高等学校化学学报

高等学校化学学报2015年第36卷第4期封面和目次

2015, 36(4): 0-0.

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钙钛矿太阳电池的工作机理及性能的主要影响因素

钱柳, 丁黎明

2015, 36(4): 595-607. doi:10.7503/cjcu20140927

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本文综合评述了钙钛矿太阳电池的重要研究成果, 解释了其工作机理并总结了影响电池性能的关键因素: 钙钛矿化学组成、结晶与形貌、传输层、电极和体异质结等. 对钙钛矿太阳电池的未来发展进行了展望.

抗坏血酸还原亚碲酸钠水相合成CdTe量子点

谢宪, 于梅花, 张惠萍, 王益林

2015, 36(4): 608-613. doi:10.7503/cjcu20141079

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在碱性条件下, 镉离子与巯基乙酸形成配合物(Cd-SCH₂COO^-), 亚碲酸钠中+4价的碲被抗坏血酸还原成-2价后与Cd-SCH₂COO^-配合物结合, 形成CdTe晶核; 经加热回流后晶核不断生长, 得到不同发射波长的CdTe量子点. 研究了反应时间、巯基乙酸与镉及碲与镉的摩尔比等实验条件对CdTe量子点荧光性能的影响. 用X射线粉末衍射和透射电镜等分析手段对量子点的结构进行了表征. 结果表明, 采用这种方法制得的CdTe量子点为立方晶型, 荧光量子产率可达27.1%, 反应时间及反应物的相对用量对量子点的荧光性能有明显影响.

高透明的柔性金纳米纤维膜

孔壮, 鹿现永, 朱英, 江雷

2015, 36(4): 614-618. doi:10.7503/cjcu20141072

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通过静电纺丝技术与离子溅射镀膜法, 以电纺聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为模板, 制备了高透明的柔性金(Au)纳米纤维膜. 研究表明, 该柔性Au纳米纤维膜呈现无规网状分布, 纤维的平均直径为291~322 nm. 当Au的溅射时间为75 s时, 所得薄膜的可见光透过率为92%, 近红外反射率为7%, 电阻率为2.9×10^-3Ω·cm. 该Au纳米纤维膜可转移到任何柔性基底上, 且显示出优异的柔韧性, 在弯曲500 次后其电阻率基本不变.

氨基修饰碳点与酞菁锌复合结构的制备与性能

丁艳丽, 胡胜亮, 常青

2015, 36(4): 619-624. doi:10.7503/cjcu20140930

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通过混合氨基修饰碳点(N-CDs)与酞菁锌(PcZn)合成了静电结合的N-CDs/PcZn复合结构. 利用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、循环伏安测试和光催化活性表征证实了N-CDs的光激发电子通过界面转移到了PcZn分子上, 然后在PcZn上发生辐射复合, 导致PcZn的荧光发射增强. 由于N-CDs上的激发电子转移到了PcZn分子上, 促使了其与空穴的分离, 阻碍了N-CDs上的辐射复合发生, 因此提高了N-CDs/PcZn复合体系的光催化活性. 反应温度会影响N-CDs/PcZn复合体系的稳定性和光转换能力, 在常温下制备的N-CDs/PcZn复合结构具有最佳的光物理与化学性能.

基于脱氧核酶的无标记端粒酶检测新方法

范宏亮, 张涛, 金伟, 金钦汉

2015, 36(4): 625-630. doi:10.7503/cjcu20141048

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设计了一种发卡型核酸探针, 结合脱氧核酶(DNAzyme)与支点介导链置换技术建立了一种检测端粒酶的新方法. 该发卡型探针通过阻碍G-四链体的形成来抑制DNAzyme的过氧化物酶活性. 当体系中的端粒酶引物TS被催化延伸后, 可以通过链置换反应破坏该发卡结构, 从而释放出自由的DNAzyme以催化过氧化氢氧化ABTS^2-, 产生可被检测的吸收信号变化. 实验结果表明, 应用该方法可以检测低至500个Hela细胞等当量的端粒酶, 且该方法操作简单、不需要荧光标记和复杂的表面修饰, 有望在肿瘤细胞端粒酶活性分析中获得广泛应用.

纳米壳聚糖修饰的开管毛细管电色谱柱的制备及对碱性蛋白质的分离

张欢欢, 陈继涢, 周孙英

2015, 36(4): 631-637. doi:10.7503/cjcu20140978

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采用离子交联法制得纳米壳聚糖粒子溶液, 通过静电吸附作用将其修饰于石英毛细管内表面形成涂层毛细管柱. 通过场发射扫描电子显微镜观察到毛细管内壁有小丘状突起, 表明纳米壳聚糖粒子已吸附于柱内层. 检测了不同pH 值下的电渗流变化趋势并与裸柱比较, 结果显示修饰后的柱电渗流受到明显抑制, 并在pH<4.7的环境中能产生反向电渗流, 该柱在不同pH值下电渗流的相对标准偏差(RSD)<6%, 日内、日间和柱间的RSD分别为1.46%, 4.64%和14.43%, 表明柱稳定性较好. 通过分离3种中性物质甲苯、苯酚和硫脲考察了该柱的色谱行为, 出峰顺序与其极性大小顺序一致, 表明纳米涂层起到极性固定相的作用. 用该柱成功分离了3种碱性蛋白质溶菌酶、细胞色素c和核糖核酸酶A, 柱效分别为 39481, 42610和245373 Plate/m, 重现性良好, 表明纳米涂层可有效抑制碱性蛋白质的吸附作用.

基于胶体金检测核酸适配子与蛋白相互作用的新方法

刘中成, 赵丽健, 刘利鹏, 张艳芬, 王南南, 陈瑶, 王向欢

2015, 36(4): 638-645. doi:10.7503/cjcu20140951

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基于核酸适配子对靶蛋白的高特异性及胶体金比色法的高度灵敏性, 建立了一种分析核酸适配子与靶蛋白亲和力以及简便快速检测蛋白质的新方法. 核酸适配子保护的胶体金在高盐条件下可保持稳定, 靶蛋白与胶体金竞争结合适配子, 使胶体金发生聚沉, 呈现颜色变化, 可通过检测A₅₂₀值分析适配子与靶蛋白的亲和力以及蛋白浓度. 通过对适配子浓度、靶蛋白浓度、共孵育时间、竞争反应时间和氯化钠浓度等关键因素进行优化, 确定了最佳检测条件.

衍生于双氰基二苯代乙烯的用于活体成像的双光子荧光锌离子探针

黄池宝, 梁兴, 曾启华, 陈华仕, 曾伯平, 易道生, 陈晓远

2015, 36(4): 646-653. doi:10.7503/cjcu20140891

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制备了衍生于双氰基二苯代乙烯的双光子荧光锌离子探针, 该探针以4-(2-吡啶甲基)哌嗪为锌离子受体, 当络合锌离子时, 探针的荧光强度增强了72.5倍和580 GM的双光子吸收截面. 该探针无细胞毒性且在体内环境中无pH敏感性, 其解离常数 $K d TP$ =(0.52±0.01) μmol/L. 性能测试结果表明, 该探针能选择性地检测活细胞中的游离锌离子, 耐时长达约1500 s, 且能探测活体组织80~150 μm深处的锌离子, 不受其它金属离子与生物膜的干扰.

纳米腔限制环境下2-(2-羟苯基)苯并噻唑的质子转移

向俊峰, 易平贵, 于贤勇, 陈建, 郝艳雷, 任志勇

2015, 36(4): 654-659. doi:10.7503/cjcu20141071

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采用稳态和瞬态荧光法对2-(2-羟苯基)苯并噻唑(HBT)与七元瓜环(CB7)的超分子作用及CB7分子纳米腔限制作用对HBT激发态质子转移(ESIPT)过程进行了研究, 并采用Benesi-Hildebrand方程对荧光数据进行处理, 以确定超分子复合物的组成比. 结果表明, 在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二氯甲烷溶液中, CB7与HBT的作用均形成化学计量比为1:1的主客体复合物, HBT的质子转移对溶剂很敏感, CB7的加入, 使HBT的荧光寿命降低, 量子产率增大. 在DMF溶液中, CB7的加入促进了酚氧负离子的形成, 而在二氯甲烷溶液中, CB7的加入限制了HBT的激发态质子转移. 结构优化计算表明, CB7与HBT能形成化学计量比为1:1的复合物.

催化量碘代烷烃促进下合成3,5-二取代异噁唑啉

方应国, 朱敏

2015, 36(4): 660-664. doi:10.7503/cjcu20141016

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研究了端基烯烃和醛肟在氧化剂过硫酸氢钾和催化量碘代烷烃作用下的[3+2]环合反应, 合成了一系列具有良好产率及区域选择性的3,5-二取代异噁唑啉化合物. 反应中, 碘代烷烃先经过氧化分解产生了活泼的次碘酸, 再依次与醛肟和烯烃经亲电加成反应生成五元杂环碘代中间体, 该中间体通过消除反应得到3,5-二取代异噁唑啉化合物. 考察了反应条件的影响, 提出了可能的反应机理, 为合成3,5-二取代异噁唑啉化合物提供了新方法.

烷基膦酸功能型离子液体合成、表征及对铀(Ⅵ)的萃取性能

李宏宇, 王博, 刘树明

2015, 36(4): 665-671. doi:10.7503/cjcu20140991

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以咪唑和吡啶作为阳离子基体, 设计合成了3种具有烷基膦酸功能基团的功能型离子液体, 利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、核磁共振氢谱(¹H NMR)和元素分析对离子液体的结构进行了确认, 测定了离子液体的相转变温度、热稳定性、密度和黏度等物理性能, 并对硝酸介质中萃取铀酰离子进行了研究. 结果表明, 所制备的功能离子液体可同时作为稀释剂和萃取剂, 在室温环境下实现对铀(Ⅵ)的萃取, 萃取率可达到90%以上.

新型含苯基取代嘧啶基磺酰脲衍生物的设计、合成及生物活性

陈伟, 魏巍, 周莎, 李永红, 张晓, 童军, 李玉新, 李正名

2015, 36(4): 672-681. doi:10.7503/cjcu20140955

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将苯基引入到嘧啶环的4位, 设计、合成了2个系列共24个结构新颖的磺酰脲类衍生物, 并对其生物活性进行了研究. 抑菌实验结果表明, 目标化合物对苹果轮纹病菌和小麦纹枯病菌表现出优异的抑制率, 其中化合物9f对5种病菌的抑制率均超过65%. 进一步研究发现, 化合物9f对苹果轮纹病菌的EC₅₀值为8.63 mg/L, 略高于对照药百菌清(7.33 mg/L); 化合物8k和9k对小麦纹枯病菌的EC₅₀值分别为5.48和6.09 mg/L, 与百菌清(4.26 mg/L)接近. 同时, 盆栽法除草测试结果表明, 在75 g/ha剂量下, 化合物8d和9d对油菜具有较好的芽前除草活性, 分别为86%和73%; 化合物9h对反枝苋的土壤处理抑制活性为100%, 优于对照药氯磺隆(96%).

拟南芥转酮醇酶蛋白AtTKL1的同源建模及与α-三联噻吩结合作用分析

赵斌, 霍静倩, 邢继红, 齐萌, 张金林, 董金皋

2015, 36(4): 682-686. doi:10.7503/cjcu20140934

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以玉米转酮醇酶(1ITZ)的晶体结构为模板, 对拟南芥转酮醇酶(AtTKL1)的三维结构进行模拟和优化. 利用生物信息学方法, 确定其氨基酸结合位点为His143, Gly234, Asn263, Arg434, Ser461, Gln488, Phe515, His539, Asp547和Arg598, 催化氨基酸位点为His103和His340. 通过分子模拟确定α-三联噻吩与AtTKL1的活性口袋可有效结合, 且AtTKL1的催化位点和结合位点为其与α-三联噻吩结合的关键位点. 利用荧光猝灭光谱技术确定AtTKL1与α-三联噻吩之间存在结合作用; 酶活力检测结果表明加入α-三联噻吩后转酮醇酶蛋白的活性降低, 进一步验证了AtTKL1与α-三联噻吩之间的相互作用.

4-氟苯基-2,3-二氢-1,5-苯并[b]硫氮杂䓬类化合物的合成、结构和抑真菌活性

张静, 穆博帅, 吴萌, 边艳青, 李媛

2015, 36(4): 687-697. doi:10.7503/cjcu20140875

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合成了26个4-氟苯基取代的1,5-苯并硫氮杂?类化合物2a~2z, 其结构经核磁共振波谱、红外光谱和高分辨质谱确证. 采用抑菌圈法测试了其对白色念珠菌和新生隐球菌的抑菌活性, 结果表明, 4-(2,3-二氟苯基)/(2,5-二氟苯基)/(3,4-二氟苯基)-2,3-二氢-1,5-苯并[b]硫氮杂?(2a~2f)对新生隐球菌有较强的抑制作用, 但杂?2a~2z对白色念珠菌均无活性. 进一步考察了高活性杂?2a~2f对新生隐球菌的最小抑菌浓度(MIC, MIC₈₀)和最小杀菌浓度(MFC), 发现其MIC和MFC远低于对照药氟康唑. 在此基础上, 对杂?2a~2f进行了初步构效关系研究, 并合成了4个系列21个杂?衍生物3a~3f, 4a~4f, 5a~5f和6a~6c. 通过考察其对新生隐球菌的抑菌效果, 证明了杂?2a~2f分子中的硫原子、碳氮双键结构单元以及2位的甲氧/乙氧羰基是该类化合物抑真菌的必需基团.

嗜热古细菌Sulfolobus tokodaii脱卤酶在D-乳酸生产中的应用

解桂秋, 潘东, 何文龙, 高贵, 高仁钧

2015, 36(4): 698-703. doi:10.7503/cjcu20140739

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将来源于嗜热古菌Sulfolobus tokodaii的脱卤酶(L-HAD_ST)基因克隆到载体pET28b, 转化大肠杆菌BL21(DE3)进行表达, 在蛋白的N末端带有6个组氨酸融合标签, 纯化后经聚丙烯酰胺凝胶电泳显示融合蛋白的分子量约为25000. 融合蛋白催化2-氯丙酸(2-CPA)的最适反应温度为70 ℃, 最适pH值为9.5. 以外消旋2-CPA为底物生产D-乳酸, 利用HPLC检测反应液中2-CPA及乳酸的变化, 发现L-HAD_ST只催化L-2-CPA脱氯反应. 对酶催化反应条件进行了优化, 结果表明, 在pH值为9.5, 温度为60 ℃的条件下, 当反应体系中缓冲液浓度为3 mol/L, 底物浓度为0.5 mol/L, 酶浓度为3×10⁴ U/L时有较高的底物转化率及乳酸生成量. 依据条件优化结果可知, 影响反应速度的因素有底物浓度、缓冲液浓度以及酶浓度, 其中底物浓度变化对转换率的影响最明显.

壳寡糖化学修饰对云芝漆酶催化活性和酶学性质的影响

黎春怡, 黄卓烈, 王春晓

2015, 36(4): 704-712. doi:10.7503/cjcu20140771

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利用壳寡糖(COS)对纯化后的云芝漆酶(EC 1.10.3.2)进行化学修饰以改善其活性和稳定性. 最优化学修饰条件: 温度5 ℃, pH=4.0, 100 mg NaIO₄, 20 mg COS. 在此条件下得到的修饰酶(COS-TvL)的活性(456.00 U/mg)为天然酶(TvL)活性(314.39 U/mg)的145.04%. 十二烷基磺酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)结果表明, TvL的3条肽链相对分子质量为58100, 45200和21600, 而 COS-TvL的3条肽链相对分子质量为62900, 53300和39700, 说明酶分子修饰成功, 氨基修饰率为30.7%. TvL的最适pH值在4.0附近, 而COS-TvL的最适pH值在3.5~4.0之间. TvL 的最适温度为40 ℃, 而COS-TvL的最适温度为45 ℃. 动力学研究结果显示, TvL的K_m=9.929 mmol/L, v_max=714.29 mmol/(mg·min); 而COS-TvL的K_m=8.989 mmol/L, v_max= 1250 mmol/(mg·min). 通过红外光谱、紫外吸收光谱、紫外差示光谱和荧光发射光谱对TvL和COS-TvL进行了结构表征.

纳米沸石的模板可控去除及分子扩散限制

郭肖, 林少颖, 秦恺, 张亚红, 唐颐

2015, 36(4): 713-719. doi:10.7503/cjcu20150001

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采用微波水热合成纳米β沸石, 并利用微波辅助的类芬顿法可控去除纳米β沸石孔道中的模板剂, 使其具备一定的孔道深度、比表面积以及可接近酸性位. 以果糖酸催化转化为5-羟甲基糠醛(5-HMF)为探针反应, 探索了果糖分子在不同孔道深度和活性位的纳米β沸石中的扩散行为对催化效果的影响. 研究发现, 酸性位相同的条件下, 纳米沸石孔道深度越深扩散限制越显著, 反应选择性越差. 即使在催化剂加入量相同即可接近酸性位不同时, 果糖分子在孔道中的扩散限制对催化反应的影响也显著于酸量的影响, 充分说明了微孔催化剂中反应物/产物分子扩散限制对于催化反应影响的重要性, 使得所制备催化剂的表面酸性位和适宜的孔道深度共同对反应产生有利的影响.

功能化氧化石墨烯负载Pd纳米颗粒催化Heck偶联反应

尹洁, 丁顺民, 曾乐, 夏辉, 陈超, 张宁

2015, 36(4): 720-724. doi:10.7503/cjcu20140997

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以3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷(NN)功能化氧化石墨烯(GO)负载Pd纳米颗粒, 得到Pd@GO-NN催化剂, 通过红外光谱、 X射线衍射、高分辨透射电子显微镜和热重分析对催化剂进行表征, 并将该催化剂用于Heck偶联催化反应, 表现出优越的催化活性, 且拓展到不同的反应底物仍有较好的效果,循环实验表明该催化剂易分离并能循环使用.

多级孔HZSM-5分子筛催化剂的制备及低碳烃芳构化应用

张瑞珍, 王翠, 邢普, 温少波, 王剑, 赵亮富, 李玉平

2015, 36(4): 725-732. doi:10.7503/cjcu20140987

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采用0.2 mol/L的NaOH溶液对HZSM-5分子筛进行了不同时间的碱改性处理, 并对分子筛的结构和酸性进行表征, 考察了碱改性对HZSM-5催化剂的低碳烃芳构化活性的影响. 结果表明, HZSM-5分子筛经碱改性后会产生少量介孔, 且随改性时间延长, 介孔数量增加, 平均孔径增大, 总酸量降低, B酸/L酸比值降低. 120 min碱改性HZSM-5催化剂的活性、稳定性以及目标产物苯、甲苯、乙苯和二甲苯(统称BTEX)的选择性最高.

Zn²⁺掺杂富锂层状正极材料Li_1.13Ni_0.3-_xMn_0.57Zn_xO₂的合成与电化学性质

王雪, 杨丽丽, 王春忠, 陈岗, 魏英进

2015, 36(4): 733-738. doi:10.7503/cjcu20140905

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将通过共沉淀法制备的M(OH)₂(M= Mn, Ni)前驱体与ZnO和Li₂CO₃混合, 合成了不同Zn²⁺掺杂量的Li_1.13Ni_0.3-_xMn_0.57Zn_xO₂材料. X射线衍射结果表明, Zn²⁺掺杂提升了材料的层状属性, 降低了Li⁺/Ni²⁺混排程度. 在2.0~4.8 V电压范围内, Zn²⁺掺杂材料表现出更高的可逆比容量, 并具有良好的倍率性能和循环稳定性. 示差扫描量热测试结果显示, Zn²⁺掺杂材料的热安全性能明显优于未掺杂材料. 在所合成的材料中, Li_1.13Ni_0.29Mn_0.57Zn_0.01O₂(Zn²⁺掺杂量x=0.01)具有最高的放电容量、最好的倍率性能和循环稳定性及极佳的热安全性能.

LiBOB对Li_1.15Ni_0.68Mn_1.32O₄电极电化学行为的影响

姜雪, 史楠楠, 张莹, 程魁, 叶克, 王贵领, 曹殿学

2015, 36(4): 739-744. doi:10.7503/cjcu20140836

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采用恒电流充放电技术研究了锂离子电池电解液添加剂双草酸硼酸锂(LiBOB)对Li_1.15Ni_0.68Mn_1.32O₄电极电化学性能的影响, 用X射线衍射(XRD)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(FTIR-ATR)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)分析了LiBOB对Li_1.15Ni_0.68Mn_1.32O₄电极性能的影响. 结果显示, LiBOB作为电解液添加剂能显著改善Li_1.15Ni_0.68Mn_1.32O₄电极的循环性能, 原因是LiBOB在充放电过程中会在Li_1.15Ni_0.68Mn_1.32O₄电极表面发生分解, 分解产物在电极表面沉积形成固体电解质界面(SEI)膜, SEI膜能够有效抑制Li_1.15Ni_0.68Mn_1.32O₄电极材料中Mn的溶解, 确保其晶体结构的稳定性, 从而提高Li_1.15Ni_0.68Mn_1.32O₄电极的循环性能.

微纳复合结构MFe₂O₄负极材料的可控合成与性能

岳红云, 王秋娴, 张雪, 华双, 马华, 岳东媛, 杨书廷

2015, 36(4): 745-750. doi:10.7503/cjcu20140728

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采用新溶剂热体系一步合成MFe₂O₄(M=Zn/Co)负极材料. 通过调控反应时间可分别制备出由一次纳米颗粒组装成的亚微米级空心和实心球形结构复合材料. 与实心球形微纳复合材料相比, 空心球形微纳复合材料具有结晶度高、颗粒粒径大、放电比容量高、循环性能好及电化学阻抗低等优点. 空心球形ZnFe₂O₄和CoFe₂O₄样品充放电循环50周后分别保持655和1180 mA·h/g的比容量, 远高于实心球形ZnFe₂O₄和CoFe₂O₄材料的305和524 mA·h/g, 说明微纳复合铁酸盐材料的结构和组装形式对其电性能有较大影响.

各向异性光交联作用对液晶在起伏光栅表面的取向影响

郭妙才, 和亚宁, 王晓工

2015, 36(4): 751-757. doi:10.7503/cjcu20141141

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以含肉桂酸基团的光敏聚酰亚胺为“墨水”, 通过软印刷技术制备了一种新型的可进一步光交联的表面起伏光栅, 研究了各向异性光交联对光栅热稳定性和光栅诱导液晶取向的影响. 研究结果表明, 在经过紫外光交联后, 光栅的热稳定性有较大提高, 在经过高于未交联聚酰亚胺的玻璃化转变温度31 ℃处理2 h后, 光栅形貌未发生变化. 曝光前后光栅都能诱导液晶分子在表面均一沿面排列. 当线性偏振紫外光的偏振方向与光栅沟槽垂直时, 光交联能促进光栅对液晶的定向能力, 反之则降低的定向能力. 通过改变辐照光的偏振方向, 调节光栅深度, 能控制液晶分子在光栅上的取向方向. 将这种软印刷得到的光栅用作液晶定向层, 不仅可具有更好的热稳定性和定向能力, 还可以调节液晶分子在光栅上的取向方向, 实现多畴取向.

海藻酸钠和壳聚糖静电复合弹性支架的制备和表征

张伟骏, 张坤玺, 李贵飞, 张丹青, 尹静波

2015, 36(4): 758-764. doi:10.7503/cjcu20141094

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通过静电作用和相分离技术制备海藻酸钠/壳聚糖静电复合弹性支架, 研究了冷冻温度和固含量对支架材料孔径的影响及组分比对材料力学性能、亲水性、降解性能和生物相容性的影响. 固含量为2%(质量分数)及冷冻温度为-24 ℃时, 支架孔径为110~170 μm, 并且亲水性良好, 平衡溶胀度大于1400%. 改变固含量和组分比可调控材料的力学性能; 循环力学测试表明, 湿态支架具有良好的弹性和一定的耐疲劳性; 降解速率可由组分比调控; 兔脂肪干细胞(rASCs)在支架上的培养结果表明, 羧基和氨基摩尔比为2:1和1:1时细胞以聚集体存在; 羧基和氨基摩尔比为1:2时细胞黏附于支架上, 实现细胞黏附/聚集体的调控.

新型聚(酰胺-脲-酰亚胺)反渗透复合膜的稳定性

吴丽项, 蔡志彬, 陈晓林, 刘立芬, 朱丽芳, 高从堦

2015, 36(4): 765-771. doi:10.7503/cjcu20141084

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通过二次界面聚合法制备了一种新型的聚(酰胺-脲-酰亚胺)反渗透复合膜. 将常规二元胺——间苯二胺(MPD)与关键功能单体5-异氰酸酯基-异肽酰氯(ICIC)通过界面聚合得到MPD-ICIC初生态基膜, 再与关键功能单体N,N'-二甲基间苯二胺(DMMPD)经二次界面聚合制得聚(酰胺-脲-酰亚胺)反渗透复合膜. 采用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析膜活性层的化学结构, 评价膜的分离性能, 在此基础上采用分子动力学模拟方法从微观角度分析二次聚合膜的稳定性.

微米聚苯胺/Fe₃O₄空心球的制备及吸波性能

李涛, 张龙, 陈颖, 郭亚军, 杜雪岩

2015, 36(4): 772-780. doi:10.7503/cjcu20141000

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采用界面聚合和Pickering乳液聚合相结合的方法, 以甲苯为软模板, 磁性Fe₃O₄纳米颗粒为稳定剂, 十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为乳化剂, 过硫酸铵(APS)为氧化剂, 盐酸(HCl)为掺杂剂, 制备了掺杂态聚苯胺/Fe₃O₄(D-PANI/Fe₃O₄)空心球. 作为比较, 在不掺杂盐酸的条件下, 制备了本征态聚苯胺/Fe₃O₄(PANI/Fe₃O₄)空心球. 用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪、热重分析(TG)仪、振动样品磁强(VSM)计及恒压四探针测试仪对复合材料的形貌、结构、组成和电磁性能进行了表征. 结果表明, D-PANI/Fe₃O₄空心球的直径约为2.8 μm, 电导率和饱和磁化强度(M_s)分别为2.75×10^-2 S/cm和54.26 A·m²/kg. 用矢量网络分析(VNA)仪对D-PANI/Fe₃O₄空心球和PANI/Fe₃O₄空心球吸波性能进行分析, 结果表明, D-PANI/Fe₃O₄空心球在12.64 GHz处的最小反射率为-43.3 dB, 对应的匹配厚度为2 mm, 其吸波性能明显优于PANI/Fe₃O₄空心球.

羰基和砜基共交联磺化聚酰亚胺质子交换膜的制备及燃料电池性能

陈康成, 白文馨, 赵之平, 刘文芳, 杨智

2015, 36(4): 781-787. doi:10.7503/cjcu20140989

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为提高磺化聚酰亚胺质子交换膜(SPI PEM)的高温耐水解稳定性及电池性能, 用3,5-双(4-氨基苯氧基)苯甲酸(BAPBa)制备了一系列六元环型SPI PEM, 利用甲磺酸/五氧化二磷溶液(PPMA)制备了羰基和砜基共交联的SPI PEM. 测定了SPI PEM的质子传导率、耐水解稳定性、机械性能及电池性能. 结果表明, 羰基和砜基共交联提高膜交联度的同时减少了磺酸基的消耗, 使SPI PEM保持较高的质子传导率. 在相对湿度为50%RH时, 羰基和砜基共交联SPI PEM的质子传导率为7.8 mS/cm, 比同样条件下砜基交联的SPI PEM提高28%. 羰基和砜基共交联的SPI PEM 在130 ℃ 水中老化500 h后断裂伸长率为18%, 质子传导率未明显降低. 羰基和砜基共交联SPI PEM作为电池时, 最大功率密度达到0.85 W/cm², 是砜基交联PEM的1.3倍.

双组分加成型硅橡胶交联固化过程的流变学研究

张欢欢, 许东华, 管东波, 姚卫国, 石彤非

2015, 36(4): 788-793. doi:10.7503/cjcu20140857

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采用流变学方法研究了双组分加成型硅橡胶的交联固化过程, 并研究了反应温度对反应速率的影响. 随着加成反应的进行, 体系中的交联程度逐渐增加; 反应温度升高, 硅橡胶完全交联固化所需时间减少.

甲氧基桥联的铝-锂杂金属配合物的合成、表征及在催化ε-己内酯开环聚合中的应用

王磊, 杨丽, 高承永

2015, 36(4): 794-798. doi:10.7503/cjcu20140849

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以四氢呋喃为溶剂, 将2,6-二(3,5-二叔丁基-2-羟苯甲基)-4-叔丁基苯酚(H₃-L)与正丁基锂和三甲基铝以摩尔比1:1:1进行络合反应, 合成了甲基铝锂杂金属配合物[(L)Al(CH₃)Li], 利用空气中的氧气氧化甲基铝锂杂金属配合物, 得到甲氧基桥联的铝-锂杂金属配合物[(L)Al(μ₂-OMe)Li(THF)₃]₂(1), 并表征了其结构. 将配合物1应用于ε-己内酯的开环聚合, 考察其催化性能. 结果表明, 在敞开体系下, 配合物1催化ε-己内酯开环聚合仍然能够得到较高的单体转化率和较窄的聚酯分子量分布.

改性海藻酸钠聚集行为对电纺纳米纤维形貌的影响

高鹏博, 冯玉红, 李嘉诚, 颜慧琼, 黄俊浩, 武田田, 黄文红

2015, 36(4): 799-807. doi:10.7503/cjcu20140842

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以过硫酸钾(KPS)为引发剂, 采用双丙酮丙烯酰胺(DAA)对海藻酸钠(SA)进行改性, 制备了海藻酸钠-聚双丙酮丙烯酰胺两亲性共聚物(SA-PDAA). 将SA-PDAA与聚乙烯醇(PVA)复配, 并进行静电纺丝, 制得SA-PDAA/PVA电纺纳米纤维. 通过红外光谱、差示扫描量热和荧光光谱表征了SA-PDAA的结构和性能, 通过黏度仪、表面张力仪和电导率仪测试了SA-PDAA纺丝液的物理性能, 用扫描电子显微镜表征了SA-PDAA/PVA电纺纳米纤维的形貌, 考察了SA-PDAA/PVA电纺纳米纤维的释药性能. 结果表明, DAA接枝到SA分子链上, SA-PDAA的临界聚集浓度为0.072 g/L, SA-PDAA具有良好的两亲性, SA-PDAA/PVA电纺纳米纤维具有均一的形貌. 改性后的SA可以有效地减缓药物释放速度, 提高SA-PDAA/PVA电纺纳米纤维的缓释性能.

醚化PBS与CMC液体复合材料的相互作用

张敏, 许小玲, 宋吉青, 何文清

2015, 36(4): 808-814. doi:10.7503/cjcu20140792

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采用聚乙二醇(PEG)对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行醚化改性, 得到醚化PBS(PEG/PBS), PEG/PBS与羧甲基纤维素(CMC)共混制备了在水相均匀分散的新型(PEG/PBS)-CMC液体复合材料. 结合分子模拟技术对PEG/PBS与CMC复合材料的相互作用机理进行了研究. 结果表明, PEG/PBS具有预期的化学结构和优异的水润湿性; 含醚链段PEG的引入有效提高了PBS分子链的极性和柔顺性, PEG/PBS与CMC之间存在氢键作用、范德华力作用、疏水作用和吸附作用. 红外光谱(FTIR)中官能团(如—OH, —OCO—, —COOH, —C—O—C—等)的吸收峰频率发生偏移; 光电子能谱(XPS)中C和O元素的结合能分布转移, 表明PBS及PEG/PBS与CMC的官能团之间发生了相互作用; 偏光显微镜(POM)和 X射线衍射(XRD)结果表明, 复合材料之间的相互作用为非共价键的结合; 扫描电子显微镜(SEM)结果表明醚化改性后(PEG/PBS)-CMC复合材料间的相互作用增强, 表面结合更紧密, 相容性得到提高.

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