高等学校化学学报

高等学校化学学报2015年第36卷第2期封面和目次

2015, 36(2): 0-0.

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两亲性多肽自组装及其应用

王建勋, 秦四勇, 蔡腾腾, 张先正, 卓仁禧

2015, 36(2): 201-211. doi:10.7503/cjcu20140859

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两亲性多肽分子具有类似天然磷脂分子的两亲特性、丰富的分子结构、独特新颖的组装体结构以及特殊的生物学功能, 是多肽自组装研究的热点领域. 本文总结了近年来关于两亲性多肽自组装研究及应用的进展, 介绍了几种常见的两亲性多肽, 并进一步阐述其分子结构特征、组装行为和机理、组装体结构和功能以及在纳米技术和生物医学领域中的应用.

不同形貌Ag₃PO₄的表面自由能及原位光催化过程的热力学和动力学参数

刘作娇, 范高超, 李星星, 谭学才, 钟莲云, 黄在银

2015, 36(2): 212-214. doi:10.7503/cjcu20140947

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以5-叠氮间苯二甲酸为有机酸配体的配位聚合物的合成与表征

马本华, 彭宇, 华佳, 施展

2015, 36(2): 215-220. doi:10.7503/cjcu20140957

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以5-叠氮间苯二甲酸(H₂aip)为有机酸配体, 选择3种不同的含氮辅配体, 在溶剂热条件下合成了4个配位聚合物: Co(aip)(py)₃(1), Co(aip)(4,4'-bipy)(2), Mn(aip)(4,4'-bipy)(3)和Mn(aip)(dptz)(4)[py=吡啶, 4,4'-bipy=4,4'-联吡啶, dptz=3,6-二(4-吡啶基)-1,2,4,5-四嗪], 通过X射线单晶衍射确定了化合物的晶体结构, 并通过元素分析、红外光谱、热重和粉末X射线衍射对化合物进行了表征. 结构分析表明, 化合物1属单斜晶系, C2/c空间群, 具有一维链状结构; 化合物2和3结构相同, 均属单斜晶系, C2/m空间群, 具有二维层状结构, 化合物4属三斜晶系, P $1 ˉ$ 空间群, 具有二维层状结构. 变温磁化率测试结果表明, 所得4个化合物中均存在弱反铁磁作用.

氧化石墨超声时间对三维还原氧化石墨烯结构及超级电容性能的影响

汪建德, 彭同江, 鲜海洋, 孙红娟, 侯云丹

2015, 36(2): 221-228. doi:10.7503/cjcu2014086

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将氧化石墨凝胶超声不同时间制备氧化石墨烯(GO)溶胶, 再以GO溶胶为前驱体采用一步水热法制备了三维还原氧化石墨烯(3DRGO), 采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试等研究了不同超声时间对3DRGO的形貌、结构及超级电容性能的影响. 结果表明, 当超声时间不超过120 min时, 经水热反应后还原氧化石墨烯均能形成稳定的三维结构, 但随着超声时间的延长, 三维结构尺寸不断减小, 强度增加, 样品的内部结构也由片状逐渐向多孔网状转化; 当超声时间超过120 min时, 还原氧化石墨烯虽具有网状结构, 但在宏观上不利于形成稳定的三维结构. 电化学测试结果表明, 经不同超声时间所制备的还原氧化石墨烯均表现出较好的超级电容性能, 其中超声时间为120 min时制备的3DRGO具有更均匀的多孔网状结构, 表现出了最佳的超级电容性能, 在1 A/g电流密度下其比电容可达328 F/g, 即使在20 A/g的大电流密度条件下, 其比电容仍可高达240 F/g.

利用粉煤灰合成低硅铝比NaP分子筛

陈彦广, 解骢浩, 韩洪晶, 赵法军, 王宝辉

2015, 36(2): 229-235. doi:10.7503/cjcu20140845

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以粉煤灰分级处理获得的硅铝组分Na₂SiO₃和NaAlO₂为原料, 通过水热反应制备了NaP型分子筛. 考察了钠盐不同阴离子和有机空间位阻剂对NaP分子筛制备的影响, 优化了水热合成NaP分子筛的工艺参数, 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和BET方程对NaP分子筛产品的晶型、形貌和孔容进行分析表征, 对NaP分子筛吸附水溶液中Ni²⁺的性能进行了评价. 结果表明, 合成NaP分子筛的最佳原料摩尔比为n(Na₂O)∶n(SiO₂)∶n(Al₂O₃)∶n(H₂O)=3.23∶1.95∶1∶226, 反应温度为120 ℃, 晶化时间为8 h. 当钠盐中阴离子为Br^-时, 可增大P型分子筛产率并提高其纯度. 添加有机空间位阻剂三乙醇胺(TEA)[n(TEA)∶n(Al₂O₃)=1∶1]时, 合成的P型分子筛粒径较小且具有较大的孔容, 此时对应的Ni²⁺去除率较高, 可达96.2%.

呼气中挥发性硫化物的质子转移反应质谱在线检测

沈成银, 王鸿梅, 黄超群, 陆燕, 夏磊, 陈小景, 王宏志, 储焰南

2015, 36(2): 236-240. doi:10.7503/cjcu20140794

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利用自主研制的高灵敏呼气检测质子转移反应质谱(PTR-MS), 对一名口臭受试者的口腔吹出气体、鼻子呼出气体和口腔内气体分别进行多组分实时监测, 发现了该受试者呼气中3种引起口臭的挥发性硫化物(VSCs)的来源并不相同, 其中甲硫醇主要来源于口腔, 硫化氢和二甲基硫则主要来源于肺或呼吸道. 本研究不仅发现了口腔内气体在PTR-MS呼气监测过程中的特征变化趋势, 还分析了呼出气体中3种VSCs的来源, 对于呼气的正确采样和检测具有重要的指导意义.

纳米金-卟啉复合传感阵列快速识别肺癌患者呼气中的有机小分子

徐永红, 霍丹群, 法焕宝, 杨眉, 侯长军

2015, 36(2): 241-247. doi:10.7503/cjcu20140648

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合成了小粒径纳米金作为卟啉保护剂, 以纳米金-卟啉化合物和pH指示剂共同构建6×6传感阵列, 将其用于可视化检测12种肺癌患者呼出气体中的有机小分子(OSMs), 设置了3个浓度梯度且每个样品重复5次. 实验结果显示, 纳米金的引入可显著提高阵列的稳定性和灵敏度; 聚类分析结果表明, 5次平行实验的结果优先聚为一簇, 结构相似的目标物随后聚在一起; 差谱图显示该方法对不同种类、不同浓度的OSMs具有良好的定性及半定量分析能力. 该方法可快速识别OSMs且具有肺癌筛查的潜在应用前景.

浓缩钼同位素的纯化新方法及质量分馏测定

宋盼淑, 王军, 任同祥, 周涛, 逯海

2015, 36(2): 248-253. doi:10.7503/cjcu20140631

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基于三氧化钼易升华的特性, 建立了一种纯化浓缩钼同位素试剂的新方法. 采用天然丰度掺杂样品Synthetic-Mo对纯化过程中的氧化时间、样品加入量及真空蒸发温度等条件进行了优化. 用高分辨等离子体质谱分析了样品中杂质的含量, 计算得到纯化后⁹⁵Mo和⁹⁸Mo浓缩同位素试剂的纯度分别为99.992%和99.990%. 通过多接收器等离子体质谱测定纯化前后样品中钼同位素的组成, $δ X / 95$ Mo(X=92, 94, 96, 97, 98, 100)值均在仪器测量精度(<0.3‰)范围之内, 未观察到明显的质量分馏现象. 该方法能够满足校正质谱法对浓缩同位素试剂的要求, 对建立高准确度的钼同位素丰度比测量方法具有重要意义.

微通道SERS器件的制备及对有害化学品的检测

杨永安, 徐抒平, 王昱扬, 齐国华, 徐蔚青

2015, 36(2): 254-259. doi:10.7503/cjcu20140621

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在微通道内表面通过化学吸附组装上银纳米粒子制成了微通道表面增强拉曼散射(SERS)器件, 其对常见探针分子罗丹明6G(R6G)和4-巯基吡啶(4-MPY)的最低检测浓度分别达到10^-11和10^-8 mol/L, 说明其具有很好的增强效果. 用该器件对2种有害化学药品进行了检测, 三聚氰胺的最低检测浓度可到10^-6 mol/L, 而福美双的最低检测浓度可达到10^-7 mol/L, 说明所制备的微通道器件可用于对有害化学品的检测. 微通道SERS器件具有体积小、取样少、制备简单、能够进行现场实时动态检测等特点, 具有广阔的应用前景.

基于荧光素衍生物单分子器件的二进制全减器和全加器

田涛, 刘畅, 何松, 曾宪顺

2015, 36(2): 260-266. doi:10.7503/cjcu20140668

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合成了一种随pH值变化具有5种互变分子结构的新型荧光素衍生物QHF⁺. 通过紫外-可见吸收光谱研究了不同pH值下QHF⁺发生转化产生的5种结构的特征谱图, 并以此为基础设计了二进制逻辑电路. 在乙醇/水(体积比为1∶1)混合溶剂体系中, 采用等摩尔的H⁺或OH^-作为化学输入信号, 选取424和490 nm波长下的特定吸光度或透射率作为标准阈值, 通过比较紫外-可见吸收光谱的变化, 平行实现了多个逻辑门(XOR和INH或AND和XOR)的运算, 模拟了二进制全减器和全加器的运行.

丙二腈及氰乙酸酯参与的3-脱氢莽草酸甲酯缩合-芳构化-环合串联反应

王德建, 张恩生, 徐田龙, 李军, 黄桐堃, 邹永

2015, 36(2): 267-273. doi:10.7503/cjcu20140656

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3-脱氢莽草酸甲酯与丙二腈、氰乙酸乙酯及氰乙酸甲酯等活性亚甲基化合物在一定条件下发生缩合、芳构化及环合反应, 可方便地构建C—C键并得到多取代的2-氨基苯并呋喃类化合物(3a~3e, 4a和4b), 其中化合物3a中的氰基和甲氧羰基可分别进行选择性水解. 该方法具有原料易得、条件温和、操作简单及收率高等优点, 为可再生生物质资源莽草酸的多样化转化和利用提供了新思路.

天然产物色胺酮及其衍生物的仿生合成

王翠玲, 侯宝龙, 张宁, 孙艳妮, 刘建利

2015, 36(2): 274-278. doi:10.7503/cjcu20140653

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以药用植物体内存在的生物合成前体吲哚醌和邻氨基苯甲酸为反应物, 用POCl₃作催化剂, 仿生合成了天然产物色胺酮(1), 结构表征结果与标准品一致. 该反应所用原料易得, 避免了使用较昂贵的靛红酸酐, 适合实验室小规模简便合成. 采用此方法合成了14个色胺酮衍生物, 可见其具有广泛的适应性.

酸性神经鞘磷脂酶直接抑制剂的设计、合成及生物活性

杨侃, 张阔军, 胡松源, 顾勤兰, 董继斌, 王进欣

2015, 36(2): 279-286. doi:10.7503/cjcu20140617

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构建了基于配体的酸性神经鞘磷脂酶抑制剂药效团模型. 根据此模型, 以α-倒捻子素(α-Mangostin)为先导化合物进行结构优化, 完成了11个新型酸性神经鞘磷脂酶直接抑制剂的设计与合成, 其结构经过核磁共振波谱和质谱鉴定正确. 初步体外酶抑制活性筛选结果显示, 化合物Ⅰb, Ⅰd, Ⅰe和Ⅰf具有较好的酶抑制活性, 其中化合物Ⅰf的酶抑制率为88.9%.

新型水溶性中氮茚衍生物的合成及铜离子荧光探针行为

孔伟伟, 江玉亮, 韩巧荣, 王炳祥

2015, 36(2): 287-292. doi:10.7503/cjcu20140592

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设计合成了2个新型水溶性中氮茚季铵盐化合物4a{氯化2-[N'-(3-氰基-中氮茚-1-甲酰基)肼基] 酰乙基-1-吡啶鎓盐}和4b{氯化2-[N'-(3-氰基-中氮茚-1-甲酰基) 肼基]酰乙基-1-(2-甲基吡啶)鎓盐}, 采用红外光谱、核磁共振、质谱和元素分析对其进行了结构表征, 并研究了它们的光谱性质. 选取Cu²⁺, Zn²⁺, Ca²⁺, Cr³⁺, Co²⁺, Al³⁺, Mn²⁺, Ni²⁺, Ba²⁺, Hg²⁺, Fe³⁺, Cd²⁺, Mg²⁺, Pb²⁺, Li⁺和Ag⁺等16种常见金属离子, 对2个化合物进行了离子识别实验. 结果表明, 化合物4a和4b在一定浓度范围内对铜离子均具有良好的选择性识别能力, 受常见离子干扰小. 由于空间位阻的影响, 化合物4a具有比4b更高的灵敏性.

两类荧光可调碳点的制备及在防伪油墨上的应用

聂辉, 李敏杰, 鞠博, 张晓安

2015, 36(2): 293-298. doi:10.7503/cjcu20140559

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以不同的氯代烃和胺类为反应原料, 在相同反应条件下制备了2类荧光发射波长随激发波长变化而变化的碳点. 其中一类碳点的荧光强度随着激发波长的红移呈现类似于高斯曲线的变化趋势(类型Ⅰ), 另一类碳点的荧光强度随激发波长变化不规律(类型Ⅱ). 通过荧光光谱、透射电子显微镜、 X射线光电子能谱和红外光谱对2类碳点的结构和性质进行了表征和比较. 考察了类型Ⅱ碳点作为一种新型的荧光油墨在多重防伪领域的应用性能.

白术多糖调节IEC-6细胞迁移活性成分的分离和表征

王一寓, 刘嘉炜, 司马贞华, 宋厚盼, 李茹柳, 蔡佳仲, 陈蔚文

2015, 36(2): 299-305. doi:10.7503/cjcu20140515

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基于药理活性导向法, 利用水提醇沉、 DEAE纤维素柱和Sephadex LH-20葡聚糖凝胶柱等分离技术从白术根部位筛选分离出1个新的多糖组分YY13008, 并利用酸水解、凝胶渗透色谱-多角度激光散射联用技术、环境扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振波谱(NMR)等表征了其分子结构. 表征结果表明, YY13008为线团型均一性多糖组分, 绝对分子量为6546, 其分子结构是由大量果糖单元以β(2→1)果糖苷键, 终末端以α(1→2)葡萄糖苷键连接构成的果聚糖. 体外伤口愈合细胞模型测试结果表明, 白术多糖组分YY13008可使由α-二氟甲基鸟氨酸所致的IEC-6细胞迁移抑制恢复至正常水平, 而其自身对IEC-6细胞迁移无明显影响.

γ-环糊精对二甲戊灵的包合作用

于迟, 范腾飞, 郭鑫宇, 吴学民

2015, 36(2): 306-309. doi:10.7503/cjcu20140316

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以γ-环糊精(γ-CD)为主体, 采用饱和水溶液法对客体二甲戊灵进行包合. 采用紫外光谱以等摩尔连续变化法确定包合物的包合比为1∶1; 红外光谱证明二甲戊灵的部分苯环结构可能进入了γ-CD的空腔; 热分析结果证明包合作用提升了二甲戊灵的熔点; 粉末X射线衍射谱图中新衍射峰的出现说明形成了新物相; 扫描电镜则直观展现了包合物的外观. 以上结果均表明形成了γ-CD-二甲戊灵包合物, 其包合平衡常数K=1123.99 L/mol. 包合作用使二甲戊灵的熔点从54 ℃升至75 ℃, 溶解度提高了约11.5倍, 包合物热贮稳定性达标, 为进一步将其加工成其它水基化农药剂型提供了可能.

胶体晶体剪切模量的影响因素

秦艳铭, 周宏伟, 徐升华, 孙祉伟

2015, 36(2): 310-315. doi:10.7503/cjcu20140959

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利用自行搭建的扭转共振谱仪, 研究了不同粒子体系胶体晶体在不同体积分数下的剪切模量, 利用反射光谱测量了相应的晶体结构及内部孔洞等参数.结果表明, 同一粒子体系的剪切模量均随体积分数的增加而增大; 而对于同样的粒子数密度, 不同粒子体系的剪切模量随体系内部孔洞所占比例增加呈增大趋势. 对实验结果的分析及与理论分析的对比表明, 决定胶体晶体剪切模量大小的主要因素是胶体晶体中粒子的最近邻间距, 从而统一解释了体积分数和内部孔洞对胶体晶体剪切模量的影响.

杂质对金属-有机骨架材料分离烟道气性能影响的分子模拟研究

王佳晨, 童敏曼, 单超, 肖刚, 刘大欢, 阳庆元, 仲崇立

2015, 36(2): 316-324. doi:10.7503/cjcu20140802

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采用分子模拟方法系统研究了杂质(水、 O₂和SO₂)对5种金属-有机骨架材料(ZIF-8, NOTT-300, UiO-66(Zr), UiO-66-NH₂和UiO-66-2COOH)的烟道气分离性能的影响, 并探讨了其微观机理. 结果表明, O₂和SO₂对这些材料的CO₂/N₂分离选择性影响不大; 水对ZIF-8和UiO-66(Zr)的分离选择性影响不大, 而对NOTT-300和UiO-66-NH₂的分离选择性具有提升作用; UiO-66-2COOH对CO₂的选择性有所降低. 在干燥的环境下, UiO-66-2COOH的选择性最高, 而在湿润的环境下, UiO-66-NH₂的选择性最高. 为捕获CO₂的新型材料设计提供理论指导.

轴不对称支撑的手性N-O酰胺化合物催化亚胺硅氢化反应的过渡态研究

潘威, 马文广, 杨晓东, 郑昀晔, 宋碧清, 牛永志, 古吉, 胡栋宝, 杨芹, 朱华结

2015, 36(2): 325-329. doi:10.7503/cjcu20140791

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利用Hartree-Fock(HF)算法和密度泛函理论(DFT)探讨了新型轴手性氮氧酰胺类配体催化亚胺C=N双键不对称硅氢化反应的过渡态. 研究发现, H在Si原子上, 反应经过渡态TS-2, 能垒较低, 由此得到产物(-)-N-(1-phenylethyl)aniline的e.e.值与实验结果相吻合. 同时, 本文还尝试采用合理的简化模型计算反应过渡态, 其结果与使用全部分子用于过渡态能量计算的结论一致.

多功能淀粉酶固定化中的底物保护效应

夏莹, 曹昊, 张应玖

2015, 36(2): 330-335. doi:10.7503/cjcu20140767

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以壳聚糖为载体, 通过正交实验确定了用壳聚糖凝胶微球固定多功能淀粉酶OPMA-N的最适条件: 以20 mg/mL戊二醛交联, 在25 ℃及pH=6.5条件下固定1.5 h, 但需在引入底物淀粉介导的保护效应后, 才能获得良好稳定性的固定化OPMA-N(IOPMA-N), 显示了底物保护效应在催化部位占分子中较大区域的酶(如OPMA-N)固定化过程中的重要性. 对比分析游离酶与固定化酶的性质与功能发现, 在50 ℃及pH=6.0~7.0条件下, IOPMA-N的表观比活力比游离酶OPMA-N提高3倍以上, 催化效率(k_cat/K_m)提高4倍以上, 对弱酸性至中性及常温(30~50 ℃)环境的耐受性明显高于OPMA-N, 并具有良好的操作稳定性和储存稳定性, 重复使用15次后, 酶活力仍然能够保持75%, 在4 ℃下储存半衰期达31 d, 而OPMA-N在4 ℃下储存5 d后活力基本丧失. 催化产物的对比分析结果表明, OPMA-N固定化后, 水解活性明显提高, 但同时转苷活性有所下降, 这与已报道的OPMA-N分子中2种催化活力存在平衡机制的结论一致, 同时也表明在OPMA-N的固定化中底物淀粉对其水解活性有明显的保护作用, 但对其转苷活性几乎无贡献.

L/W复合分子筛的合成及在催化裂化汽油加氢改质催化剂中的应用

杨旭, 段爱军, 赵震, 姜桂元, 刘坚, 韦岳长, 李建梅

2015, 36(2): 336-343. doi:10.7503/cjcu20140761

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报道了一种新型复合分子筛L/W的制备、表征及应用. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)、氮气吸附-脱附、吡啶红外光谱(Py-IR)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)及拉曼光谱(Raman)等手段系统地比较了复合分子筛与机械混合分子筛的差异. 结果表明, 机械混合分子筛中的L和W分子筛均以独立相存在, 而复合分子筛中L分子筛是部分生长在W分子筛之上的; 并且复合分子筛表现出了更大的比表面积和孔径以及更适宜的酸性分布, 这有利于反应物的扩散, 增强了B酸与L酸的协同效应. 在催化裂化反应中, 复合分子筛催化剂比机械混合分子筛催化剂具有更高的脱硫活性(脱硫率93.3%)以及更低的辛烷值损失(ΔRON=-1.15).

不同碳源对产甲烷生物阴极性能的影响

徐恒, 汪翠萍, 王凯军

2015, 36(2): 344-348. doi:10.7503/cjcu20140727

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以“H”型电池为主体装置, 考察和比较了有机和无机碳源对产甲烷生物阴极启动期和稳定运行期性能的影响. 结果表明, 有机碳源可以加速产甲烷生物阴极的形成, 并使其在稳定运行期维持较高的运行性能; 有机碳源条件下所形成的产甲烷生物阴极具有较好的电化学活性, 当阴极电势为-0.75 V(vs. SHE)时, 其电流密度可达(2.34±0.15) A/m²; 通过投加有机碳源, 可以实现CO₂(或HC $O 3 -$ )的原位供给, 与无机碳源直接供给方式相比, 可在一定程度上缓解气液传质限制, 提高微生物的生长速率, 最终使产甲烷生物阴极表面生物量是无机碳源培养下的4倍多. 从微生物分析角度解释了有机碳源提高产甲烷生物阴极性能的原因.

以碱金属盐为阴极界面层的有机光电器件的制备及性能

孙书恒, 吴英, 周威龙, 陈友春, 李枫红

2015, 36(2): 349-354. doi:10.7503/cjcu20140662

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以碱金属盐LiF, NaF, CsF和Cs₂CO₃作为阴极界面材料, 制备了高效率有机小分子电致发光二极管(SMOLEDs)、聚合物电致发光二极管(PLEDs)及聚合物太阳能电池(PSCs). 在SMOLEDs和PLEDs中, CsF作为阴极界面层的器件流明效率和功率效率最高. 在以聚对苯乙烯撑(P-PPV)为发光层的PLEDs中, CsF作为阴极界面层的器件最大流明效率可达17.85 cd/A, 比LiF作为阴极界面层的器件流明效率提高近300%. 在以聚(3-己基噻吩)(P3HT)∶[6,6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯(PC₆₁BM)为活性层的PSCs中, 当LiF为阴极界面层时, 器件功率转换效率(PCE)可达4.12%. 而以NaF, Cs₂CO₃和CsF为阴极界面层时, PCE分别为3.72%, 3.55%和3.2%. 这是因为从上述碱金属盐中分解出来的碱金属原子扩散进入器件的有机层并对有机层进行了n型掺杂, 影响了器件的电流密度和效率.

具有高活性(001)晶面的Cr-TiO₂微球的制备及可见光催化性能

袁霞, 高碧芬, 万建风, 林碧洲, 陈亦琳

2015, 36(2): 355-360. doi:10.7503/cjcu20140599

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采用一步水热法制备了具有高裸露率(001)晶面的锐钛矿相Cr掺杂TiO₂(Cr-TiO₂)微球, 利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对样品进行了表征. 结果表明, 掺杂的Cr元素以Cr³⁺离子和CrO₃团簇2种形式存在, Cr³⁺离子进入TiO₂晶格, 形成Cr³⁺→Ti⁴⁺电荷转移跃迁, Cr-TiO₂在可见光区具有强烈吸收. 少量的Cr掺杂有利于形成平整的高活性(001)晶面. 以可见光降解酸性红染料作为探针反应研究了Cr-TiO₂的催化活性. 结果表明, 具有(001)晶面的Cr-TiO₂的催化效率明显优于普通的Cr-TiO₂.

TiO₂/Ag₂NCN复合光催化剂的制备与可见光催化性能

李霞, 张霞, 朱泽峰, 林国庆, 李有彬, 李晓雪, 徐君莉

2015, 36(2): 361-367. doi:10.7503/cjcu20140532

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利用银盐与单氰胺水溶液的沉淀反应, 通过共混不同质量分数的纳米TiO₂粒子制备了TiO₂/Ag₂NCN复合光催化剂. 使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱仪对复合光催化剂的结构进行了表征. 结果表明, 锐钛矿相TiO₂纳米颗粒沉积在Ag₂NCN表面形成异质结构, 二者间以弱的物理作用力相结合. TiO₂的掺杂使得复合颗粒的UV-Vis吸收光谱发生红移, 带隙变窄. 以亚甲基蓝(MB)为光催化降解对象, 研究了TiO₂/Ag₂NCN复合颗粒的可见光催化活性. 结果表明, 与单一Ag₂NCN相比, 复合颗粒表现出增强的光催化性能. 对TiO₂/Ag₂NCN复合颗粒的光催化反应动力学过程及光催化机理进行了探讨.

高容量锂离子电池核壳型硅/碳复合电极材料的制备与性能

王存国, 潘璇, 张雷, 朱孟康, 李德凯, 刁玲博, 李伟彦

2015, 36(2): 368-374. doi:10.7503/cjcu20140482

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通过自组装方式采用一步法制备了锂离子电池硅碳复合电极材料. 使用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)等对样品结构进行表征. 结果表明, 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)包覆的纳米硅颗粒(Si@PVP)均匀嵌入到具有三维网络纳米孔结构的导电石墨化炭黑(GCB)骨架中, 形成核壳复合型(Si@PVP-GCB)纳米颗粒, 既提高了该复合电极材料的导电性能, 又改善了材料的机械强度. 在纳米级GCB颗粒内部存在的中空石墨环结构和包覆在纳米Si颗粒外面的PVP包覆层都有效缓冲了纳米Si颗粒在充放电过程中较大的体积变化, 从而使纳米Si颗粒更加稳定. 电化学测试结果表明, Si@PVP-GCB 电极材料在电流密度为50 mA/g时, 经过100次循环后其可逆容量仍达到545 mA·h/g时, 远高于商品化的石墨微球(GMs)电极材料的容量(理论容量为372 mA·h/g).

高热值多面体硼氢化合物十氢十硼酸双四乙基铵的合成、热分解机理及动力学研究

薛云娜, 李娇毅, 郝志军, 万洪, 赵海霞, 李春迎, 杜咏梅, 陆居有, 余秦伟, 吕剑

2015, 36(2): 375-380. doi:10.7503/cjcu20140473

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以四氢硼酸四乙基铵为原料, 通过热解反应合成了十氢十硼酸双四乙基铵, 并采用红外光谱(IR), 核磁共振波谱(¹H NMR, ¹¹B NMR)及元素分析对其结构进行了表征. 采用差热-热重(DSC-TG)分析研究了其在氩气及氧气气氛下的热稳定性, 发现其在氩气中仅发生热分解反应, 放热量较小, 而在氧气中则先分解, 再发生氧化反应并放出大量的热. 采用Kissinger方法及Coat-redfern方程得到其热分解主反应的动力学方程, 并进一步通过热裂解原位池-傅里叶变换红外光谱(FTIR)联用技术和同步热分析-红外-质谱(DSC-TG-FTIR-MS)联用技术研究了其热分解机理, 推测在加热升温过程中, 化合物在303.2 ℃下快速分解, 气相产物主要为乙烷与少量氨气及氢气, 固相产物为单质硼.

高压下D,L-扁桃酸结构相变的拉曼光谱研究

王凯, 王庆磊, 颜婷婷, 林奥雷

2015, 36(2): 381-385. doi:10.7503/cjcu20140417

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采用金刚石对顶砧高压装置, 在室温下对D,L-扁桃酸(C₈H₈O₃)进行了原位高压拉曼光谱研究, 实验最高压力为2.2 GPa. 结果表明, 原来的一些拉曼峰在0.6 GPa左右突然消失或者劈裂, 并同时出现了一些新的拉曼峰. 通过进一步分析D,L-扁桃酸的拉曼频率随压力的变化, 发现许多拉曼峰的移动在0.6 GPa时都出现了拐点. D,L-扁桃酸在0.6 GPa发生了由正交相(Pbca)到单斜相(P2₁/c)的压致结构相变. 通过分析相变前后晶体结构及拉曼振动模式的变化, 认为此压致结构相变是由高压下分子的密堆积效应和氢键结构的重新排列导致. 完全卸压至常压后, 卸压拉曼光谱与常压拉曼光谱一致, 表明此压致相变可逆.

部分水解的预交联凝胶型聚丙烯酰胺的水化层结构

马莹, 张恒, 苑世领

2015, 36(2): 386-394. doi:10.7503/cjcu20140908

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部分水解的预交联凝胶型聚丙烯酰胺在水溶液中的吸水溶胀能对油藏高渗透区域产生有效封堵, 有利于提高驱油效率. 分子模拟结果表明, 凝胶颗粒的溶胀主要归因于侧链亲水基团在水溶液中的水化作用, 这些带负电的亲水基团中心原子通过氢键和静电作用在其周围极化出一层排列规整、有序而紧密的水化层, 并将水分子束缚其中; 同时水化层内的水分子之间依赖氢键网络促进水化层的稳定. 本文从微观结构、动力学和氢键等方面比较了各亲水基团中心原子的水化能力, 发现—COO^-官能团具有较强的束缚水分子的能力, 对水化层的稳定有重要影响.

阴离子型聚丙烯酰胺与阳离子表面活性剂的相互作用

曹绪龙, 胡岳, 宋新旺, 祝仰文, 韩玉贵, 王鲲鹏, 郭东升, 刘育

2015, 36(2): 395-398. doi:10.7503/cjcu20140823

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采用自由基水溶液共聚法制备了带有负电荷的水溶性聚丙烯酰胺, 研究了水溶液中聚合物与阳离子表面活性剂的相互作用及所导致的水溶性、黏度和流变学性质的变化, 为进一步研究驱油提供了理论基础.

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