表面电荷聚集的差异. 光电化学性能测试发现, 以CuS/TiO₂纳米管异质结阵列为光阳极组成的光化学太阳电池, 在大气质量AM 1.5G, 100 mW/cm²标准光强作用下具有0.4%的光电转换能力.



酞菁锂薄膜的光电流极性研究

李博

2013, 34(2):  429-433.  doi:10.7503/cjcu20120431

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利用旋转涂膜法和真空镀膜法制备了以酞菁锂薄膜为工作层的有机光电器件, 结构为氧化铟锡/聚二氧乙基噻吩: 聚对苯乙烯磺酸/酞菁锂/聚偏氟乙稀/铝(ITO/PEDOT: PSS/LiPc/PVDF/Al). 在可见光和近红外脉冲激光照射下, 研究了器件的光电流极性. 在532 nm脉冲激光照射下, 器件的外电路光电流方向从ITO流向铝; 但在1064 nm脉冲激光照射下, 其外电路光电流极性发生反向, 即从铝流向ITO. 酞菁锂薄膜的吸收光谱和X射线衍射谱图显示, 其对可见和近红外光有非常广的吸收, 且为x晶型. 酞菁锂自由基的双极性特性可随入射光波长的变化而改变.



稀土金属掺杂对锐钛矿型TiO₂光催化活性影响的理论和实验研究

刘月, 余林, 魏志钢, 潘湛昌, 邹燕娣, 谢英豪

2013, 34(2):  434-440.  doi:10.7503/cjcu20120487

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从理论和实验两方面探讨稀土金属掺杂对锐钛矿型TiO₂光催化活性的影响. 理论上采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理, 对稀土掺杂TiO₂前后的几何结构、 能带结构、 态密度及电子结构进行了系统的研究. 结果表明, Y, La, Gd, Lu, Ce, Eu, Yb和Tb掺杂有助于TiO₂光催化活性的提高; 而对于Pr, Nd, Pm, Sm, Dy, Ho, Er和Tm掺杂, 由于在价带顶和导带底之间形成了较多的可能成为光生电子和空穴的复合中心的杂质能级, 故此类稀土的掺杂浓度需要控制在较小的范围内. 另一方面, 采用溶胶-凝胶法制备了9种稀土金属(RE=Y, Ce, Pr, Sm, Gd, Dy, Ho, Er, Yb)掺杂的TiO₂粉体, 运用X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱法(UV-Vis)分别表征其晶体结构和光学吸收性质. 结果表明, 掺杂前后的TiO₂均为锐钛矿相, 且Ho, Pr, Ce, Sm, Y, Yb和Gd掺杂使TiO₂在可见光区的吸收有不同程度的提高. 理论预测与实验结果基本一致, 且理论研究结果与周期表中稀土元素外层电子轨道排布规律一致, 从而揭示了稀土元素掺杂的本质规律, 指明了适量的稀土掺杂有利于TiO₂光催化活性的提高.



杂原子掺杂的含单空位缺陷BN纳米管的非线性光学性质

石芝铭, 陈巍, 万素琴, 李辉, 黄旭日

2013, 34(2):  441-446.  doi:10.7503/cjcu20120588

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采用密度泛函理论(DFT)研究了杂原子M(M=Li, Na, K, Be, Mg, Ca, C和Si)在B/N单空位缺陷处的掺杂对(6,0)BN纳米管体系非线性光学性质的影响. 采用B3LYP方法共得到了14种几何构型, 并采用BHandHLYP方法计算了这些结构的第一超极化率β₀值. 研究结果表明, 单纯的B或N缺陷几乎不影响BN纳米管体系的非线性光学性质; 与B缺陷处掺杂的体系相比, 杂原子在N缺陷处的掺杂更有利于提高BN纳米管体系的第一超极化率β₀值; 对于同周期掺杂原子, 还原性越强的原子掺杂对BN纳米管体系的第一超极化率β₀值的改善越明显, 表现为β₀(Ⅰ族)>β₀(Ⅱ族)>β₀(Ⅳ族); 对比同主族掺杂原子, 第三周期元素Na和Mg的掺杂能更有效地提高体系的第一超极化率β₀值, 原因主要在于原子半径和还原性等因素共同决定其对BN纳米管体系第一超极化率β₀值的改善程度. 本文研究结果为有效提高BN纳米管体系的非线性光学性质提供了一种新思路, 为基于BN纳米管的非线性光学材料设计提供了有价值的理论信息.



D-A型共轭低聚物的电子性质及D-A比对其影响的理论研究

傅杨武, 陈明君

2013, 34(2):  447-454.  doi:10.7503/cjcu20120445

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以[1,2,5]噻重氮并[3,4-g]喹喔啉(TQ)为受体、 噻吩(Th)、 噻吩并[3,2-b]噻吩(TTh)和吡咯(Py)为供体, 设计了6类供体-受体(D-A)型共轭低聚物. 采用杂化的密度泛函方法(B3LYP), 研究了此6类低聚物的电子结构和性质. 电子密度拓朴分析和核独立化学位移计算表明, 随着聚合度的增加, 体系共轭程度增强, HOMO-LUMO能级差逐渐减小. 同时, 随着聚合度的增加, 低聚物电离能减小, 电子亲和势增大. 供体-受体摩尔比(D-A比)对低聚物的性质有重要影响, 提高D-A比能有效地增大分子内电荷迁移, 从而使HOMO-LUMO能级差减小. Py不仅是一个强的电子供体, 还是一个潜在的氢键供体. 在含Py结构单元的低聚物中, 由于分子内氢键的存在使其具有较大的分子内电荷迁移值. 所设计的6种基于TQ的四聚体均具有较小的HOMO-LUMO能级差(<1 eV), 使其相应的聚合物的能隙更小, 可作为潜在的性能优良的导电材料.



NiTi过渡金属团簇的结构和芳香性的理论研究

时圣刚, 封继康, 田维全, 刘子忠, 李伟奇, 崔艳红

2013, 34(2):  455-461.  doi:10.7503/cjcu20120363

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在B3PW91/6-311+G(d)计算水平上, 计算并讨论了Ni₄Ti₂, [Ni₄Ti₂]²⁺, [Ni₄Ti₂]^2-与Ni₄Ti₄, [Ni₄Ti₄]²⁺, [Ni₄Ti₄]^2-团簇的几何结构和芳香性. 在构型优化过程中得到了Ni₄Ti₂(D_4h), [Ni₄Ti₂]²⁺(D_4h), [Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)和Ni₄Ti₄(D_2h)4个稳定构型, 发现当引入上下2个Ti原子后, Ni₄环成为了平面正方形构型. 核无关化学位移(NICS)计算结果表明, Ni₄Ti₂(D_4h)与Ni₄Ti₄(D_2h)的NICS值为正, 而[Ni₄Ti₂]²⁺(D_4h)和[Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)的NICS值为负, 且[Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)的NICS值更负. 同时还发现, 由s与d轨道参与形成的反磁性环流是引起[Ni₄Ti₂]²⁺(D_4h)和[Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)具有较大芳香性的主要原因; 其中Ti原子主要提供d_z²与s轨道, 而Ni原子主要利用其d_z²与d_x²-y²轨道形成正方形环, 它们之间构成了球状的d轨道环流, 且[Ni₄Ti₂]²⁺(D_4h)和[Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)中还有非常明显的π轨道环流.



高分子化学

磁性蛋白质微胶囊的声化学法构筑

王春蕾, 闫俊涛, 钟双玲, 李占锋, 崔学军, 王洪艳

2013, 34(2):  462-466.  doi:10.7503/cjcu20120639

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通过声化学法制备了具有生物相容性的磁性蛋白质微胶囊, 利用高强度超声波辐照含有油酸改性磁性的Fe₃O₄纳米粒子的油相与蛋白质水溶液的两相界面, 只需几分钟即可得到磁性蛋白质微胶囊. 这种制备蛋白质微胶囊的方法快速简便, 高效环保, 可将分散于油相的疏水性药物直接装载, 不破坏药物. 在药物靶向传输等领域具有应用性.



酸碱处理蒙脱土与磷酸酯阻燃剂复配阻燃PC/ABS合金

冉诗雅, 许远远, 郭正虹, 方征平

2013, 34(2):  467-473.  doi:10.7503/cjcu20120497

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采用酸碱处理法对蒙脱土进行有机化改性, 再将酸碱处理的蒙脱土与磷酸酯阻燃剂复配, 作为聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(PC/ABS)合金的阻燃体系, 并表征了酸碱处理蒙脱土对合金的热稳定性和阻燃性能. 结果表明, 间苯二酚双(二苯基磷酸酯)改性的蒙脱土(BDP-MMT)使阻燃PC/ABS合金的起始分解温度降低, 而酸碱处理蒙脱土却使合金的起始分解温度有所提高; BDP-MMT的加入会恶化碳层的阻隔性能, 而酸碱处理蒙脱土却可以增加碳层的稳定性, 使第二热释放峰值出现的时间延迟, 且适合的酸浓度处理蒙脱土可以使合金通过UL-94 V-0级检验.



光纤折射率传感用于壳聚糖脱乙酰度测定

何炜欣, 谭春华, 黄旭光

2013, 34(2):  474-478.  doi:10.7503/cjcu20120470

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建立了一种基于光纤折射率传感技术的壳聚糖脱乙酰度测定方法. 利用光纤折射率传感器监测酸碱滴定过程中溶液折射率的变化, 根据折射率变化转折点之间碱的用量来计算壳聚糖的脱乙酰度. 该方法测得的3种不同含量实际样品的脱乙酰度与氢核磁共振波谱(¹H NMR)方法测定结果相符, 验证了方法的可靠性. 该方法具有用量少、 结构简单、 准确、 重复性好和转折点明显等优点, 可应用于工业生产中壳聚糖脱乙酰度的测定.



羧基化氧化石墨烯-谷氨酸复合物的抗凝血性能

顾皓, 周宁琳, 樊云婷, 王晓丹, 李文秀, 沈健

2013, 34(2):  479-484.  doi:10.7503/cjcu20120522

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将手性的L-谷氨酸(Glu)接枝到羧基化氧化石墨烯片层上, 制备了一种羧基化氧化的氧化石墨烯-谷氨酸复合物(GeneO-Glu), 提高了羧基化的氧化石墨烯的生物相容性. 利用红外光谱、 静态水接触角、 X射线衍射及热重分析等手段对所合成的GeneO-Glu复合物进行了表征, 并对其复合机理进行了探讨. 结果表明, Glu可在一定条件下通过化学反应键合在羧基化的氧化石墨烯片层上. 血浆复钙时间随着复合物浓度的增加而增加; 不同pH值条件下合成的复合物在不同浓度下的溶血率均小于5%, GeneO-Glu复合物在低浓度时即表现出优良的抗凝血性能.



原位X射线研究拉伸过程中间规聚丙烯晶体熔融与晶体取向关系

邵春光, 卓然然, 李倩, 曹伟, 张阳, 张瑞静, 刘成刚, 申长雨

2013, 34(2):  485-490.  doi:10.7503/cjcu20120523

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间规聚丙烯熔体(sPP)淬冷至液氮温度并保持5 min, 于20, 40, 80, 120 ℃下等温退火10 h, 制备出具有不同片晶厚度的样品. 在室温条件下, 利用原位X射线在线研究sPP样品拉伸过程中应力诱导的晶体熔融和晶体取向关系. 结果表明, 在单轴拉伸过程中, 应力导致的晶体熔融和晶体取向同时发生, 即两者在同一应变、 同一应力下同时发生, 这一特性不受片晶厚度的影响. 随着片晶厚度的增加, 晶体熔融和取向需要的临界应力不断增大, 在所研究范围内, 该临界应力的增加和片晶厚度基本呈线性关系. 另外, 随着片晶厚度增大, 样品的弹性模量、 屈服强度和应变硬化模量均有一定程度的增大.