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2018年 第39卷 第5期    刊出日期：2018-05-10

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高等学校化学学报2018年第39卷第5期封面和目次

2018, 39(5):  0-0. 

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相关文章 | 多维度评价

研究论文: 无机化学

磷酸铝分子筛AlPO4-5的常压快速合成及晶化过程的原位热重-质谱研究

郭俊辉, 闫文付, 师唯, 徐如人

2018, 39(5):  841-848.  doi:10.7503/cjcu20180013

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分别以三乙胺、 环己胺和四乙基氢氧化铵为结构导向剂, 二缩三乙二醇为溶剂, 研究了3种溶剂热合成体系在常压和自生压力条件下的晶化行为. 在常压加热条件下, 从分别含有三乙胺、 环己胺和四乙基氢氧化铵的初始凝胶中快速晶化出了高结晶度的磷酸铝分子筛AlPO₄-5. 在自生压力加热条件下, 从相同的初始凝胶中分别晶化出了三维开放骨架磷酸铝JDF-20、 二维层状磷酸铝UT-5以及含有磷酸铝分子筛AlPO₄-5的混相. 含有三乙胺的初始凝胶晶化过程的原位热重-质谱研究表明, 常压条件下磷酸铝分子筛AlPO₄-5主要在150~300 ℃之间生成. 实验表明, 自生压力会对有机胺(铵)的结构导向效应产生显著影响, 这加深了对分子筛以及开放骨架生成过程及机理的认识.



干湿循环下癸酸甘油酯的非生物合成及自组装

高静, 黄科科, 张显龙, 孙宇, 冯守华

2018, 39(5):  849-854.  doi:10.7503/cjcu20170857

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模拟生命起源前的自然蒸干现象, 使甘油和癸酸在近中性混合溶液中发生脱水缩合, 生成了原始细胞膜前驱体癸酸甘油酯. 随着温度升高到90 ℃, 主产物一癸酸甘油酯的产率可达4.7%. 对反应后的样品直接进行再水化时, 能观测到形态良好的囊泡, 证实生成微量癸酸甘油酯的混合物体系能使两亲分子在更低浓度下自组装形成囊泡. 当蒸干体系再水化过程中存在有机物溶质时, 溶液体系中的有机化合物能在囊泡形成过程中被封装起来, 因而膜结构为生命物质的稳定存在提供了保护场所, 蒸干再水化的条件有利于增加细胞生命起源过程中两亲分子的稳定性.



铜掺杂对金纳米棒生长及光学性质的影响

李凯丰, 吴丹, 陈艳伟

2018, 39(5):  855-860.  doi:10.7503/cjcu20170829

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采用金-铜共混法制备了金纳米棒, 研究了铜离子存在下金纳米棒的等离子体共振吸收及形貌的变化. 通过调节反应中铜离子的加入量及晶体生长过程中各反应参数, 使金纳米棒复合纳米材料的形貌、 长径比和光学性质得到有效控制. 比较了纯金纳米棒与掺入铜的金纳米棒的光热转换性能和拉曼光谱的增强性能. 结果表明, 铜离子的掺杂可以有效控制金纳米棒的生长以及金纳米棒的形貌. 加入铜离子的金纳米棒的光热转换效率明显低于单纯的金纳米棒, 但是铜掺杂的金纳米棒在被用作拉曼基底时, 表面增强拉曼性质却优于纯金纳米棒.



具有穿插结构的金属钴配合物的合成、 结构及电化学性质

赵长江, 刘欣, 田利, 赵仑

2018, 39(5):  861-868.  doi:10.7503/cjcu20170650

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在溶剂热体系中合成了3个中心金属为钴离子的具有穿插结构的金属有机配合物{[CoLB]·H₂O}_n(1), {[Co₂L₂(bimp)_0.5]·3H₂O}_n(2)和{[Co₂L₂B'₂]·2DMF}_n(3) [H₂L=4,4'-三苯胺二甲酸; B=1,3-二(咪唑基)苯, bimp=3,5-二(1-咪唑)吡啶, B'=1,4-双(咪唑基)苯]. 通过单晶及粉末X射线衍射和热重分析对这3个配合物进行了表征. 结果表明, 配合物1~3均结晶于单斜晶系, 其中配合物1属C2/c空间群, 配合物2属P2/n空间群, 配合物3属P2₁空间群; 在配合物1和3中Co²⁺为四配位模式, 而在配合物2中Co²⁺为五配位, 并以双核桨轮形的结构单元[Co₂(CO₂)₄]存在; 配合物1和2均为二重穿插结构的三维超分子网络, 配合物3是一个四重穿插的三维超分子网络. 电化学性质研究结果表明, 配合物1~3是电化学活性物质, 电化学可逆性较好.



六氟磷酸二(2-苯基吡啶)(2,2'-联噻唑)合铱(Ⅲ)的合成及在中性/暖白光二极管中的应用

孙日勇, 陈泽宇, 叶艳春, 陈明先, 唐怀军, 王凯民, 汪正良

2018, 39(5):  869-875.  doi:10.7503/cjcu20170608

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以IrCl₃·3H₂O为铱(Ⅲ)源, 2-苯基吡啶(ppy)为主配体, 2,2'-联噻唑(btz)为辅助配体在乙二醇中回流反应后, 再与NH₄PF₆水溶液进行离子交换反应, 制得新颖橙光阳离子型有机铱(Ⅲ)配合物[(ppy)₂Ir·(btz)]PF₆. 将其掺杂到硅树脂中用于GaN蓝光(455 nm)芯片激发Y₃Al₅O₁₂∶Ce³⁺(YAG∶Ce, 以6.0%质量比掺杂于硅树脂中)构成的白光二极管时, 白光色温明显降低. 未掺杂[(ppy)₂Ir(btz)]PF₆时, 白光色温为7133 K(冷白光), 效率为137.1 lm/W, 显色指数为79.9, 色坐标为(0.31, 0.31). 当分别掺入1.0%, 1.5%和2.0%的[(ppy)₂Ir(btz)]PF₆时, 色温依次降为5645 K(冷白光)、 4072 K(中性白光)和3161 K(暖白光), 效率则分别为102.1, 79.1和66.6 lm/W, 显色指数分别为81.9, 77.3和70.0, 色坐标分别为(0.33, 0.31), (0.36, 0.33)和(0.42, 0.38). 实验结果表明, [(ppy)₂Ir(btz)]PF₆是一种可用于中性/暖白光LEDs的高效橙光材料.



分析化学

电化学电流校正法定量测定五羟色胺

李元, 王婷婷, 李梅, 谷飞, 鲍昌昊, 黄蓉萍, 马静芳, 程寒

2018, 39(5):  876-882.  doi:10.7503/cjcu20170701

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制备了碳纤维超微电极, 将其在1.0×10^-4 mol/L五羟色胺溶液中循环伏安扫描10圈后, 测定电极在铁氰化钾、 多巴胺等电活性溶液中的循环伏安以及差分脉冲的峰电流变化, 结果表明五羟色胺对碳纤维超微电极有毒化效应. 采用火焰灼烧法对被五羟色胺毒化的电极进行活化, 以电极在1.0×10^-3 mol/L铁氰化钾溶液中的峰电流为基准, 活化后电极与原电极在铁氰化钾溶液中的峰电流之比为校正因子, 对电极的活性面积进行校正. 实验结果表明, 校正后的五羟色胺氧化峰电流与其浓度在1.0×10^-6~2.0×10^-4 mol/L范围内呈现良好的线性关系, 线性回归方程为I=0.2073c+0.3074, 相关系数R²=0.9962. 采用该方法对五羟色胺样品浓度进行了测定, 回收率达到98.0%~102.4%.



转基因抗虫蛋白Cry1Ac与表面活性剂

作用的芘探针光谱分析

2018, 39(5):  883-888.  doi:10.7503/cjcu20170548

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有机化学

2-茂铁基-4,5-二苯基咪唑离子液体的合成及对高氯酸铵热分解的催化作用

王吉成, 袁耀锋, 卓继斌, 杨思涵, 林芬

2018, 39(5):  889-896.  doi:10.7503/cjcu20170708

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以2-二茂铁基-4,5-二苯基-1-氢咪唑(1)为原料, 用较强碱NaH拔氢, 经不同卤代烃取代制得化合物2a~2f, 再与碘甲烷反应生成相应的咪唑离子碘盐(3a~3f), 最后与六氟磷酸铵进行离子交换得到咪唑的六氟磷酸盐(4a~4f). 通过红外光谱(IR)、 核磁共振波谱(NMR)、 质谱(MS)、 高分辨质谱(HRMS)及X射线单晶衍射对目标化合物的结构进行了表征. 运用循环伏安法(CV)探讨了其氧化还原过程, 利用热重分析(TG)及差示扫描量热法(DSC)研究了化合物对高氯酸铵(AP)的燃速催化性能. 电化学测试结果表明, 化合物均仅有一组氧化还原峰, 归属于分子中茂环(Fc/Fc⁺)的氧化还原过程, 且电极反应动力学基本受扩散控制. 热分析结果表明, 目标化合物对AP均具有优良的燃速催化效果, 其中负离子为I^-的化合物的催化分解效果明显优于负离子为P\begin{array}{c}{F}_6^{-}\end{array}的化合物. 尤为突出的是化合物3b, 其第二分解峰几乎消失, 而第一分解峰则提前到270.5 ℃, 将AP分解温度提前了180 ℃.



双氰基二苯代乙烯型双光子荧光铅离子探针

黄池宝, 潘淇, 陈华仕, 梁兴, 吕国岭

2018, 39(5):  897-903.  doi:10.7503/cjcu20170672

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以4-甲基-2,5-二氰基-4'-氨基二苯代乙烯(DCS)和双[2-(2-氨基苯基硫基)乙基]胺(BSA)分别作为双光子荧光团和铅离子配体, 构建了1个新型的双光子荧光Pb²⁺探针(DPb), 并对其结构和性能进行了表征. 结果表明, 该探针具有分子尺寸小、 双光子吸收截面大(δ_TPA, 1020 GM)、 长波长发射(λ_max=609 nm)、 斯托克斯位移大(209 nm)、 光稳定性好、 水溶性适宜、 细胞渗透性优良、 无细胞毒性及在生理环境下对pH不依赖等优点. 该探针能选择性地检测细胞与组织中的Pb²⁺, 猝灭常数\begin{array}{c}{K}_{\mathit{sv}}^{\mathit{TP}}\end{array}=7.58×10⁵ L/mol.



磁性氧化石墨烯固定化氯过氧化物酶及其在奥酸性蓝45脱色中的应用

高丰琴, 王珊, 王云芳, 赵丹蕾, 崔茹, 蒋育澄

2018, 39(5):  904-910.  doi:10.7503/cjcu20170617

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以氧化石墨烯和Fe₃O₄为原料制备磁性氧化石墨烯, 采用吸附法将氯过氧化物酶固定在磁性氧化石墨烯上, 考察了固定化体系缓冲溶液pH值、 固定化时间及反应温度对固定效果的影响. 以氯过氧化物酶催化氧化奥酸性蓝45染料脱色反应为模型反应, 探讨了固定化氯过氧化物酶的操作稳定性. 实验结果表明, pH=3.5, 反应15 min、 反应温度15 ℃为固定化氯过氧化物酶的最佳催化条件; 采用共沉淀法制备载体, 加入的NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O与氧化石墨烯(GO)质量比为10.7∶1时, 得到的磁性氧化石墨烯(TMGO)的酶固载量大于二者质量比为5.35∶1时得到的磁性氧化石墨烯(FMGO), 这可能与FMGO氧化石墨烯表面的Fe₃O₄含量不足有关; 与游离酶相比, 固定化氯过氧化物酶表现出更好的酸碱稳定性、 H₂O₂稳定性、 热稳定性和储存稳定性, 在35~50 ℃, 聚集或堆积的磁性氧化石墨烯(TMGO)片层打开, 导致固定化酶活损失率明显小于游离酶. 重复使用5次后, TMGO-氯过氧化物酶(CPO)的相对活性仍然保持在60%以上.



客体分子末端基团驱动的七元瓜环类轮烷自组装

易君明, 宋森, 张胜, 张少威, 田蒙奎, 倪新龙

2018, 39(5):  911-916.  doi:10.7503/cjcu20170607

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以1,2-二(4-吡啶基)乙烯为母体, 设计合成了系列基于烷基链末端基团分别为—COOH, —CH₂Br和—CH₃的阳离子型线性客体分子(G1~G3). 研究结果表明, 末端基团为—COOH的客体分子G1可驱动七元瓜环滑过1,2-二(4-吡啶基)乙烯形成[2]类轮烷分子梭及[3]类轮烷; 客体分子G2和G3则不能驱动七元瓜环滑过吡啶基乙烯母体部分, 但是G2的—CH₂Br基团可驱动七元瓜环靠近吡啶基乙烯基团并形成稳定的[2]类轮烷. 这一现象可归因于链状分子末端基团与瓜环端口羰基氧作用时的静电势差异.



Pyrene衍生物掺杂SiO2荧光纳米粒子的制备

及光物理性能

2018, 39(5):  917-925.  doi:10.7503/cjcu20170660

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钴催化的高效贝克曼重排反应

姚武冰, 虞姜姜, 黄相韵, 张斌

2018, 39(5):  926-933.  doi:10.7503/cjcu20170560

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利用廉价易得的氟硼酸钴水合物, 在温和、 无添加剂的空气条件下, 高效催化酮肟衍生物的贝克曼重排反应, 底物的普适性和官能团的兼容性均较理想, 产物收率最高达97%. 基于该高活性的氟硼酸钴水合物, 实现了10 g级二苯甲酮肟的贝克曼重排反应, 收率为71%. 同时, 也实现了钴催化酮类衍生物和盐酸羟胺的一步法贝克曼重排反应, 产物最高收率为94%, 反应体系中无溶剂及添加剂, 反应体系的原子经济性和底物普适性较好.



铁皮石斛多糖的初级结构分析

高云霄, 胡小龙, 王月荣, 姜志宏, 章弘扬, 张敏, 胡坪

2018, 39(5):  934-940.  doi:10.7503/cjcu20170464

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从新鲜的铁皮石斛中分离得到一种均一的铁皮石斛多糖(SDOP), 分别采用高效凝胶色谱法(GPC)法和1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP)柱前衍生化法测定其重均分子量和单糖组成, 并通过红外光谱、 甲基化分析和核磁共振波谱对其初级结构进行分析. 结果表明, SDOP的重均分子量为1.66×10⁶, 含有甘露糖和葡萄糖(摩尔比4.9∶1.0). 通过甲基化和核磁共振波谱分析结果推测, SDOP是一种以1,4-链接为主, 存在少量1,2,4-, 1,3,4-, 1,4,6-分支结构和端基结构的O-乙酰化葡甘露聚糖, O-乙酰基主要连接在糖环的2号和3号位.



物理化学

CoSAPO-5分子筛的快速合成及高效催化α-蒎烯与空气环氧化反应

夏坤, 王艺, 周丹, 黄哲, 伍忠汉, 夏清华

2018, 39(5):  941-948.  doi:10.7503/cjcu20170756

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构建了用于催化空气环氧化α-蒎烯合成α-环氧蒎烷的高效、 节能、 绿色催化反应体系. 首先, 采用转动水热晶化模式合成了SAPO-5分子筛前驱体. 相比于静态水热晶化模式, 转动水热晶化模式可以显著缩短分子筛成核时间和晶化时间, 同时可有效减小晶粒尺寸并显著提高晶粒尺寸的均一性. 进一步对SAPO-5分子筛前驱体进行改性制得CoSAPO-5分子筛催化剂, 并对反应溶剂、 催化剂用量、 反应温度和反应时间进行了优化. 在获得的最优催化反应条件下, α-蒎烯转化率可达96.5%, α-环氧蒎烷产率可达89.0%. 催化剂循环实验结果表明, 该催化剂是稳定的、 可多次循环使用的多相催化剂.



石墨烯负载Pt-Pd催化剂的制备、催化制氢性能及机理研究

鲁礼林, 舒红飞, 阮祝华, 倪嘉琪, 张海军

2018, 39(5):  949-955.  doi:10.7503/cjcu20170720

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以氧化石墨烯为载体, 采用乙醇共还原法制备了石墨烯负载Pt-Pd双金属纳米催化剂, 并将其用于催化碱性硼氢化钾(KBH₄)水解制氢研究. 采用X射线衍射(XRD)分析和透射电子显微镜(TEM)等手段表征了催化剂的微观形貌和结构, 发现当金属催化剂中Pt/Pd摩尔比为1∶1时, Pt-Pd双金属催化剂颗粒可均匀地负载于石墨烯载体表面, 而且粒径比单金属催化剂和其它组成的双金属催化剂粒径更小, 约为5.6 nm. 将该催化剂用于催化碱性条件下KBH₄水解制氢实验, 结果表明, 金属催化剂的化学组成对其催化性能有明显影响, 当Pt/Pd摩尔比为1∶1时其催化活性高于其它化学组成(Pt/Pd摩尔比为4∶1或1∶4)的Pt-Pd双金属催化剂, 催化活性可达4380 mo\begin{array}{c}{l}_{H_2}\end{array}·mo\begin{array}{c}{l}_M^{-1}\end{array}·h^-1, 比Pt单金属催化剂活性提高约52%, 为Pd单金属催化剂活性的4倍. 通过催化反应动力学研究发现, Pt-Pd双金属催化剂催化KBH₄水解制氢反应的活化能约为20.90 kJ/mol, 催化剂具有较佳的耐久性, 连续使用3次后催化效率仍可达首次催化反应效率的83%. 利用密度泛函理论研究了催化剂催化KBH₄水解反应的机制, 发现双金属纳米催化剂可以明显降低硼氢化物水解反应决速步骤基元反应的势垒, 从而显著提高催化剂的催化活性.



Criegee中间体RCHOO(R=H,CH₃)与NO₂反应机理及大气中HNO₃的形成

周丽婷, 雷小洋, 王渭娜, 陈东平, 刘峰毅, 王文亮

2018, 39(5):  956-963.  doi:10.7503/cjcu20170723

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采用CCSD（T）/aug-cc-pVTZ//M06-2X/cc-pVDZ方法研究了RCHOO（R=H，CH₃）+NO₂反应的微观机理，并讨论了甲基取代对反应活性的影响.结果表明，该反应存在加成-分解、氧化-氢转移和直接抽氢3类反应机理，其中氧化-氢转移反应的主要产物为RCO+HNO₃，表观活化能仅为40.51 kJ/mol，且释放出235.04 kJ/mol的能量，是反应的优势通道；而生成RCHO+NO₃自由基的加成-分解通道较难进行.甲基取代使α-C电正性增大，端氧负性增加，这有利于加成-分解和氧化-氢转移反应的进行，但syn-CH₃CHOO中显著的位阻因素反而使加成-分解反应活性有所降低.



纤维素与废轮胎微波共热解规律及产物特性

王文亮, 时宇杰, 王少华, 党泽攀, 李新平

2018, 39(5):  964-970.  doi:10.7503/cjcu20170717

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采用热重分析仪(TG)、 微波共热解实验装置、 红外分析仪(FTIR)以及气质联用仪(GC-MS)考察了纤维素与废轮胎微波共热解过程变化规律及产物生成特性. 研究表明, 不同共混比例[有效氢碳比(H/C_eff)为0.2, 0.4, 0.6]下热失重残炭率均低于理论值, 微波共热解产物热解油产率相比理论值分别提高了4.7%, 6.4%和6.0%, 说明纤维素与废轮胎共热解过程存在协同效应, 有利于液体产物热解油的生成. 废轮胎微波热解油中检测到了79.5%的多环芳烃(PAHs), 由于纤维素的加入氧自由基的作用使得热解油中PAHs完全消失, 转化为高附加值的含氧有机物, 热解油品质得到提高.



头孢西丁与金属β-内酰胺酶BcⅡ相互作用的光谱分析及分子动力学模拟

史鹏辉, 边六交

2018, 39(5):  971-976.  doi:10.7503/cjcu20170702

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利用同步荧光光谱、 三维荧光光谱及分子动力学模拟方法研究了β-内酰胺类抗生素头孢西丁(CFX)与金属β-内酰胺酶BcⅡ之间的相互作用机制. 荧光光谱分析表明, CFX与BcⅡ在结合过程中可诱导BcⅡ构象发生改变. 分子动力学模拟结果表明, 上述构象变化是BcⅡ在CFX的诱导下通过改变其结合口袋附近Loop 构象, 使二者达到完美匹配的一个诱导契合过程, 并最终形成一个洞穴状疏水口袋以利于CFX的结合及催化水解.



全氟化和部分氟化锗纳米条带电学和磁学性质的理论研究

刘晶微, 于广涛, 沈小朋, 黄旭日, 陈巍

2018, 39(5):  977-982.  doi:10.7503/cjcu20170671

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通过第一性原理计算分别研究了锯齿型和扶手椅型全氟化和部分氟化锗纳米条带的几何结构、 稳定性、 电学和磁学性质. 结果表明, 两类全氟化锗纳米条带的最优构型均为椅式构型, 并均表现为非磁的半导体性质. 全氟化能够有效地增大锗纳米条带体系的带隙, 其带隙随着条带宽度的增加而减小. 部分氟化的锯齿型锗纳米条带展现出反铁磁半导体的性质, 而相应的扶手椅型锗纳米条带则为非磁性的半导体; 这些体系的带隙随着氟化程度的增加而增大, 其中部分氟化扶手椅型锗纳米条带的带隙展现出三族行为. 所有部分氟化的锗纳米条带均与未氟化部分对应的等宽度锗纳米条带表现出几乎相同的电学和磁学行为, 表明氟化能够有效调控锗纳米条带的电学和磁学性质. 另外, 所有氟化的锗纳米带都具有较高的结构稳定性.



[Bmim][DBP]离子液体与甲醇分子间的氢键作用机理及在萃取分离混合C4烃/甲醇中的应用

李建伟, 李想, 张傑, 雷志刚

2018, 39(5):  983-989.  doi:10.7503/cjcu20170629

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研究了用离子液体(ILs)萃取分离混合C₄烃(C₄)中微量甲醇的过程. 考察了不同组成的离子液体的萃取性能, 发现1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯([Bmim][DBP])具有最佳的萃取性能. 采用量子化学方法, 研究了[Bmim][DBP]与甲醇的作用机理. 结果表明, 在离子液体阴、 阳离子以及离子液体与甲醇之间均存在稳定的氢键, 并且氢键加强了分子间的相互作用. [Bmim][DBP]的阴离子[DBP]^-与甲醇中的—OH形成了键长为0.171 nm的氢键, 其相互作用能为-62.08 kJ/mol, 强于其它阴离子与甲醇的相互作用能. 还探讨了[Bmim][DBP]离子液体与混合C₄烃的比例、 萃取时间及离子液体循环次数等因素对萃取效果的影响, 结果表明, 当m(ILs)∶m(C₄)=1∶2, 于25 ℃萃取60 min时, 萃取率为99.65%, 离子液体循环使用5次后萃取率仍保持稳定.



Janus颗粒的制备及泡沫性能

王刚, 王克亮, 逯春晶, 王影

2018, 39(5):  990-995.  doi:10.7503/cjcu20170656

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通过改进的Pickering乳液模板法, 对合成的单分散SiO₂纳米颗粒的局部表面进行氟化硅烷改性, 制备了具有两亲性的Janus颗粒; 研究了其在气/液表面上的自组装行为和泡沫性能. 采用粒度分析仪、 扫描电子显微镜(SEM)、 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、 荧光显微镜、 界面流变仪和泡沫扫描分析仪等对SiO₂颗粒的粒径分布、 石蜡乳滴的表面形貌以及Janus颗粒的化学组成、 表面结构、 界面活性和泡沫性能进行了表征. 研究结果表明, 制备的Janus颗粒表面呈现非对称结构. 界面活性测试结果表明, Janus颗粒具有良好的界面活性, 可以将气/水表面的表面张力降低至38 mN/m. 泡沫性能测试结果表明, Janus颗粒能够有效地抑制气泡合并、 歧化和液膜排液, 所制备的泡沫具有良好的稳定性.



Bi₂WO₆/TiO₂纳米复合材料对乙烯的光催化降解

王海丹, 王丽, 徐梅, 黄丽晨, 宋贤良

2018, 39(5):  996-1002.  doi:10.7503/cjcu20170601

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采用乙二醇溶剂热法制备了Bi₂WO₆/TiO₂纳米复合材料, 并利用X射线衍射仪(XRD), 透射电子显微镜(TEM), 扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对其进行了表征. 结果表明, 纳米TiO₂附着在Bi₂WO₆表面, 通过两者表面基团的相互作用形成了异质结构; 与单一Bi₂WO₆相比, Bi₂WO₆/TiO₂的晶粒尺寸更小, 比表面积更大, 具有更高的光催化活性. 对乙烯的光催化降解结果表明, Bi₂WO₆/TiO₂在可见光和模拟太阳光下均表现出较强的光催化降解乙烯活性, 在可见光下催化降解乙烯的速率常数(K'值)可达9.312×10^-4 min^-1, 相比Bi₂WO₆和TiO₂分别提高了89.34%和884.25%.



Keggin型多酸XW12\begin{array}{c}{\mathrm{O}}_{40}^{\mathrm{n}-}\end{array}(X=P5+, Si4+, B3+, Zn2+)对甲基橙的光催化降解活性

王斌, 乌英嘎, 刘哲林, 王晓红, 安智华, 曾俊, 杨鹏, 刘宗瑞

2018, 39(5):  1003-1008.  doi:10.7503/cjcu20170592

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通过常规水溶液合成法制备了一系列含不同中心杂原子的Keggin型多金属氧酸盐XW₁₂\begin{array}{c}{O}_{40}^{n-}\end{array}(简写为XW₁₂, X=P⁵⁺, Si⁴⁺, B³⁺, Zn²⁺), 并利用粉末X射线衍射(PXRD)、 红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)对其结构进行表征, 利用紫外-可见光谱(UV-Vis)和循环伏安曲线(CVs)对其光、 电活性进行了研究. 以甲基橙为光催化降解底物, 考察了中心杂原子、 催化剂用量、 底物分子浓度和体系的pH值等对多金属氧酸盐光催化降解甲基橙活性的影响. 结果表明, 含不同中心杂原子的Keggin型多金属氧酸盐对甲基橙的光催化降解活性顺序为ZnW₁₂>PW₁₂>SiW₁₂>BW₁₂.



弱电场驱动下高分子链在周期管道内输运的模拟研究

周艳丽, 陈英才, 王超

2018, 39(5):  1009-1017.  doi:10.7503/cjcu20170556

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采用Langevin动力学方法模拟研究了弱电场驱动下高分子链在无限长周期管道中的输运过程. 管道由长度相等的α和β两部分周期排列而成, 其中高分子链与α管道间存在相互吸引作用, 而与β管道间存在纯排斥作用. 模拟结果表明, 高分子链在输运过程中存在明显的受限阶段, 其逃离受限的方式与管道宽度有关且满足不同的规律. 对于窄管道, 高分子链在输运过程中呈直线伸展构型且运动具有“蛇爬行”特征. 高分子链逃离受限过程伴随着整条链的运动, 从而导致迁移率随高分子链长呈周期变化, 而且在迁移率极值位置, 高分子链投影长度与管道半周期之间存在简单的整数倍关系. 对于宽管道, 高分子链在输运过程中出现弯折构型且运动具有“蠕虫运动”特征. 当链长比较长时, 高分子链可通过链前端部分的伸长逃离受限, 从而导致迁移率与高分子链长度无关. 模拟结果可能有助于利用周期管道对不同长度的高分子链进行分离及可控输运.



3-丁基-5,5-二甲基海因咪唑季铵盐对HCl溶液中Q235钢的缓蚀性能

郭睿, 李云鹏, 土瑞香, 宋博, 郭煜

2018, 39(5):  1018-1025.  doi:10.7503/cjcu20170557

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利用失重法、 电化学阻抗谱法、 环境扫描电镜观测和接触角测试等研究了3-丁基-5,5-二甲基海因咪唑季铵盐(BDMHI)对HCl溶液中Q235钢的缓蚀性能和其在Q235钢表面的吸附行为. 结果显示, 缓蚀效率随BDMHI浓度的增加而增加, 随温度的升高而降低, 最高缓蚀效率为91.62%; 在25~35 ℃温度范围内, BDMHI质量浓度为1.0 g/L时, 缓蚀效率达80%以上. 测定了BDMHI在Q235钢表面吸附的吸附吉布斯自由能(\begin{array}{c}\Delta G_{\mathit{ads}}^0\end{array})和吸附热(\begin{array}{c}\Delta H_{\mathit{ads}}^0\end{array}). 结果表明, BDMHI在Q235钢表面的吸附为放热反应, 符合Langmuir等温式, 是包含物理吸附和化学吸附的混合吸附. 运用量子化学方法探究了BDMHI的缓蚀机理.



胰高血糖素样肽-1受体胞外区域突变体复合物的动力学研究

曹洪玉, 金晓军, 郭委, 余雅娴, 史龙飞, 唐乾, 郑学仿

2018, 39(5):  1026-1033.  doi:10.7503/cjcu20170547

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采用分子动力学模拟方法研究了胰高血糖素样肽-1(GLP-1)与GLP-1受体(GLP-1R)胞外区域的相互作用. 结果表明, 配体的结合导致受体的构象发生改变, Loop2区域的氨基酸Pro90和Trp91以及C末端的Glu128向配体移动. 根据保守位点突变受体(P73A, V81L, Y88A, P90A和W91A)后所得多肽模拟数据, 发现Loop2区域在突变体中的结构和柔性均发生了明显变化, Trp91和Tyr88的突变将导致配体亲和力丧失. 研究结果证明, P73A突变型受体和野生型受体分别与配体相互作用后, 二者数值差别不大, 因此Pro73不是关键残基; V81L突变体则会导致配体亲和力的丧失. 该结果为GLP-1药物设计提供了重要理论依据.



吡啶取代的Lindqvist型多酸的线性和非线性光学性质及阳离子检测功能的理论研究

严玲玲, 刘春光, 蒋梦绪

2018, 39(5):  1034-1040.  doi:10.7503/cjcu20170549

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采用密度泛函理论B3LYP方法计算了吡啶取代的Lindqvist型多酸(POMs)的线性(最大吸收波长, λ_max)和非线性光学(NLO)[超瑞利散射(HRS)的第一超极化率, β_HRS]性质, 探讨了其作为潜在阳离子检测剂的可能性. 金属离子吸附能计算结果表明, 吡啶取代的Lindqvist型多酸配体与金属离子之间均有较强的相互作用, 相互作用强度大小顺序为Ni²⁺>Cu²⁺>Co²⁺>Fe²⁺>Zn²⁺>Mg²⁺>Ca²⁺. 电子光谱和β_HRS计算结果表明, 引入适当的供、 受电子基团对该多酸配体进行修饰可有效调节线性和二阶NLO性质; 同时, 吡啶取代的Lindqvist型多酸对7种金属离子(Cu²⁺, Zn²⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Fe²⁺)表现出了不同的检测行为.



A4纸-8B铅笔-NiAg电极的制备及对H₂O₂电还原反应的催化性能

蔡庄, 王贵领, 宋聪颖, 杨雪莹, 胡蓉, 叶克, 朱凯, 程魁, 闫俊, 曹殿学

2018, 39(5):  1041-1047.  doi:10.7503/cjcu20170529

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通过电化学沉积和化学置换两种方法制备了一种新颖的、 无黏合剂的石墨修饰A4纸负载镍银电极(NiAg@C/A), 利用X射线衍射分析(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等方法对电极的微观形貌和相组成进行了表征. 通过循环伏安法(CV)和计时电流法(CA)对电极对H₂O₂电还原的催化性能进行了测试. 结果表明, 在测试的浓度范围内, 当NaOH浓度为1 mol/L, H₂O₂浓度为0.6 mol/L时, NiAg@C/A电极的催化性能最佳; 在工作电压为-0.8 V的条件下, 电极上H₂O₂还原反应的电流密度可达600 mA/cm², 表现出良好的催化活性和稳定性.



反气相色谱技术与汉森溶解参数法测定咪唑基醋酸盐类离子液体的溶解度参数

于开乐, 潘薪羽, 张正方, 王强

2018, 39(5):  1048-1054.  doi:10.7503/cjcu20170479

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采用反气相色谱技术在353.15~393.15 K温度范围内测定了4种咪唑基醋酸盐离子液体的溶解度参数. 结果表明, 在实验温度范围内, 反气相色谱技术测定的离子液体的溶解度参数值随温度的升高而线性减小. 通过外推法得到333.15 K 时4种离子液体的溶解度参数分别为26.14, 24.38, 23.60和23.04 MPa^1/2. 采用Hansen溶解度参数软件在333.15 K时对4种离子液体的溶解度参数进行模拟计算, 结果分别为26.52, 23.99, 23.45和22.00 MPa^1/2. 2种方法测定结果在±1.05 MPa^1/2的误差范围内一致, 说明2种方法均适用于咪唑基醋酸盐溶解度参数的测定.



含氮碳微米管电极材料的制备及在电容器中的应用

杨东生, 王磊, 陈玲, 周晋雅, 冯炜, 张建会

2018, 39(5):  1055-1062.  doi:10.7503/cjcu20170474

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以天然生物质芦花为原料, 采用直接碳化和化学活化碳化2种方法在不同碳化温度下制备了一系列含氮碳微米管材料. 对优选的化学活化的 JJCZH-750(即碳化温度750 ℃并经HCl除杂的样品)含氮碳微米管进行了X射线衍射、 红外光谱、 拉曼光谱、 扫描电子显微镜、 透射电子显微镜、 热重分析、 X射线光电子能谱、 N₂吸附-脱附及电化学性能表征. 测试结果显示, 样品的碳含量为94.36%(质量分数), 氮含量为1.24%(质量分数), 并且显示出部分石墨化的趋势; 样品具有很高的热稳定性(400 ℃前失重5 %); 样品的管壁具有以微孔为主(峰值在1.2 nm)并伴有介孔的特征; JJCZH-750的比电容值达170 F/g, 经过5000周循环伏安法测试后, 比电容值仍保持在153 F/g.



三维多孔结构Pt-Ag气凝胶的制备及电催化氧还原反应性能

黄骥培, 李毅, 杨申辉, 周亚洲, 程晓农, 朱佳, 杨娟

2018, 39(5):  1063-1071.  doi:10.7503/cjcu20170444

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采用化学还原法及水热法制备了具有树枝状结构的铂-银气凝胶, 并对其进行酸碱刻蚀再处理获得刻蚀后的铂-银气凝胶催化剂. 利用X射线粉末衍射仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征了铂-银气凝胶的结构、 组成及微观形貌. 利用循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)测试了催化剂对氧还原反应(ORR)的电催化活性和稳定性. 结果表明, 刻蚀后的Pt-Ag气凝胶具有优异的ORR活性, 在0.9 V处, 刻蚀后Pt-Ag气凝胶的质量比活性和面积比活性分别为166.3 mA/mg_Pt和0.295 mA/cm², 分别是商业铂/碳催化剂(20%Pt/C)的2.0倍和1.8倍. 该催化剂还具有优异的稳定性, 循环5000周后, 动力学催化质量比活性和面积比活性分别只降低了6.1%和9.1%, 远小于商业Pt/C的35%和52.1%.



高分子化学

结构基元对多孔芳香骨架气体吸附性能的影响

闫婷婷, 邢国龙, 贲腾, 裘式纶

2018, 39(5):  1072-1077.  doi:10.7503/cjcu20170781

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通过选择2种不同的结构基元: 1,3,5-三溴苯(TBB)和3,3',5,5'-四溴-1,1'-联苯(TBBP), 利用Yamamoto型Ullmann偶联反应, 制备了2种类似的多孔芳香骨架(PTBB和 PTBBP), 并对其进行了结构表征. 结果表明, 2种多孔芳香骨架在性质上具有一定的相似性, 均显示出较高的比表面积、 均一的孔径分布以及良好的热稳定性, 并且在气体吸附与存储方面有着潜在的应用. 由于结构基元本身性质上的差异, 导致了两者在比表面积及气体吸附等性质上的差异.



Gemini对PVA分散螺吡喃有机凝胶薄膜光致变色行为的调控

龙世军, 陈明敏, 赵友姣, 王小涛, 李学锋, 廖永贵

2018, 39(5):  1078-1083.  doi:10.7503/cjcu20170754

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通过共溶剂-乳化-溶剂挥发法制备了聚乙烯醇(PVA)分散螺吡喃(SP)光致变色有机凝胶薄膜(PDPG-SP), 采用双子型表面活性剂六亚甲基-1,6-双十二烷基二甲基溴化铵(Gemini)调控聚合物/有机凝胶界面相互作用, 系统研究了薄膜光致变色行为、 褪色行为、 微观结构形貌、 力学性能及耐疲劳性能. 结果表明, PDPG-SP薄膜表现出良好的光致变色行为与类溶液的褪色行为, SP在薄膜中褪色速率与聚丙二醇(PPG)溶液相近; 薄膜具有优异的力学性能, 其弹性模量与拉伸强度分别高达~547和~23.5 MPa; 经过10次变色-褪色循环后, 薄膜最大吸收波长处吸光度A衰减了约35 %, 相比以PVA1为表面活性剂(衰减约53%), 耐疲劳性明显提升. Gemini有序聚集过程中头基分离力的有效阻抑, 抑制了PVA/有机凝胶界面对SP的锚定, 使更多SP分子分布于自由异构的有机凝胶微环境, 提高薄膜褪色速率, 同时可逆异构分子数量的增加, 使薄膜耐疲劳性提高.



生物基不饱和聚酯树脂胶液及其棉织物增强复合材料的制备与性能

杨泽文, 张艳艳, 付飞亚, 刘向东

2018, 39(5):  1084-1090.  doi:10.7503/cjcu20160675

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乙二醇、 草酸与马来酸酐通过熔融缩聚制备了一种新型生物基不饱和聚酯(UPOEM). 以丙烯酸环氧大豆油(AESO)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的共混溶剂作为UPOEM的活性稀释剂, 得到一系列黏度小、 生物基含量较高、 储存稳定、 可与增强棉布浸润良好的生物基不饱和聚酯树脂胶液. 黏度测试表明, GMA可明显降低AESO/UPOEM混合胶液的黏度, 当GMA, AESO和UPOEM以质量比100∶100∶300共混时, 得到的黄色透明树脂胶液的黏度小于780 mPa·s, 仅为原AESO和UPOEM共混胶液黏度的5.4%, 并且可室温储存一个月以上仍保持均匀透明且黏度稳定. 该胶液与增强棉布复合所得绿色复合材料的拉伸断裂强度接近30 MPa, 玻璃化转变温度(T_g)可达90 ℃, 热分解温度(\begin{array}{c}{T_d}_{,5\%}\end{array})在248 ℃以上, 具有潜在应用价值.



SSBR/TPI共混体系中TPI的结晶、 成核及动力学研究

任惠成, 武营飞, 刘丹丹, 聂华荣, 贺爱华

2018, 39(5):  1091-1097.  doi:10.7503/cjcu20170664

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研究了不相容共混体系溶聚丁苯橡胶(SSBR)/反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)共混体系的结晶行为. 当SSBR含量较低时, SSBR/TPI共混物的成核密度降低, 晶体生长速率降低, 等温结晶速率降低, 非等温结晶峰移向低温, SSBR抑制了α-TPI 的生成, SSBR/TPI共混体系总结晶度降低, 但TPI的相对结晶度升高, 结晶行为与热力学相容的结晶/非晶共混体系一致; 当SSBR含量较高时, 随着SSBR含量增加, 体系的成核密度增加, 球晶的生长速率显著降低, SSBR显著抑制了α-TPI 的生成, 共混体系以β晶为主.



膨胀蛭石包覆聚苯乙烯发泡颗粒/水泥复合泡沫材料的制备及性能

王正洲, 杨婷

2018, 39(5):  1098-1104.  doi:10.7503/cjcu20170654

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利用环氧树脂将膨胀蛭石黏附在聚苯乙烯发泡(EPS)颗粒表面上, 制备表面无机化包覆的EPS颗粒(CEPS), 将其与水泥胶凝材料混合, 制备CEPS/水泥复合泡沫材料. 探讨膨胀蛭石的包覆量及CEPS颗粒用量等对复合泡沫材料的力学性能和保温性能的影响, 并采用锥形量热法和喷枪火焰燃烧法研究了复合泡沫材料的防火性能. 研究结果表明, 复合泡沫的抗折强度、 抗压强度、 干密度和导热系数均随包覆量的增大而增加; 当CEPS颗粒用量为1000 mL时, 复合泡沫材料的干密度和导热系数较低, 分别为269.3 kg/m³和0.0544 W/(m·K), 抗折强度和抗压强度相对较高. 锥形量热实验结果表明, 随着包覆量的增加, 复合泡沫的最大热释放速率、 总放热量和烟释放量都逐渐降低, 着火时间逐渐延长. 喷枪火焰燃烧法实验结果表明, 除了复合泡沫断面上与火焰接触的表面裸露的EPS颗粒燃尽外, 燃烧后断面结构都能够保持比较完整.



海藻酸壳聚糖可塑性支架材料的制备及表征

刘志辉, 邱添源, 杜留熠, 杨军星, 柳康, 王博蔚

2018, 39(5):  1105-1112.  doi:10.7503/cjcu20170565

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利用海藻酸钠和壳聚糖2种原料, 采用阴阳离子静电复合原理, 通过滴注法层层自组装成可搭载药物的缓释微球, 再按一定比例与海藻酸钠-壳聚糖溶液混合制成缓释微球型支架材料, 将缓释微球结构嵌入疏松多孔海绵状结构中. 研究了缓释微球的组分比对缓释微球型支架材料的孔隙率、 收缩率、 亲水性及降解性能的影响; 扫描电子显微镜照片显示, 微球结构相对完整, 多孔海绵状结构孔径为140~200 μm; 支架浸出液细胞毒性检测实验组对照组未见差异. 缓释微球体积所占比例即组分比为10%的缓释微球型支架材料孔隙率最高为68.2%~70.8%, 亲水性最好, 收缩率最低为4.4%~5.2%; 支架降解速率随缓释微球组分比升高而减慢, 组分比为20%的缓释微球型支架材料综合性能更优; 缓释微球型支架材料冻干成型前为液态, 具有良好可塑性. 缓释微球型支架材料为缓释系统与多孔支架材料有机结合提供了新思路.