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2017年 第38卷 第10期    刊出日期：2017-10-10

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高等学校化学学报2017年第38卷第10期封面和目次

2017, 38(10):  0-0. 

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研究论文: 无机化学

Co²⁺/Dy³⁺掺杂纳米立方Fe₃O₄的热还原制备及磁靶向滞留性能

杨宇翔, 刘意成, 赵敏, 袁宏明, 姚平平, 黄艳, 倪超英

2017, 38(10):  1709-1718.  doi:10.7503/cjcu20170132

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采用热还原沉淀法制备了一系列Co²⁺/Dy³⁺掺杂的纳米立方M_xFe_3-xO₄磁性颗粒. 利用X射线衍射仪、 透射电子显微镜和振动样品磁强计研究了不同含量掺杂离子对M_xFe_3-xO₄晶体结构、 形貌及磁性的影响. 研究发现, 掺杂未改变母体的对称性, 但母体形貌逐渐从立方体向球体过渡; Co²⁺和Dy³⁺的掺杂对于铁氧体磁学性质的影响明显不同, 当Co²⁺实际掺杂量为0.44和Dy³⁺实际掺杂量为0.05时, M_xFe_3-xO₄立方磁性粒子的饱和磁化强度(M_s)达到最大值, 分别为76.65和70.21 A·m²·kg^-1. 与超顺磁性Fe₃O₄球体相比, 高磁性掺杂Fe₃O₄立方体在体外模拟磁流体磁靶向定位实验中显示出较高的滞留率.



基于常温无外压的转移印刷技术构筑半球状多级Ag基底

石刚, 白绘宇, 王利魁, 桑欣欣, 杨井国, 倪才华, 李赢

2017, 38(10):  1719-1723.  doi:10.7503/cjcu20170340

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基于自组装技术制备了3种不同粒径的聚苯乙烯微球阵列, 并翻制了与微球阵列互补的软模板. 基于室温无外压的转移印刷技术制备了聚甲基丙烯酸甲酯半球形微纳阵列, 然后基于原位光还原技术在聚甲基丙烯酸甲酯半球表面制备Ag纳米颗粒, 构筑了拉曼增强的半球状多级Ag基底. 转移印刷技术的关键是利用软模板自身的低表面能和表面羟基化的图案化材料与亲水基底界面间的氢键作用力.



具有四连接网络的单一手性螺旋配位聚合物的合成与结构表征

徐中轩

2017, 38(10):  1724-1729.  doi:10.7503/cjcu20170066

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在水热反应条件下, 使用乳酸衍生物[(R)-H₂CBA和(S)-H₂CBA]和辅助配体1, 4-DIB与Ni²⁺组合, 制备出一对具有dia拓扑网络的单一手性框架材料 [Ni₂((R)-CBA)₂(1,4-DIB)₃(H₂O)₂]·xH₂O(1-D)和[Ni₂((S)-CBA)₂(1,4-DIB)₃(H₂O)₂] ·xH₂O(1-L). 配合物1-D和1-L具有2种由1,4-DIB与Ni²⁺组构建而成的螺旋链以及二重穿插的结构特征. 此外, 对上述配合物进行了粉末X射线衍射、 热失重和圆二色谱测试并对结果进行了分析.



分析化学

基于HPLC-HRMS/MSⁿ/QqQ技术的人参皂苷Rb₁化学转化产物的结构与途径分析

李雪, 赵幻希, 苗瑞, 李文影, 修洋, 刘淑莹

2017, 38(10):  1730-1736.  doi:10.7503/cjcu20170216

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利用液相色谱-质谱联用技术分析了Keggin型12-磷钨酸化学转化人参皂苷Rb₁产物的结构与转化途径. 基于高效液相色谱对转化产物的快速分离, 利用Q Exactive高分辨质谱的FullMS-AIF模式快速鉴定了产物结构, 并利用多级串联质谱进行结构验证. 进一步结合人参皂苷异构体在反向C₁₈色谱柱上的相对保留时间, 快速分析鉴定出Rb₁的10种转化产物为20(S)-Rg₃, 20(R)-Rg₃, 20(S)-25-OH-Rg₃, 20(R)-25-OH-Rg₃, 25-OH-Rk₁, 25-OH-Rg₅, Rg₅, Rk₁, (20S,25)-环氧-Rg₃和(20R,25)-环氧-Rg₃. 根据转化产物的结构初步推断了人参皂苷的转化途径: 在12-磷钨酸产生的酸性环境中, Rb₁主要通过C₂₀位去糖基化、 差向异构化和烯烃链的水合、 消除及环合反应转化为稀有皂苷. 采用三重四极杆质谱的选择反应监测模式准确定量分析了Rb₁的转化效率和稀有皂苷20(S)-Rg₃, 20(R)-Rg₃, Rk₁和Rg₅的产率. 定量分析结果显示, 与生物转化相比, 12-磷钨酸对Rb₁有更高的转化效率, 反应40 min后转化率达到100%. 本文结果表明, HPLC-HRMS/MSⁿ/QqQ技术是人参皂苷等天然产物结构解析与定量分析的有效方法.



胞苷保护的铜纳米簇新型荧光探针检测重铬酸根离子

陈天霞, 张正涛, 王勇, 倪永年

2017, 38(10):  1737-1741.  doi:10.7503/cjcu20170160

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基于重铬酸根离子(Cr₂O^2-₇)对胞苷保护的荧光铜纳米簇(CuNCs)的猝灭作用, 构建了一种可用于检测Cr₂O^2-₇的荧光传感器. 实验结果表明, 该传感体系检测Cr₂ O^2-₇的线性范围为0.05~7.0 μmol/L, 检出限为24 nmol/L(S/N=3). 该传感器对Cr₂ O^2-₇的检测具有良好的选择性, 可用于湖水样中Cr₂ O^2-₇的检测.



基于超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱的缺血性脑卒中的代谢组学研究

黄玉, 谷彩云, 吴翰钟, 夏晓爽, 李新

2017, 38(10):  1742-1750.  doi:10.7503/cjcu20170153

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采用基于超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱的代谢组学方法, 研究缺血性脑卒中患者和健康人群的血浆, 分析了缺血性脑卒中的生物标志物. 实验收集30例缺血性脑卒中患者和17例健康志愿者的血浆样品, 采用主成分分析和正交偏最小二乘判别分析, 研究了缺血性脑卒中患者组和健康对照组血浆中的代谢物差异, 并进行了代谢通路分析. 实验结果表明, 患者组血浆中的二氢神经鞘氨醇、 植物鞘氨醇等物质含量升高, 谷氨酰胺、 焦谷氨酸和2-酮丁酸等物质含量降低. 结果表明, 脑卒中不仅影响了鞘脂类和氨基酸的代谢, 还对能量代谢产生了显著的影响.



双氰基二苯代乙烯型双光子荧光汞离子探针

黄池宝, 潘淇, 陈晓远, 赵光练, 陈华仕, 梁兴, 吕国岭

2017, 38(10):  1751-1756.  doi:10.7503/cjcu20170139

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分别以双氰基二苯代乙烯(DCS)和双[2-(2-羟乙基硫基)乙基]氨(HSA)为双光子荧光团和汞离子受体, 合成了双光子荧光汞离子探针(DHg), 并对其结构进行了分析. 实验结果表明, DHg在甲苯、 乙腈和水中的荧光量子产率(Φ)分别为0.78, 0.42和0.20, 对汞离子的络合常数通过单、 双光子荧光滴定分别拟合为lgK=5.47±0.02和lgK=5.34±0.02. DHg在水溶液中对汞离子具有优良的选择性和高的灵敏性, 可用于中性环境中汞离子的检测. DHg的双光子吸收截面(δ_TPA)在水溶液中高达840 GM, 可用于细胞中汞离子的检测与成像.



有机化学

Bay区取代苝二酰亚胺分子构型及聚集调控:邻位甲基位阻效应

张文强, 周家东, 马炜涛, 朱娜, 解增旗, 刘琳琳, 马於光

2017, 38(10):  1757-1763.  doi:10.7503/cjcu20170387

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设计并合成了2种苝二酰亚胺分子PBI1和PBI2, 研究了bay区的苯氧基团邻位甲基取代对分子构型及分子聚集的影响. 通过对单晶结构的分析, 发现邻位甲基的引入明显影响苝二酰亚胺分子构型, 使得4个苯氧基呈中心对称分布. 由于甲基的空间位阻效应, 有效地减弱了分子间π-π相互作用, 从而提高了分子的溶解性与溶液加工成膜性. 研究结果表明, 在π共轭分子结构中的关键位置引入小的甲基取代基能够显著调控分子的聚集行为, 有效减少光电材料分子中非光电活性(增溶性基团)的含量, 对光电材料分子的设计合成具有重要的指导意义.



新型1-(1,3,5-三嗪-6-基)-3-甲基-4-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-基)吡唑的合成及活性评价

张成路, 孙晓娜, 李传银, 蔡继颖, 王静, 李益政, 王华玉

2017, 38(10):  1764-1771.  doi:10.7503/cjcu20170239

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设计合成了18个以吡唑桥连1,3,4-噁二唑和1,3,5-三嗪的新型多杂环分子[7A(a~f), 7B(a~f)和7C(a~f)]; 通过红外光谱(IR)、 核磁共振波谱(NMR)和高分辨质谱(HRMS)等对目标分子进行了结构表征; 评价了目标分子对蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B(PTP1B)和细胞分裂周期25磷酸酯酶B(Cdc25B)的抑制活性. 结果表明, 所有目标分子对PTP1B和Cdc25B均有较好的抑制活性, 其中, 9个目标分子表现出优异的PTP1B和Cdc25B抑制效果, IC₅₀值低于齐墩果酸(PTP1B抑制活性测试参照物)和正钒酸钠(Cdc25B抑制活性测试阳性参照物), 有望成为潜在的PTP1B和Cdc25B抑制剂.



羰基还原酶CR2重组酶体系不对称合成(S)-N,N-二甲基-3-羟基-3-(2-噻吩)-1-丙胺

孙太强, 李斌, 聂尧, 王栋, 徐岩

2017, 38(10):  1772-1777.  doi:10.7503/cjcu20170164

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构建了羰基还原酶CR2重组酶体系, 并优化了相关的酶促催化反应条件. 通过在催化体系中添加辅酶NADP⁺(0.1 mmol/L)和辅底物葡萄糖(120 g/L), 在30 ℃ 及pH=8.0的条件下反应4 h, CR2重组酶体系不对称还原N,N-二甲基-3-酮-3-(2-噻吩)-1-丙胺(DKTP, 10 g/L), 合成了高光学纯度(S)-N,N-二甲基-3-羟基-3-(2-噻吩)-1-丙胺[(S)-DHTP, e.e.值>99.9%], 产率为62%. 在酶促催化过程中, 由于辅酶循环生成葡萄糖酸导致反应体系pH值下降而影响催化效率. 通过调控反应体系pH值, (S)-DHTP的产率提高到68%. 不同浓度底物的反应过程表明底物对CR2酶促反应具有抑制作用, 且在10 g/L底物浓度下反应的时空产率可达1.3 g·L^-1·h^-1.



绿卡色林衍生物的合成、 体外代谢及体内活性研究

张灵芝, 蒋敏瑞, 魏萍, 朱启华, 龚国清, 卞学国, 徐云根

2017, 38(10):  1778-1787.  doi:10.7503/cjcu20170094

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将选择性5-HT_2C受体激动剂类减肥药绿卡色林分子中的仲胺转化成氨基甲酸酯类前药, 设计合成了13个氨基甲酸酯类化合物. 新化合物的结构经核磁共振波谱、 红外光谱及高分辨质谱确证. 通过体外代谢稳定性实验, 筛选出半衰期长且可通过代谢持续产生绿卡色林的新化合物6b. 对化合物6b的大鼠减肥药理实验结果表明, 在日剂量相同的条件下, 化合物6b给药1次/d比绿卡色林给药2次/d的减肥效果略好.



新型二氟乙烯端基异硫氰酸酯化合物的合成及性能

李娟利, 彭增辉, 李建, 胡明刚, 安忠维, 张璐

2017, 38(10):  1788-1795.  doi:10.7503/cjcu20170031

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以对碘苯甲醛和二氟氯乙酸钠为原料, 经5步反应合成了4个新型二氟乙烯端基异硫氰酸酯化合物, 经气相色谱(GC)检测纯度均大于98.7%, 总收率为23%~31%. 采用红外光谱(IR), 核磁共振波谱(NMR)和质谱(MS)等技术对化合物的结构进行了表征. 通过差示扫描量热(DSC)法和偏光显微镜(POM)研究了化合物的介晶性, 采用外推法得到了化合物的双折射率和旋转黏度值. 结果表明, 化合物A1~A3均呈现较宽的互变向列相; 用二氟乙烯基替代乙基后, 化合物的向列相拓宽了31~62 ℃, 双折射率提高了0.038~0.052, 旋转黏度降低. 基于新型二氟乙烯基异硫氰酸酯化合物的高双折射率混合液晶配方具有更宽的向列相温度范围、 更高的双折射率、 更低的旋转黏度及更高的品质因子.



物理化学

二芳基氨(硼)-π-碳硼烷三元化合物的二阶非线性光学性质的理论研究

李荣荣, 王洪强, 王丽, 吴娟, 仇永清

2017, 38(10):  1796-1803.  doi:10.7503/cjcu20170267

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采用密度泛函理论(DFT)方法对二芳基氨(硼)-π-十二顶点碳硼烷三元化合物的结构及二阶非线性光学(NLO) 性质进行计算. 结果表明, 化合物共轭桥长度及二芳基氨(硼)对化合物偶极矩的影响较小. 随着分子共轭桥的增长, 分子的电子空间范围<R²>增大, 从而使极化率和第一超极化率增大. 通过分析化合物的电子光谱和对应的分子轨道组成可知, 分子中电荷转移主要发生在二芳基氨(硼)和π-桥之间, 碳硼烷的贡献较少. 二芳基氨和二芳基硼的供电子能力差异可以调节分子的二阶NLO响应.



多元体系油水界面上常见表面活性剂行为的分子动力学模拟

江蓉君, 罗健辉, 白瑞兵, 江波, 周歌

2017, 38(10):  1804-1812.  doi:10.7503/cjcu20170242

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采用分子动力学模拟研究了以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为代表的阴离子型表面活性剂, 以十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)为代表的阳离子型表面活性剂, 以壬基酚聚氧乙烯醚(NPE)为代表的非离子型表面活性剂, 以十二烷基二甲基甜菜碱(Betaine)为代表的两性表面活性剂及空白实验. 模拟了表面活性剂在油水界面上的行为, 考察了表面活性剂分子与石油分子之间的径向分布函数(RDF)、 石油分子在竖直方向的均方位移(MSD)、 油水界面张力(IFT)、 石油层与岩石层之间的相互作用能、 石油层的相对浓度在竖直方向的分布及石油分子质心位置随模拟时间的变化关系等, 讨论了不同表面活性剂的洗油性能. 结果表明: (1) SDBS, NPE和Betaine分子初始状态下呈近似的规律排列, 非极性端部分插入油相中, 极性端延伸进入水相中; 随后表面活性剂的极性端表现出聚集趋势, 逐渐形成一个外部亲油内部亲水的一个胶束状粒子, 粒子随模拟的进行逐渐融入到油层当中; DTAB从开始的近似规则排列逐渐变为无规排列, 但是始终保持亲油端插入到油相中, 亲水端位于油水界面上. (2) 表面活性剂分子与石油分子之间的相互作用强弱顺序为Betaine≈DTAB<SDBS<NPE. (3) 由质心高度和动力过程中的图像截图分析, 表面活性剂洗油效果的顺序为Betaine>SDBS>NPE>DTAB>None. 模拟结果与实际的驱油结果一致, 从分子层面上解释了不同表面活性剂洗油的规律.



喹啉加氧酶中氧气扩散的通道分析

周超, 石婷, 赵一雷, 王晓雷

2017, 38(10):  1813-1821.  doi:10.7503/cjcu20170202

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通过生物信息学分析、 量化计算优化、 CAVER和MDpocket预测、 随机加速分子动力学及伞状抽样动力学模拟等方法, 对喹啉加氧酶(HOD)中的氧气扩散途径进行了计算预测. 结果表明, 氧气在HOD中的反应位点包埋在蛋白内部, 而HOD中有数条可能的通道供氧气进出, 其中长度最短的通道具有最高的优先度, 不仅在随机加速动力学模拟中具有最高的氧气逸出概率, 而且伞状抽样方法计算得到的自由能也最低. 此通道的内端位于底物Re面的氧气结合位点, 较好地解释了HOD的相关实验数据.



CeO₂改性Cu/Zn-Al水滑石衍生催化剂对甲醇水蒸气重整制氢性能的影响

贺建平, 张磊, 陈琳, 杨占旭, 佟宇飞

2017, 38(10):  1822-1828.  doi:10.7503/cjcu20170158

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采用原位合成法在γ-Al₂O₃表面合成了锌铝水滑石, 再采用顺次浸渍法制备了Ce/Cu/Zn-Al催化材料; 将其应用于甲醇水蒸气重整制氢, 探讨了Ce含量对Cu/Zn-Al催化剂催化性能的影响. 催化剂表征结果表明, CeO₂的引入改善了活性组分铜的分散度、 铜的比表面积以及催化剂的氧化还原性质, 进而提高了催化剂的催化活性和产氢率. 当Ce含量为4%时, 催化剂活性最佳, 在250 ℃时, 甲醇转化率达到100%, CO摩尔分数为0.39%, 与Cu/Zn-Al催化剂相比, 甲醇转化率提高了近40%.



双子表面活性剂修饰金纳米流体的制备及稳定性

李丹, 吴倩, 刘莉, 孙晓日, 郭蒙, 冯一民

2017, 38(10):  1829-1833.  doi:10.7503/cjcu20170150

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以双子表面活性剂丁烷-1,4(N-十四烷基-N,N-二甲基)溴化铵为表面修饰剂, 石油醚/正丁醇为溶剂, 抗坏血酸为还原剂, 在不同温度条件下一步法分别得到油基-金纳米流体和水基-金纳米流体. 对纳米流体中悬浮纳米金属颗粒的形貌、 粒径、 光谱性质等进行了表征. 结果表明, pH=7~8的冰水浴条件下制得的纳米金颗粒具有亲油性, 粒径均一且分散稳定性较好. 采用紫外光谱法分别考察了极性有机溶剂和热作用对油基-金纳米流体稳定性的影响. 结果表明, 极性有机溶剂添加量超过30%(体积分数)时, 对纳米流体稳定性的影响显著; 随着热处理温度的升高, 纳米流体中分散的纳米金颗粒的稳定时间逐渐缩短.



微孔/微介孔H-ZSM-5分子筛上甲苯甲醇的烷基化性能

赵丽, 于东霓, 戴卫理, 武光军, 李兰冬, 关乃佳

2017, 38(10):  1834-1840.  doi:10.7503/cjcu20170083

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以不同硅铝比的H-ZSM-5分子筛为研究对象, 考察了NaOH碱处理、 酒石酸处理及NaOH碱处理-酒石酸处理相结合的方法对其物化性能和催化性能的影响. 处理前后分子筛的表征结果表明, 酸处理和碱处理可通过调变催化剂的酸性和孔道结构影响其催化性能. 酸处理对低硅铝比H-ZSM-5的酸性和催化性能影响较大, 而碱处理则主要影响高硅铝比分子筛的酸性和催化性能. 酸处理和碱处理相结合则能同时调变分子筛的酸性和孔道结构, 进而提高其在甲苯甲醇制二甲苯反应中的催化活性. 其中, 碱处理的高硅铝比H-ZSM-5分子筛表现出最优异的催化活性.



Y₂O₃负载金属Cu在催化甲醛水溶液制氢反应中的Y₂O₃载体效应

田毅, 李越湘, 彭绍琴

2017, 38(10):  1841-1849.  doi:10.7503/cjcu20170065

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采用NaBH₄还原法将纳米金属Cu负载在Y₂O₃上. 通过X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 透射电子显微镜(TEM)和测定氢氧根在Y₂O₃和Cu上的吸附等手段对样品进行了表征. 结果表明, Y₂O₃表面存在一层薄的Y(OH)₃, 能优先吸附OH^-使其在Y₂O₃表面“富集”; 金属Cu以纳米粒子形式负载在Y₂O₃上. 在碱性甲醛溶液中考察了Y₂O₃负载Cu(Cu/Y₂O₃)的催化性能. 结果表明, 在低碱度条件下, 相对于未负载纳米Cu的Y₂O₃, Cu/Y₂O₃具有较高的产氢活性. 当氢氧化钠浓度为0.050 mol/L时, 在氮气气氛下Cu/Y₂O₃产氢量约为未负载纳米Cu的7.8倍; 而在空气气氛下约为4.3倍. 在2种气氛下, Cu/Y₂O₃产氢的最佳氢氧化钠浓度均为0.25 mol/L. 这可归结为Y₂O₃表面对OH^-的“富集”效应, 使其表面产生更多的活性物种CH₂(OH)O^-(甲二醇负离子). 相对于未负载纳米Cu的Y₂O₃, Y₂O₃负载Cu提高了催化剂的稳定性, 其原因是Y₂O₃负载阻止了Cu粒子在反应过程的生长.



CO₂捕集炭膜的前驱体结构设计及性能

宋晶, 李琳, 鲁云华, 徐瑞松, 金鑫, 王春雷, 王同华

2017, 38(10):  1850-1856.  doi:10.7503/cjcu20170058

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从分子结构设计出发, 合成了一系列新型刚性、 高自由体积的聚酰亚胺炭膜前驱体, 并制备了炭膜. 采用热重分析(TGA)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)研究了不同聚酰亚胺前驱体的热分解特性及在热解炭化过程中化学结构、 微结构的变化规律; 测试了所制备炭膜的气体分离性能. 结果表明, 前驱体的自由体积分数显著影响炭膜的气体分离性能; 聚合物结构越具刚性, 自由体积越大, 所得炭膜结构越疏松, 极微孔道尺寸越大, 越有利于气体分子在炭膜极微孔道中的渗透、 扩散与传输. 其中, 刚性大体积基团芴基、 酚酞cardo基团和六氟异丙基的引入能有效破坏分子链间的堆积, 提高聚合物的自由体积, 所形成炭膜的结构较疏松, 均表现出优异的气体渗透性和分离选择性,超越了Robeson上限, 解决了传统炭膜气体渗透性能低的问题. 特别是采用羟基官能化聚酰亚胺前驱体制备的炭膜在保持较高气体分离选择性的同时, CO₂气体的渗透性高达24770 Barrer(1 Barrer≈7.5×10^-18 m²·s^-1·Pa^-1), 可实现对CO₂的有效分离和捕集, 展现出良好的商业化应用前景.



新型锂离子电池电解液添加剂的合成与应用

郭梦雅, 宗成星, 艾淑娟, 付凤至, 王琪, 刘靖, 孙冬兰, 郭艳玲, 郭也平

2017, 38(10):  1857-1863.  doi:10.7503/cjcu20160920

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设计并合成了一系列基于苯环和环状碳酸酯的有机分子—双(2,3-环碳酸甘油酯)对苯二甲酸酯、 三(2,3-环碳酸甘油酯)均苯三甲酸酯和四(2,3-环碳酸甘油酯)均苯四甲酸酯, 采用倍率测试、 恒流充放电测试、 交流阻抗测试和扫描电子显微镜测试等手段研究了这些添加剂对锂离子电池性能的影响. 通过对循环20周前后球化石墨电极形貌的对比, 发现含均苯四甲酸酯和均苯三甲酸酯的电解液球化石墨电极表面相对于空白电解液可形成一层致密而稳定的固体电解质中间相膜(SEI), 从而优化电极-电解液的界面性能, 且电池电阻增加较小; 在测试电池的倍率性能时发现, 均苯四甲酸酯的加入可以改善电池的倍率性能, 而对苯二甲酸酯的加入则未能改善电池的循环性能.



Au Nanowires-MWCNTs修饰电极对葡萄糖的催化氧化

许凯歌, 张笛, 雷杰, 彭亚鸽, 彭娟, 晋晓勇

2017, 38(10):  1864-1871.  doi:10.7503/cjcu20160907

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通过油胺(Oleylamine)还原法制备了金纳米线(Au nanowires), 将其与酸化处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)通过层层组装制备了Au nanowires-MWCNTs 复合结构修饰的玻碳电极(Au nanowires-MWCNTs/GCE). 电化学研究结果表明, 与单纯Au nanowires或MWCNTs修饰电极相比, Au nanowires-MWCNTs/GCE对葡萄糖表现出更优良的电催化性能. 以Au nanowires-MWCNTs/GCE为阳极, 电沉积Pt膜电极(Pt/GCE)为阴极, 构建了葡萄糖/O₂燃料电池. 测试结果表明, 构建的燃料电池的开路电位(OCP)为0.57 V, 在0.44 V下最大功率密度(P_max)为0.28 mW/cm².



高分子化学

1,4-双(二苯基膦)丁烷交联的季膦化聚芳醚酮阴离子交换膜

徐一鑫, 张登骥, 叶妮雅, 杨景帅, 何荣桓

2017, 38(10):  1872-1879.  doi:10.7503/cjcu20170240

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以1,4-双(二苯基膦)丁烷为交联剂, 以具有四甲基联苯结构的聚芳醚酮为基体材料, 分别制备了刚性三苯基膦和柔性三丁基膦修饰的阴离子交联膜材料. 交联剂在交联结构形成的过程中转变成季膦盐, 在提高膜材料机械稳定性的同时保持离子交换功能基团的含量. 研究了2种阴离子交换膜的尺寸稳定性、 电导率、 机械性能及耐碱稳定性等. 研究结果表明, 当交联度为20%时, 三苯基膦与三丁基膦修饰的阴离子交换膜的拉伸强度分别由未交联时的27和18 MPa提高到45和30 MPa; 交联的膜材料在60 ℃的3 mol/L KOH溶液中浸泡120 h后, 三苯基膦修饰的阴离子交换膜的电导率保留率为81%, 三丁基膦修饰的阴离子交换膜的电导率保留率为69%, 膜的耐碱稳定性均较未交联时有明显提高. 交联度相同时, 三苯基膦修饰的阴离子交换膜表现出更高的拉伸强度和更好的耐碱稳定性.



纳米二氧化钛负载棉织物的制备及性能

杨梓薇, 周顺利, 王锐, 王峰, 姜延, 张秀芹

2017, 38(10):  1880-1887.  doi:10.7503/cjcu20170171

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以棉织物为基体, 通过紫外辐照和超声法将不同表面性质的TiO₂纳米粒子负载到棉织物上, 制备自清洁材料. 利用扫描电子显微镜、 能谱分析、 接触角、 紫外-可见光谱及降解甲基橙溶液等手段分别对样品表面的结构形貌、 元素分布、 光催化活性、 紫外屏蔽性能和耐久性等进行分析. 结果表明, 棉织物经紫外辐照后, TiO₂纳米粒子与其结合更牢固, 耐久性更佳; TiO₂负载后的棉织物表现出超疏水性能及优异的光催化活性和紫外屏蔽性能; 与未改性的TiO₂纳米粒子相比, 由聚乙烯醇(PVA)改性的TiO₂纳米粒子制备的自清洁棉织物的可见光光催化活性更高, 其可见光的光催化效率是前者的3.9倍. PVA改性的纳米TiO₂对290~400 nm范围内的紫外光有较好的吸收作用, 其紫外屏蔽效果更佳.



A_a型Patchy胶体粒子的相态结构

刘书静, 李江涛, 顾芳, 王海军

2017, 38(10):  1888-1896.  doi:10.7503/cjcu20170155

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根据热力学微扰理论研究了A_a型Patchy胶体的相态结构, 考察了Patch之间的缔合强度及Patch数目对体系相态结构的调控机制. 利用相平衡原理给出了Patchy胶体的流体、 玻璃态固体和面心立方晶体之间转变及溶胶-凝胶转变的相图, 讨论了玻璃态和晶态固相的成核机制、 临界现象和相变问题. 研究结果表明, Patchy胶体粒子之间的缔合作用和Patch数目可以显著地调控体系的三相点、 临界温度和临界密度等特征.在高温条件下, Patchy胶体以一次成核方式结晶; 而在低温条件下则以两步成核方式逐步成核结晶, 中间经过非晶态的玻璃态固相作为过渡. 说明Patchy粒子之间的缔合作用对其相态结构具有决定性影响, 因而成为调控体系聚集态结构的重要因素.



用于人类脂肪干细胞的纯化和体外长期培养的聚合物涂层

邱林子, 王桂容, 潘艳, 王溢文, 李新庆, 邓林红, 张嵘

2017, 38(10):  1897-1905.  doi:10.7503/cjcu20170121

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采用紫外固化法制备了基于丙烯酸酯类水凝胶的聚合物涂层(PC), 并用X射线光电子能谱(XPS)、 水接触角(WCA)和原子力显微镜(AFM)分别对PC进行了化学组成和表面性能的表征. 在PC表面进行了人类脂肪干细胞(hASC)的体外长期培养扩增, 得到的第3代细胞的生物学表征结果表明, 干细胞在PC表面能正常黏附生长, 流式细胞仪检测发现干细胞对特征标记物CD49d, CD73, CD105的阳性显性比例较高, 对HLA-DR和CD31几乎不显性, 说明扩增的干细胞具有hASC特征. 对PC上扩增的干细胞进行诱导分化, 并用油红O、 茜素红和阿利新蓝分别进行染色分析, 结果表明, 该干细胞保留了hASC的多能特性: 能分化为成脂、 成骨和成软骨细胞. 含有单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、 甲基丙烯酸环己酯(CHMA)和甲基丙烯酸-2-(二乙氨基)乙酯(DEAEMA)的PC2(质量比为3:1:2)在用于hASC体外长期培养时, 比其它PC和TCP更有利于细胞的黏附和增殖, 纯化细胞, 保持其多能性. 实时荧光定量PCR(RT-qPCR)的分析表明PC2上得到的细胞更容易向成骨和成软骨细胞分化.



咪唑改性氧化石墨烯对阻燃环氧固化动力学的促进作用

胡建华, 单继业, 童真

2017, 38(10):  1906-1912.  doi:10.7503/cjcu20170059

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讨论了添加量为1%(Per hundreds of resin)的咪唑改性的氧化石墨烯(GO-IPDI-MZ)对磷质量分数为1.5%的环氧树脂体系(1.5P-D-U-EMI)固化的影响. 差示扫描量热法(DSC)研究结果表明, 当GO-IPDI-MZ添加量为1%时不会改变1.5P-D-U-EMI的非等温自催化固化反应特征. 添加1% GO-IPDI-MZ的磷质量分数为1.5%的环氧树脂(1.5P-D-GOM-1)的固化起始温度(T_onset)和峰顶温度(T_p)均比1.5P-D-U-EMI体系低, 而总的固化热(ΔH)比1.5P-D-U-EMI体系高. 说明GO-IPDI-MZ添加量为1%时, 对环氧体系起到一定的促进固化和共固化作用. 等温DSC分析表明, 在固化反应后期, 体系出现了玻璃化转变现象, 在此阶段, 含扩散控制因子的Kamal模型预测结果与实验结果吻合较好. GO-IPDI-MZ的加入使固化反应相对均匀地进行, 对固化反应会产生促进和共固化作用.