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2018年 第39卷 第2期    刊出日期：2018-02-10

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高等学校化学学报2018年第39卷第2期封面和目次

2018, 39(2):  0-0. 

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研究论文: 无机化学

Y₂O₃∶Eu³⁺,Dy³⁺纳米荧光粉的白光发射性能

张寒冰, 李成仁, 李淑凤, 高心宇, 洪远志, 李志超, 孙景昌

2018, 39(2):  193-199.  doi:10.7503/cjcu20170225

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采用高温固相烧结法制备了系列Dy单掺杂、 Eu,Dy共掺杂和Sr,Eu,Dy共掺杂的Y₂O₃纳米荧光粉. 借助X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了样品的晶体结构和形貌, 优化了工艺过程和参数. 系统测试了稀土掺杂Y₂O₃荧光粉的激发光谱和发射光谱. 在330 nm光激发下, 研究了Y₂O₃∶Eu³⁺,Dy³⁺纳米荧光粉的白光发射特性, 并通过调节Eu,Dy掺杂浓度, 获得了CIE为(0.32, 0.33)和色温为6100 K的强白光发射. 进一步讨论了Sr²⁺离子对Y₂O₃∶Eu³⁺,Dy³⁺纳米荧光粉白光特性的影响. 结果表明, Sr²⁺的掺入可明显改善Y₂O₃∶Eu³⁺,Dy³⁺纳米荧光粉的白光发射.



α-Bi₂O₃纳米管/氮掺杂碳量子点复合材料的合成及光催化性能

华承贺, 马红超, 董晓丽, 张秀芳

2018, 39(2):  200-205.  doi:10.7503/cjcu20170663

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通过低温水热法一步合成了α-Bi₂O₃纳米管/氮掺杂碳量子点(α-BO/N-CQDs)纳米复合材料, 并通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见漫反射(DRS)及电化学等表征手段测试了复合材料的特性. 结果表明, 柠檬酸铵通过低温水热过程可转化为尺寸分布较窄的氮掺杂碳量子点(5~8 nm), 而铋源的引入能够得到α-Bi₂O₃纳米管/氮掺杂碳量子点纳米复合材料. TEM与红外测试(FTIR)结果证实了α-Bi₂O₃纳米管与氮掺杂碳量子点具有较好的复合度. 此外, 尽管碳量子点的引入导致α-Bi₂O₃纳米管比表面积略微下降, 但能够增强α-Bi₂O₃纳米管的光吸收能力. 罗丹明B(RhB)光降解实验证明了α-BO/N-CQDs纳米复合材料具有良好的光催化特性, 光照180 min后RhB的降解率达到86%.



金属-有机骨架材料NH₂-MIL-53(Al)对水中双氯芬酸钠的吸附性能

王小兵, 石秀仪, 周星均, 丘秀珍, 卢文贯

2018, 39(2):  206-211.  doi:10.7503/cjcu20170378

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采用溶剂热法合成了金属-有机骨架材料NH₂-MIL-53(Al), 对活化后的产物进行了粉末X射线衍射(PXRD)、 扫描电子显微镜(SEM)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征, 研究了其在水溶液中对双氯芬酸钠的吸附性能. 实验结果表明, NH₂-MIL-53(Al)对双氯芬酸钠具有良好的吸附性能, 对5 mg/L的双氯芬酸钠能在40 min内达到吸附平衡, 且吸附动力学结果符合准二级动力学曲线, 利用Langmuir模型和Freundlich模型拟合吸附等温线, 结果表明Langmuir模型拟合效果更好. 循环吸附实验结果表明NH₂-MIL-53(Al)具有良好的重复利用性. 此外, 结合ζ电位测试结果以及pH值对吸附效果的影响, 对可能的吸附机理进行了阐述.



分析化学

磺胺二甲嘧啶分子印迹二维光子晶体水凝胶传感器的研究

陈小娟, 刘根起, 任宸锐, 高敏君, 范晓东

2018, 39(2):  212-218.  doi:10.7503/cjcu20170571

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以聚苯乙烯二维光子晶体为模板, 磺胺二甲嘧啶为印迹分子, 甲醇为溶剂, 甲基丙烯酸为功能单体, 二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂, 2,2-二乙氧基苯乙酮为引发剂, 经紫外光引发低温聚合反应, 用甲醇/乙酸(体积比9∶1)混合液洗脱除去印迹分子, 制备得到能够特异性识别磺胺二甲嘧啶的分子印迹二维光子晶体水凝胶(MIPH). 通过测试该水凝胶传感器在不同浓度的磺胺二甲嘧啶溶液中德拜环直径的变化, 考察了其响应性能. 实验结果表明, 当磺胺二甲嘧啶的浓度从0增加到1×10^-6 mol/L时, 德拜环直径增加0.9 cm, 相应的晶格间距减小46 nm. 研究发现, 当MIPH的交联度为10%, 印迹分子与功能单体摩尔比为1∶75时, 德拜环直径变化量最大. 此外, 该水凝胶传感器在浓度为10^-6 mol/L的磺胺二甲嘧啶类似物磺胺嘧啶(SDZ)、 磺胺异噁唑(SIZ)及其它抗生素四环素(TE)、 罗红霉素(RM)溶液中, 德拜环直径变化量分别为0.4, 0.3, 0.25和0.2 cm, 可见该传感器具有良好的特异性识别功能. 将该传感器用于模拟水样及兽用药片中磺胺二甲嘧啶的测定, 均具有良好的响应性.



基于UPLC-Q-Orbitrap MS/MS研究人参皂苷在发酵过程中的生物转化

乔梦丹, 刘尚, 张琰, 李晶, 郑飞, 戴雨霖, 越皓

2018, 39(2):  219-225.  doi:10.7503/cjcu20170385

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应用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱串联质谱(UPLC-Q-Orbitrap MS/MS)联用技术分析鉴别人参发酵前后的皂苷类化合物, 研究了整体人参皂苷在自然发酵过程中的生物转化规律. 通过鉴定45种人参皂苷, 比较了生晒参和发酵人参中人参皂苷种类及含量的差异, 在发酵人参中检测到20(S)-Rg₃和20(R)-Rg₃, 20(S)-Rh₁和20(R)-Rh₁等异构体人参皂苷, 其中10余种人参皂苷在自然人参状态下不存在或未被检出. 本研究对于人参发酵前后的化学成分变化进行了高通量的精准分析, 对同类天然产物发酵研究具有借鉴意义, 可指导人参炮制品生晒参和发酵人参的安全有效使用.



有机化学

八元瓜环与乔松素的主客体作用及对乔松素性质的影响

练小卫, 黄净净, 陶朱, 周清娣, 张前军, 卫钢

2018, 39(2):  226-233.  doi:10.7503/cjcu20170576

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利用核磁共振波谱、 紫外吸收光谱和热重分析等方法研究了八元瓜环(Q[8])对乔松素(PCB)的包结作用; 采用紫外吸收光谱法研究了Q[8]对PCB水溶性、 抗氧化活性及在人工胃肠液中稳定性和累积释放量的影响. 结果表明, PCB与Q[8]形成了摩尔比为1∶2的主客体包结配合物(PCB-Q[8]), PCB位于2个瓜环的端口之间, 其稳定结合常数为5.00×10⁹ L²/mol². 当c(Q[8])=90 μmol/L时, 可使PCB在水中的溶解度增加4.3倍; PCB-Q[8]包合物和PCB均对2,2-联氮基-双-(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)自由基具有较好的清除作用, IC₅₀值分别为4.3和3.2 μmol/L. 在人工胃液中, PCB和PCB-Q[8]包合物都较稳定; 而在人工肠液中, PCB于72 h后全部降解, PCB-Q[8]包合物则基本未降解, 表明Q[8]增强了PCB在人工肠液中的稳定性; Q[8]的介入提高了PCB在人工胃液和人工肠液中的累积释放量, 其数值分别提高了5倍和2倍.



三肽的锌螯合活性及定量构效关系分析

余敏, 黄晶晶, 马敏, 付瑞燕, 鄢嫣, 张福生, 殷俊峰, 谢宁宁

2018, 39(2):  234-240.  doi:10.7503/cjcu20170487

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人工化学合成了51条三肽, 测定了其锌螯合活性, 形成待测数据库. 分别采用18种氨基酸描述符对三肽序列进行表征, 利用偏最小二乘法进行统计分析. 结果表明, 3种氨基酸描述符对应的定量构效关系(QSAR)模型的相关系数达到建模要求, 描述符分别为FASGAI, Z和C, 其中描述符FASGAI最优, R²=0.8225, Q²=0.5818, RMSEE=0.1628, Q²ext=0.6760, RMSEP=0.2499. 进一步分析描述符FASGAI所构建的模型发现, 在三肽序列中, 氨基酸位置对三肽锌螯合活性的影响力大小顺序为N₃>N₂>N₁, 同时, 多肽各位置上氨基酸残基的立体属性主要影响其螯合活性.



可见光诱导对位苯酚/苯胺邻位多氟烷基化

袁莉, 李增增, 蒋圣明, 朱勇, 夏绿露, 李岚, 赵传奇, 蒋婷, 雷千, 唐石

2018, 39(2):  241-246.  doi:10.7503/cjcu20170374

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发展了一种简便、 清洁的可见光催化的苯酚/苯胺邻位多氟烷基化反应路线. 以较廉价的多氟烷基碘或溴为自由基源, Ru(bpy)₃Cl₂为催化剂, 在LED蓝光灯照射下, 多种对位取代的苯酚/苯胺高效选择性地发生邻位多氟烷基化反应, 以80%~92%的产率合成了一系列多氟烷基化的芳香化合物. 此反应在无需保护基团的情况下, 可快速在游离苯酚/苯胺类化合物骨架上引入CF₃, C₃F₇, C₄F₉, C₆F₁₃, C₈F₁₇I和CF₂CO₂Et等一系列多氟烷基基团. 此反应条件温和(室温)、 催化体系绿色, 为具有潜在药用价值和生理活性的含氟苯酚/苯胺类芳香族化合物的合成提供了一条高效、 快捷的新途径.



物理化学

磷酸盐的添加对甲烷氧化偶联反应镧基催化剂的影响

白燕, 夏文生, 翁维正, 连孟水, 赵明全, 万惠霖

2018, 39(2):  247-254.  doi:10.7503/cjcu20170665

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采用柠檬酸法制备了不同含量磷酸盐修饰的镧基催化剂, 考察了磷酸盐的添加对镧基催化剂甲烷氧化偶联反应(OCM)活性的影响, 并借助X射线衍射(XRD)、 O₂-程序升温脱附(O₂-TPD)及X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的理化性质进行了表征. 结果表明, 随着磷酸盐加入量的增大, 催化剂样品的粒径逐渐减少, 催化剂的物相由La₂O₃向La₃PO₇和LaPO₄逐步转变. 当催化剂的物相由La₂O₃和适量的La₃PO₇构成时, 催化剂具有较多的表面缺陷位点数和较大的亲电氧物种/晶格氧物种比值, 并呈现出良好的OCM反应性能.



白腐菌漆酶耐盐性的生物信息学研究及氯离子、 氧气和水分子输运通道分析

李文娟, 赵一雷

2018, 39(2):  255-262.  doi:10.7503/cjcu20170586

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运用生物信息学方法分析了各物种漆酶的耐盐性差异, 并利用随机加速动力学模拟计算揭示了白腐菌漆酶内部连接三铜活性中心(TNC)的氯离子、 氧气和水分子的可能输运通路. 生物信息学系统发生树和结构比对分析表明, 担子真菌、 子囊真菌与细菌漆酶具有较高的结构保守性; 通过随机加速动力学模拟发现, 白腐菌T. versicolor漆酶内部有5条小分子输运通道(p1~p5), 其中p2和p5为新的输运通道; 与氧气和水分子输运不同, 氯离子在漆酶内部输运时受到明显约束, 以较高的几率通过p1和p4输运通道. 高耐盐漆酶的p1通道周边富集了更多酸性和芳香性氨基酸残基, 降低了氯离子的输运效率, 从而提高其耐盐性.



不良溶剂诱导全聚合物太阳能电池活性层的表面功函变化

李洪爱, 宋春鹏, 曲轶, 张吉东

2018, 39(2):  263-269.  doi:10.7503/cjcu20170502

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使用甲醇溶剂熏蒸聚(4,8-双[5-(2-乙基己基)噻吩-2-基]苯并[1,2-b;4,5-b']双噻吩-2,6-双基-{4-(2-乙基己基)-3-氟代噻吩[3,4-b]噻吩-}-2-羧基-2,6-双基)(PTB7-Th)和聚[N,N'-双(2-辛基十二烷基)-1,4,5,8-萘二酰亚胺-2,6-双基-并-5,5'-(2,2'-双噻吩)](N2200)二元混合的活性层薄膜, 发现其活性层和镀金探针间的接触电势差从37 mV升高到160 mV, 表明活性层表面功函由4.71 eV降低到4.59 eV. XPS结果表明, 由于甲醇和N2200之间更强的相互作用, 在溶剂熏蒸过程中有更多的N2200分子扩散到薄膜表面. 扩散引起了活性层表面功函的减小, 使活性层和电极之间能级更加匹配, 形成了更好的欧姆接触, 使器件的功率转化效率提高了10%以上.



蒙脱石复合材料对Zn²⁺和对硝基苯酚的同步捕集

栾敬德, 刘亚伟, 张成玉, 可欣

2018, 39(2):  270-276.  doi:10.7503/cjcu20170490

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采用十八烷基三甲基氯化铵(STAC)和有机螯合剂乙二胺(En)复合修饰钠基膨润土制备了功能化蒙脱石复合材料(FMC), 并将其应用于复合污染废水处理. 利用X射线衍射仪(XRD)、 超高分辨场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、 全自动物理吸附仪、 元素分析仪及Zeta电位分析仪对所得复合材料进行了表征, 发现复合修饰制备的FMC层间距增大、 疏水性增强; FMC能同步捕集水中重金属Zn²⁺和有机物对硝基苯酚(PNP). 研究发现, 当En/STAC摩尔比为0.75、 pH=4、 吸附温度为40 ℃、 吸附时间为60 min时, FMC对Zn²⁺ 和PNP的同步捕集吸附量达224.2 mmol/kg. FMC对Zn²⁺的吸附主要表现为离子交换和配位络合; 其对PNP的吸附取决于层间有机C和N含量及层间距大小.



共轭稠环中杂原子对电子输运行为的影响

程娜, 贺园园, 赵健伟

2018, 39(2):  277-283.  doi:10.7503/cjcu20170488

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以杂原子取代的共轭稠环分子[并四噻吩(Th4)、 并四呋喃(Ox4)和并四吡咯(Py4)]为研究模型, 利用密度泛函理论结合非平衡态格林函数方法, 研究了杂原子取代和分子端基导电连接方式对电子输运行为的影响. 结果表明, 并四聚体中电子输运行为主要与电子传输路径和量子干涉效应有关. 端基连接方式决定了分子中电子的主要传输路径. 所考察的模型中存在2条电子传输通道: (1) 单双键连接的共轭碳链; (2) 由杂原子参与, 同相邻碳原子构成的电子传输通道. 杂原子的引入构筑了额外的电子传输通道, 增强了分子的导电能力. 由于并四聚体α-位连接的T-type体系中存在有效电子传递路径, 杂原子仅起到修饰作用. 而β-位连接的C-type体系中缺乏有效电子传输路径, 但杂原子通过局域的量子干涉效应对电子传递效率产生显著影响.



改性蓝藻基活性炭的制备及常压下对CO₂的捕集性能

高俊, 胡辉, 刘雪岩

2018, 39(2):  284-291.  doi:10.7503/cjcu20170480

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以蓝藻为前驱体, 采用KOH活化法制备了一系列蓝藻基活性炭; 探讨了活化时间、 活化温度以及碱炭比等活化参数对其孔结构的影响; 进一步分别用HNO₃, HPO₄和NH₃·H₂O进行二次改性, 制备了N或P原子掺杂的改性蓝藻基活性炭, 研究了不同改性活性炭在25 ℃和1.01×10⁵ Pa条件下对CO₂的吸附捕集性能. 结果表明, KOH活化的最佳活化时间为2 h, 活化温度800 ℃, 碱炭比为2. 样品ACK-2-8在该条件下对CO₂的吸附量达到3.85 mmol/g. 二次改性后的样品ACK-2-8-1, ACK-2-8-2和ACK-2-8-3对CO₂的吸附量分别高达4.41, 3.97和4.63 mmol/g. N的掺杂有利于CO₂的吸附捕集. 多批次重复再生实验结果表明, 本材料对CO₂吸附再生具有较稳定的重复利用性.



高压下晶体5-硝胺基-3,4-二硝基吡唑肼结构转变的周期性密度泛函理论研究

赵国政, 范荣荣, 颜熹琳, 唐维, 唐明峰, 贾建峰, 武海顺

2018, 39(2):  292-298.  doi:10.7503/cjcu20170465

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采用周期性密度泛函理论(DFT)方法研究了静水压0~160 GPa范围内5-硝胺基-3,4-二硝基吡唑肼(HNDP)的晶体结构、 分子结构和电子结构. 研究结果表明, 晶体HNDP在静水压6, 28和110 GPa时发生了3次结构转变: 在6 GPa时, 分子中阴离子和阳离子的相对位置发生重排, N17—H23…N13氢键断裂; 在28 GPa时再次形成N17—H23…N13氢键; 在110 GPa时, N17—H19共价键转变为氢键, 形成N20—H22…O24共价键. 带隙、 键布居数以及原子电荷研究结果表明, 随着压强增加, 晶体HNDP的金属性及离域性增强.



基于分子对接技术及CoMSIA/HQSAR辅助的二羟基多氯联苯衍生物分子修饰

辛美玲, 褚振华, 李鱼

2018, 39(2):  299-309.  doi:10.7503/cjcu20170402

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利用类二噁英类多氯联苯(PCBs)大气氧化降解产物二羟基多氯联苯与2,3-二羟基联苯双加氧酶(Bphc, PDB ID: 1KW6)进行分子对接, 构建以分子结构参数为自变量, 对接打分函数(K_d, 代表对接活性)为因变量的分子相似性指数分析(CoMSIA)与分子全息定量结构-活性相关关系(HQSAR)模型, 并对二羟基多氯联苯进行分子修饰, 研究结果表明, Bphc酶对二羟基多氯联苯均有不同程度的降解能力, 影响Bphc酶对接活性的氨基酸残基为His145, Val147, Ile174, His194, His208, His209, His240, Asn242, Tyr249及Thr280, 且二羟基多氯联苯与氨基酸残基对接形成的氢键越多对接活性越高. 建立了CoMSIA和HQSAR模型耦合的二羟基多氯联苯分子取代活性精确定位方法, 以打分函数较低的二羟基多氯联苯5,6-2OH-CB60为目标分子, 设计出8种打分函数显著提升的新型分子, 其对接活性提高65%~185%, 分子毒性(IC₅₀)下降10%~83%, 生物富集性(BCF)下降4%~27%, 迁移性(K_OA)与半衰期(t_1/2)增降幅基本不变. 所设计新型分子反应路径的推断可以验证二羟基多氯联苯5,6-2OH-CB60在环境中与活性自由基或与活性分子反应生成所设计的新型5,6-2OH-CB60分子, 即类二噁英类PCBs可通过大气氧化降解最终生成酶降解性显著提高的新型二羟基多氯联苯, 达到进一步控制类二噁英类PCBs环境行为的目的.



用金属生物大分子配合物前驱体制备多孔碳球及其电化学性能

张保海, 罗民, 杨顺, 付蓉蓉, 马金福

2018, 39(2):  310-318.  doi:10.7503/cjcu20170349

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以天然生物大分子鞣花酸(EA)为有机配体, Zn(CH₃COO)₂·2H₂O为锌源, N-甲基吡咯烷酮为溶剂, 在室温下经超分子自组装形成金属生物大分子配合物(ZnEA)前驱体, 再经碳化制备了分级多孔碳球. 研究了不同碳化温度和酸洗处理过程对多孔碳球的结构、 形貌、 比表面积和电化学储能的影响. 结果表明, 在惰性气氛下, 1000 ℃下碳化制备的多孔碳材料(C-ZnEA-1000)的比表面积高达1238 m²/g, 最可几孔径分布约为4 nm; 在6 mol/L KOH电解液中, 扫描速率为5 mV/s时比电容为216 F/g. 当扫描速率由5 mV/s增加到100 mV/s时, 其比电容保持率为84.67%, 显示了优异的倍率特性. 在1 A/g的电流密度下, 经过5000周充放电循环后比电容的损失仅为3%, 具有优异的循环稳定性.



新型Zn²⁺掺杂C/Nb₂O₅纳米催化剂的制备及光催化性能

薛佼, 王润伟, 张宗弢, 裘式纶

2018, 39(2):  319-326.  doi:10.7503/cjcu20170346

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采用水热技术制备了Zn掺杂的C/Nb₂O₅纳米催化剂. 通过X射线衍射(XRD)、 透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征. 结果表明, 催化剂呈现较高的结晶度和较均匀的形貌, Zn元素以氧化锌的形式随机分布在C/Nb₂O₅纳米催化剂的表面, 当锌/铌摩尔比为10%时, 催化剂表面氧空穴(SOVs)的量会达到一个最优值. 对染料罗丹明B(RhB)和罗丹明6G(Rh6G)在可见光下的降解实验结果表明, 与商业P25, Nb₂O₅以及C/Nb₂O₅相比, 适量Zn掺杂的C/Nb₂O₅纳米催化剂具有更好的光催化活性.



赤泥作为氧载体用于甲烷化学链燃烧:反应与循环性能

邓贵先, 李孔斋, 程显名, 顾振华, 卢春强, 祝星

2018, 39(2):  327-336.  doi:10.7503/cjcu20170341

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将拜耳法赤泥作为氧载体用于甲烷化学链燃烧, 研究了不同预处理条件对赤泥氧载体的反应与循环性能的影响. 对赤泥氧载体的物理化学性质的表征结果表明, 高温焙烧导致氧载体反应活性下降, 但有利于赤泥中各组分之间发生反应生成稳定的复合物(如Na₆Al₄Si₄O₁₇和Ca₂Al₂SiO₇), 从而提高了赤泥氧载体的热稳定性. 通过测试不同温度(800, 850, 900和950 ℃)下制备的赤泥氧载体(800-RM, 850-RM, 900-RM和950-RM)与CH₄的反应性能发现, 900-RM的反应活性和循环性能均优于其它样品, CH₄转化率和CO₂选择性分别达到了71%和79%, 说明900 ℃为最佳焙烧温度. 在900 ℃下经30次redox循环后, 赤泥氧载体的反应性能和物相结构未发生明显变化, 表明其具有优良的循环稳定性.



复合碳载体负载Pd催化剂的乙醇电氧化性能

陈维民, 朱振玉

2018, 39(2):  337-342.  doi:10.7503/cjcu20170303

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以石墨烯纳米片(GNP)和XC-72炭黑组成复合碳载体, 制备了Pd/C-GNP催化剂, 并考察了其乙醇电氧化性能. 透射电子显微镜和X射线衍射分析结果表明, 复合载体的采用改善了催化剂的结构, 促进了Pd纳米粒子的分散. 电化学测试结果表明, Pd/C-GNP催化剂具有较大的电化学活性表面积; 在碱性介质中, Pd/C-GNP催化剂的乙醇氧化活性显著高于Pd/GNP和Pd/C催化剂; Pd/C-GNP催化剂还表现出优良的抗中毒能力, 这可能得益于Pd/C-GNP催化剂中金属-载体的相互作用.



钴/氮掺杂碳纳米管/石墨烯复合材料的构筑及氧还原催化性能

狄沐昕, 肖国正, 黄鹏, 曹翊寰, 朱英

2018, 39(2):  343-350.  doi:10.7503/cjcu20170288

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以石墨烯/N-甲基吡咯烷酮(NMP)分散体和Co(NO₃)₂混合物为前驱体, 经过高温和化学掺杂处理, 制备了钴/氮掺杂的碳纳米管/石墨烯复合材料(Co/N-CNT/Gr-X, X代表煅烧温度), 并对其进行物相表征和电化学性能测试. 结果表明, 在钴盐催化下, 石墨烯分散体中的有机溶剂NMP成为碳源, 在石墨烯表面形成高密度的碳纳米管, 形成了三维多级结构; 同时, 钴离子部分氧化成为氧化物, 部分与N形成Co—N活性位点, 其协同作用极大改善了催化剂的氧还原性能. 其中Co/N-CNT/Gr-800的还原峰电位为-0.137 V(vs. SCE), 极限电流密度为4.24 mA/cm², 电子转移数为3.34, 表现出优异的耐甲醇中毒能力.



MoS₂/石墨烯复合阴极材料的制备及微生物电解池催化产氢性能

代红艳, 杨慧敏, 刘宪, 简选, 郭敏敏, 曹乐乐, 梁镇海

2018, 39(2):  351-358.  doi:10.7503/cjcu20170255

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采用水热法合成了一系列MoS₂/石墨烯(Gr)复合物, 并制成碳基复合电极. 利用扫描电子显微镜、 透射电子显微镜、 线性扫描伏安法等手段对材料进行表征, 研究了MoS₂/Gr电极作为微生物电解池(MEC)阴极的产氢性能. 结果表明, MoS₂/Gr复合材料呈现三维层状结构, 且负载在石墨烯上的MoS₂为无定形MoS₂. (NH₄)₂MoS₄和氧化石墨烯的最佳原料配比为1∶1, 当滴涂量为1.5 mg/cm²时, 电极的析氢催化能力最强. 在MEC产氢实验中, MoS₂/Gr阴极MEC的平均产氢电流密度、 产氢率、 库仑效率、 氢气回收率和阴极氢气回收率分别为(9.96±0.65) A/m², (0.424±0.041) m³H₂/(m³·d), (89.11±5.87)%, (70.47±6.78)%和(78.86±2.49)%, 均高于Pt/C阴极MEC; 其能量回收率也与后者相媲美. 另外, MoS₂/Gr具有良好的长期稳定性, 且价格便宜, 适于实际应用.



不同形貌普鲁士蓝纳米粒子的合成及光热性能

张书鹏, 程友星, 任磊, 文凯, 吕晓林, 叶社房, 周樨

2018, 39(2):  359-366.  doi:10.7503/cjcu20170116

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制备了立方体、 直角立方体、 球形、 棒状、 中空状、 核壳状、 梭形、 多面体等8种不同形貌的普鲁士蓝纳米粒子, 利用扫描电子显微镜、 透射电子显微镜、 紫外-可见分光光度计等对纳米粒子进行了表征,考察了普鲁士蓝纳米粒子光热性能的影响因素. 结果表明, 普鲁士蓝纳米粒子的形貌与光热性能之间联系密切, 粒子形貌不同, 光热性能不同; 当外部实验条件一定时, 纳米粒子的形貌、 大小、 吸收横截面积、 尖锐化程度及密实程度等对其光热性能有很大的影响; 当纳米粒子形貌一定时, 外部因素如激光器的选择、 激光功率密度及纳米粒子的浓度等直接影响普鲁士蓝纳米粒子的光热性能; 在相同浓度下, 激光功率密度越大, 纳米粒子的升温效果越明显, 光热性能越好; 而激光功率密度不变时, 纳米粒子浓度越大, 其光热转换效率越高.



高分子化学

动态键型凝胶自修复行为的Monte Carlo模拟

刘洪婉, 魏芳, 万丽, 顾芳, 王海军

2018, 39(2):  367-372.  doi:10.7503/cjcu20170669

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根据动态键型自修复凝胶的结构特征构建了凝胶断面的格气(Lattice-gas)模型, 并利用Monte Carlo模拟方法对其自修复过程进行研究. 基于格气模型与Ising模型的等价性指出动态键型凝胶的自修复行为在本质上是一个相变过程, 并根据自修复过程中的比热变化进行证明, 进而确定临界联结分数. 模拟了不同条件下凝胶的自修复行为, 重点考察了联结强度、 合作效应及断面间距对自修复行为的影响.



纳米纤维素/聚乳酸全绿色纳米复合材料的制备及性能

刘星, 王文俊, 邵自强, 李磊

2018, 39(2):  373-381.  doi:10.7503/cjcu20170513

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制备得到纳米纤维素(NC), 其为横向尺寸20~40 nm、 长度400~2000 nm的纳米丝. 对NC进行醋酸酯化疏水改性得到醋酸酯化纳米纤维素(ANC). 分别将NC和ANC与聚乳酸(PLA)复合制备纳米复合材料, 研究了NC添加量、 疏水改性及与PLA的复合方式对PLA力学性能和结晶性能的影响规律. 结果表明, 采用溶液浇铸法制备纳米复合膜时, ANC在PLA基体中的分散性优于NC, 但是对于复合膜拉伸性能的改善不明显. DSC等温结晶结果表明, ANC可以提高PLA的结晶度和结晶速率; 采用熔融复合法制备的NC/PLA纳米复合材料, 不仅保持了PLA的高强度、 高模量和较高的热稳定性, 而且显著改善了其韧性, 当NC添加量为3.5%(质量分数)时, 断裂伸长率比纯PLA提高了12.1倍.



苯乙烯对不同聚集态结构聚丙烯的扩散聚合行为

黄承焕, 郭朝霞, 于建

2018, 39(2):  382-389.  doi:10.7503/cjcu20170492

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针对苯乙烯(St)单体对不同聚集态结构聚丙烯(PP)的扩散聚合行为进行了研究. 结果表明, 共聚PP由于乙丙共聚无定形区的存在, 能够为St单体的扩散提供更大的自由体积, 故St单体扩散速率更快, 达到聚苯乙烯(PS)扩散饱和值更大, 而且共聚PP颗粒中PS纳米微球粒径也从均聚PP的115 nm增大到150~200 nm. 由于PP颗粒中的聚集态结构不同, 在PP颗粒中的PS分布将从均聚PP的“M”型分布变成共聚PP的“n”型分布. 扩散到PP颗粒内部的St对PP的接枝作用不仅能防止PS纳米微球在成型加工过程时的单纯聚并, 而且可使材料的拉伸强度、 模量及断裂伸长率明显提高, 体现了PS刚性粒子对PP的增强增韧作用.



聚乙二醇化学改性的大豆分离蛋白凝胶

刘杰, 周浩, 黄郁芳, 陈新

2018, 39(2):  390-396.  doi:10.7503/cjcu20170449

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将聚乙二醇单甲醚中的羟基氧化成醛基, 然后通过Schiff 碱及还原反应将聚乙二醇片段接枝到大豆分离蛋白的分子链上. 经过聚乙二醇改性的大豆分离蛋白可以在37 ℃自发形成凝胶, 且随着聚乙二醇接枝率的增加, 凝胶时间可以缩短至30 min以内. 因此, 经过该乙二醇改性的大豆蛋白水凝胶有望成为一种可注射型水凝胶, 在生物医药领域具有相当的应用前景.



基于脲醛原位聚合制备聚硫密封剂微胶囊

王璇, 金涛, 王浩伟, 廖圣智, 杨怀玉

2018, 39(2):  397-404.  doi:10.7503/cjcu20170417

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设计了以脲醛树脂为壁材, 聚硫橡胶密封剂为囊芯的微胶囊. 在弱酸性条件下, 尿素和甲醛在经乳化分散后的聚硫橡胶密封剂微粒表面发生原位聚合, 制备了颗粒均匀、 形貌规整、 分散性好的密封剂微胶囊. 通过红外光谱和表面观察技术对微胶囊进行了表征, 并且对微胶囊中密封剂含量进行测定. 通过对不同物料和反应影响因素(乳化剂浓度、 搅拌速度、 反应温度和pH值等)进行了系统考察, 获得了优化的微胶囊制备工艺条件. 为进一步拓展聚硫橡胶密封剂预涂敷技术和工程化应用提供了有益参考.