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2019年 第40卷 第2期    刊出日期：2019-02-10

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高等学校化学学报2019年第40卷第2期封面和目次

2019, 40(2):  0-0. 

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无机化学

高长径比管式反应器内壁SiO₂与TiO₂钝化层的原子层沉积制备及抗积碳性能

惠龙飞, 李建国, 龚婷, 孙道安, 吕剑, 胡申林, 冯昊

2019, 40(2):  201-209.  doi:10.7503/cjcu20180374

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采用原子层沉积技术(ALD)在不锈钢微通道管式反应器内壁沉积二氧化硅(SiO₂)和二氧化钛(TiO₂)薄膜, 以抑制碳氢燃料热裂解过程中由于金属催化作用导致的结焦. 使用石英晶体微天平(QCM)测得SiO₂和TiO₂薄膜的生长速率分别为0.15 nm/周期和0.11 nm/周期, 因此可以通过改变沉积周期数精确控制钝化层的厚度. 在结焦实验中, 当钝化膜层较薄时, 其抗积碳钝化作用较弱; 随着钝化薄膜厚度的增加, 其钝化作用逐渐增强, 微通道反应器的运行寿命显著延长. 实验表明, TiO₂薄膜的抗积碳钝化性能普遍优于SiO₂薄膜. 沉积周期数为1000的TiO₂膜层具有最佳的抗积碳钝化效果, 能够使反应器的运行时间延长4~5倍.



蛋黄-壳结构Fe₃O₄@SiO₂@PMO磁性微球的制备及对漆酶的固定化

段秉怡, 王宇, 郭宁宁, 王润伟, 张宗弢, 裘式纶

2019, 40(2):  210-215.  doi:10.7503/cjcu20180517

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以蛋黄-壳结构的Fe₃O₄@SiO₂@PMO磁性微球作为载体, 采用交联法对漆酶进行固定, 考察了戊二醛浓度等对固定效果的影响, 并对固定后漆酶的活性进行了研究. 结果表明, 蛋黄-壳结构的磁性微球负载漆酶仅需6 h, 磁性微球对漆酶的固载量高达475 mg/g. 固定后漆酶的稳定性显著提高, 在pH=2.5~4.5的强酸性条件下, 固定后漆酶酶活仍可保持70%以上, 即使温度升高至60 ℃, 固定后漆酶的相对酶活仍保持65%以上. 这说明漆酶经所合成的材料固定后, 其耐酸和耐热能力都明显优于游离漆酶. 包覆的Fe₃O₄粒子使得材料很容易经磁铁分离法回收, 固定后漆酶经磁分离循环使用10次后仍然能保留85%的酶活, 具有良好的可操作性和稳定性, 有效降低了漆酶的使用成本.



氮化硼纳米管-纳米片分级结构的制备及光学和吸附特性

吉钰纯, 毛文慧, 廖和杰, 王吉林, 龙飞, 谷云乐

2019, 40(2):  216-223.  doi:10.7503/cjcu20180429

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将五硼酸铵、 氨硼烷络合物和氧化镁混合, 球磨均匀后, 在1200 ℃及0.6 L/min流动氨气保护条件下退火6 h, 即可在氧化铝基片上收集到白色毛状产物. 采用X射线衍射(XRD), 红外光谱(FTIR)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 拉曼光谱(Raman)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱(PL)对产物进行了表征. 结果表明, 样品呈一维线状分级结构, 长度大于5 mm, 中间为竹节状空心结构, 内部管径为50~350 nm, 外径范围为200~800 nm. 分级结构表面负载了大量氮化硼(BN)纳米薄片, 单个薄片厚度约为13 nm. 薄片弯曲褶皱, 相互交织, 构成1个氮化硼片层, 其厚度约为50~200 nm. UV-Vis和PL光谱测试结果表明, 氮化硼纳米管(BNNT)分级结构在紫外光材料领域具有一定的应用潜力, 且对亚甲基蓝具有良好的吸附能力(7 min即可吸附71%, 107 min时可吸附96%). 对比实验结果表明, BNNT的生长机理遵循气-液-固相(VLS)模型, 而表面负载的超薄BN片的生长机理遵循气-固相(VS)模型.



综合利用稻壳制备木糖、 电容炭与硅酸钙晶须

隋光辉, 程岩岩, 陈志敏, 魏庆玲, 王晓峰, 杨晓敏, 王子忱

2019, 40(2):  224-229.  doi:10.7503/cjcu20180424

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利用酸水解稻壳中的半纤维素制备木糖, 并将糖渣经过炭化后分离出碳和硅, 碳采用稀碱溶液活化改性制备电容炭, 硅采用水热法合成了硅酸钙晶须, 从而使稻壳所有组分得到充分利用. 采用循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)研究了电容炭的电化学性能. 通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所得硅酸钙晶须的结构和形貌进行了表征. 实验结果表明, 稻壳酸水解的最优条件为硫酸浓度7%(质量分数)、 固液比(g/mL)为1:8、 反应时间为2.0 h, 在该条件下, 一次水解、 二次水解和三次水解的木糖收率(Y₁/Y₂/Y₃)和浓度(质量分数, C₁/C₂/C₃)都能达到最大值, Y₁=98.5%, C₁=3.6%; Y₂=85.4%, C₂=6.3%; Y₃=76.6%, C₃=9.0%. 采用15 mL 8%(质量分数) NaOH稀碱溶液活化改性制得的电容炭(AC/15)比电容值为77.32 F/g, 而且具有较好的倍率性和循环稳定性; 硅酸钙晶须为扫帚状针钠钙石晶须.



分析化学

石墨烯基环糊精传感器的构建及对组氨酸对映体的电位识别

吴燕, 连惠婷, 孙向英, 刘斌

2019, 40(2):  230-239.  doi:10.7503/cjcu20180562

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以具备手性识别作用的环糊精聚合物为手性选择剂, 以石墨烯为手性放大材料, 通过层层修饰的方法构建了石墨烯基环糊精聚合膜电位识别传感器. 由所构建的传感器测得的组氨酸对映体的氧化峰电位存在明显的差异, 电位差值近100 mV, 且不同比例的组氨酸对映体混合溶液的氧化峰电位值与对映体过量值呈现良好的线性关系. 据此, 建立了一种通过电位同时识别组氨酸对映体两组分的新方法.



基于镍丝负载氧化镍纳米片的尿酸生物传感器

贾宏亮, 赵建伟, 秦丽溶, 赵敏

2019, 40(2):  240-245.  doi:10.7503/cjcu20180519

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利用水热法与高温热处理相结合, 在金属镍丝表面制备了氧化镍纳米片, 这些纳米片相互交错, 均匀覆盖于镍丝表面, 其宽度约为数百纳米, 厚度约10 nm. 将镍丝负载氧化镍纳米片吸附固定尿酸氧化酶后, 得到尿酸生物传感器电极, 该电极显示出优异的电化学性能, 其灵敏度达到821.4 μA/(mmol·cm²), 线性检测范围为1~900 μmol/L, 检出限为0.1 μmol/L, 同时具有良好的抗干扰特性. 该尿酸传感器电极易于进行植入式探测或与微流控技术相结合, 为快速、 高灵敏的尿酸检测提供了新途径.



HPLC-MS结合多元统计分析区分人参产地及筛选皂苷类标志物

赵幻希, 王秋颖, 孙秀丽, 李雪, 苗瑞, 吴冬雪, 刘淑莹, 修洋

2019, 40(2):  246-253.  doi:10.7503/cjcu20180452

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利用高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)技术结合多元统计分析方法, 区分中国人参主产区5个不同产地的45个人参样本, 筛选出差异性皂苷类标志物. 根据人参总皂苷在反相C₁₈色谱柱中的洗脱顺序, 结合串联质谱分析和标准品比对, 在提取的人参总皂苷中鉴定出15种原人参三醇型、 24种原人参二醇型和2种齐墩果酸型共41种皂苷. 对人参总皂苷的HPLC-MS全扫描数据进行了多元统计分析. 正交偏最小二乘-判别分析(OPLS-DA)结果表明, 所建立的分析模型具有良好的数据描述能力和预测能力. 所有人参样本能够根据产地被区分, 并筛选得到同时区分5个产地的差异性皂苷类组分18种; 能够区分任意2个产地人参样本的差异性组分主要为在人参中含量较高的人参皂苷Rb1, Rg1, Re, Rc, Rd, Ro和m-Rb1等. 分层聚类分析(HCA)结果显示, 黑龙江和吉林两省的样本能够独自聚类, 但是绥化市的样本更接近于吉林省. 初步推断原因为绥化市地理位置较接近吉林省, 两地人参生长环境相似并可能存在种质资源交换.



有机化学

N9位芳基取代嘌呤-8-酮类衍生物的合成及抗肿瘤活性

吕明君, 李雯, 杨新颖, 方浩

2019, 40(2):  254-261.  doi:10.7503/cjcu20180573

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合成了一系列N9位芳基取代嘌呤-8-酮类衍生物, 利用核磁共振氢谱(¹H NMR)、 核磁共振碳谱(¹³C NMR)和高分辨质谱(HRMS)进行了结构确证. 采用四甲基偶氮唑盐(MTT)法测定了目标化合物的体外抗肿瘤细胞增殖活性. 结果表明, 嘌呤酮环的C2位及N9位的取代对活性有较大影响, C2位引入对位由含氮六元环取代的苯胺, N9位引入对三氟甲基苯均有利于提高抗肿瘤活性. 化合物12c对人白血病细胞(K562)、 人前列腺癌细胞(PC-3)、 人乳腺癌细胞(MDA-MB-231)及人结肠癌细胞(HCT116)的抑制效果明显优于阳性对照药R-Roscovitine.



1,3,4-噁二唑硫醚酰胺为核心骨架的新型多杂环分子的合成及对Cdc25B与PTP1B的抑制活性

张成路, 宫荣庆, 杨敬怡, 孙晓娜, 李奕嶙, 王华玉, 宋府璐, 孙越冬

2019, 40(2):  262-271.  doi:10.7503/cjcu20180525

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首先利用含有三嗪的芳香酰肼(3)构筑了1,3,4-噁二唑衍生物(5), 然后将化合物5与含有1,3,4-噻二唑的衍生物(6)拼合合成了18个目标分子. 利用红外光谱(IR)、 核磁共振波谱(NMR)和高分辨质谱(HRMS)等技术对其结构进行了表征. 考察了目标分子对细胞分裂周期25磷酸酯酶B(Cdc25B)和蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B(PTP1B)的抑制活性. 结果表明, 有8个目标分子的抑制活性优于其阳性对照物, 有望成为潜在的Cdc25B抑制剂; 有12个目标分子的抑制活性优于其对照物, 有望成为潜在的PTP1B抑制剂.



阿舒假囊酵母合成的精油及其抗真菌活性与机理

何峰, 白金海, 陈淑贤, 谭小蓓

2019, 40(2):  272-279.  doi:10.7503/cjcu20180477

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利用发酵法对阿舒假囊酵母进行发酵, 用萃取法和水蒸气蒸馏法从发酵液中提取精油; 通过气相色谱-质谱(GC-MS)法确定其成分; 分别利用抑菌圈和二倍稀释法实验法测定了精油的抗真菌能力、 最小抑菌浓度和最小杀菌浓度; 利用荧光标记法、 精油处理酵母后细胞内容物检测法及透射电子显微镜研究了精油的抗菌机理. 结果表明, 阿舒假囊酵母发酵法得到的精油产率为0.54 g/L. 用GC-MS法鉴定了22种化学成分, 占精油总量的98.82%. 精油主要由单萜、 倍半萜、 芳香醇和倍半萜烃类物质组成. 精油对白色念珠菌、 光滑念珠菌、 热带念珠菌、 季也蒙念珠菌、 新型隐球菌和酿酒酵母具有良好的抗菌活性, 其最小抑菌浓度分别为31.25, 31.25, 62.5, 31.25, 15.625和15.625 μg/mL; 最小杀菌浓度分别为62.5, 62.5, 125.0, 62.5, 31.25和31.25 μg/mL. 结果表明, 精油的抗菌机理可能是破坏真菌的细胞壁、 细胞膜, 使胞内物质外泄, 最终导致真菌死亡. 该研究结果为发酵法合成精油及其应用提供了新思路.



物理化学

腺嘌呤的氨基修饰增强DNA导电性的理论研究

程颖颖, 刘海英, 田宜耕, 刘仲奇, 李清新

2019, 40(2):  279-287.  doi:10.7503/cjcu20180673

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利用密度泛函理论并结合非平衡态格林函数方法, 研究了腺嘌呤A的碳2位氨基修饰对DNA导电性的影响. 结果表明, 形成的双氨基嘌呤D可以与胸腺嘧啶T通过3个氢键进行配对, 由于氨基修饰形成了新的氢键, 使配对碱基D和T之间的结合比AT更紧密. 修饰后体系的能隙和电离能大大降低, 紫外吸收光谱在一定程度上会发生红移, 并增加了一些电荷转移跃迁. 计算的沿氢键方向的横向电荷输运和沿DNA链方向的纵向电荷输运性质, 证明了氨基的取代修饰可以很好地提高DNA的电荷输运性质. 揭示了DNA导电性增强是由于修饰调整了碱基对DT的最高占据轨道(HOMO)能级, 使之较天然碱基对AT更靠近GC的HOMO, 从而降低了空穴在DNA中迁移的势垒.



鸟嘌呤与氨基酸残基体系的极化力场

许炎, 刘翠, 韩成娟, 潘明玉, 孙照琦, 韩冰玉, 杨忠志

2019, 40(2):  288-297.  doi:10.7503/cjcu20180653

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发展了应用于鸟嘌呤G和氨基酸残基体系的浮动电荷力场, 该力场明确定义了孤对电子和键的电荷和位置, 通过电荷随着环境的浮动来体现极化效应; 通过氢键拟合函数k_HB描绘了氢键键能. 应用量子化学方法, 对G与氨基酸残基体系从氢键、 几何结构及电荷分布3个方面展开计算及分析, 并以其为基准, 确定参数发展了适用于G与氨基酸残基氢键体系的ABEEMσπ PFF. 采用3种不同力场模拟目标分子的结构和性质. 模拟结果表明, 发展的ABEEMσπ PFF与量子化学方法具有最好的一致性, 可用于模拟生物大分子体系.



二茂铁自组装分子结中电荷隧穿与跳跃传输的机理研究

韩宾, 于曦, 胡文平

2019, 40(2):  298-305.  doi:10.7503/cjcu20180629

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采用硫醇自组装单层膜结合悬浮纳米线技术制备了分子结器件, 对比研究了非电活性的1-十一烷基硫醇(C11)和电活性的二茂铁己硫醇(FHT)分子结的电荷传输特性. 结合两种传输机理, 提出一种新的模型拟合了分子结的电流-电压特性, 发现了氧化还原活性中心二茂铁(Ferrocene, Fc)可以使电荷传输机理由隧穿变成隧穿与跳跃共存. 结合变温实验验证了这一机理, 并对这种混合机理出现的原因进行了分析.



基于氨基化煤基碳点的复合光催化剂的制备及对CO₂还原的催化性能

阿卜杜黑热木∙阿瓦提, 张得栋, 哈丽丹∙买买提

2019, 40(2):  306-316.  doi:10.7503/cjcu20180597

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采用过氧化氢氧化法剥离出煤炭结构中的晶体碳[煤基碳点(CDs)], 并通过亚硫酰氯氯化及乙二胺钝化等步骤对其进行氨基化修饰, 制得N, S共掺杂的氨基化煤基碳点(NH₂-CDs), 再利用其表面的氨基和含氧基等官能团的配位及分散作用, 将由氯化铜原位还原得到的氧化亚铜(Cu₂O)纳米粒子包覆于其中, 制备了复合催化剂Cu₂O/NH₂-CDs, 表征了其结构和形貌, 并考察了其可见光催化还原CO₂/H₂O的性能. 结果发现, NH₂-CDs的存在使复合催化剂不仅具备了较强的CO₂吸附性能, 而且还具有了高效的电子-空穴对分离和电子转移能力, 从而表现出优异的光催化还原CO₂制备HCOOH的性能. 反应6 h时, 产物HCOOH的量为2582.4 μmol/g cat, 约为同条件下纯Cu₂O作为光催化剂时产物HCOOH产率的7.3倍.



分子模拟研究微孔材料对光气吸附扩散性能的影响及材料筛选

陈晓锋, 宁贺佳, 杨犁, 彭昌军, 孙炜

2019, 40(2):  317-325.  doi:10.7503/cjcu20180575

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利用分子模拟的方法研究了微量光气(COCl₂)在微孔材料中的吸附和扩散性能, 并分析了材料结构的影响. 结果表明, 光气在金属有机框架材料(MOF)和共价有机框架材料(COF)中的吸附等温线主要表现为第Ⅰ类型和第Ⅴ类型吸附. 当光气压力较低时, COF材料和含有开放金属位点的材料对其吸附性能较好. 通过对不同压力下吸附量的比较发现, 吸附达到饱和前, 随着压力和孔隙率(VF)的升高, 材料对光气的吸附量增大. 通过分子动力学模拟研究光气在微孔材料中的扩散性能发现, 较强吸附位点的存在不利于光气在孔道中的扩散. 通过气体分子在材料中的径向函数分布图及模拟轨迹分析发现, 分子协同效应和空间位阻效应相互竞争决定了扩散速率的快慢. 综合评价材料的吸附和扩散性能发现, COF-102, COF-300, ZnMOF-74, Zn-DOBDC和PCN-60是理想的吸附材料, 这些材料可以应用于环境中光气泄漏的防治.



锡负载量对PtSn/Al₂O₃催化丙烷脱氢性能的影响

马占华, 李帅, 姜爱晶, 李军, 孙兰义, 魏桂涓, 安长华

2019, 40(2):  326-333.  doi:10.7503/cjcu20180545

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采用羰基合成-浸渍法制备了不同Pt/Sn摩尔比(3:1, 1:1, 1:2和1:3)的PtSn/Al₂O₃催化剂, 利用N₂吸附-脱附实验、 X射线衍射(XRD)、 透射电子显微镜(TEM)、 吡啶吸附红外光谱(Py-IR)和热重-差热分析(TG-DTA)等手段对其进行了表征, 研究了Sn负载量对PtSn/Al₂O₃的结构性质及催化丙烷脱氢性能的影响. 结果表明, 制备的PtSn/Al₂O₃具有较高的丙烯选择性和稳定性. 当Pt/Sn摩尔比为3:1和1:1时, 铂和锡在催化剂上主要以Pt₃Sn和PtSn合金形式存在, 合金的形成明显改善了催化剂的脱氢性能, 可抑制金属颗粒的高温烧结; 当Pt/Sn摩尔比为1:2和1:3时, 铂主要以金属形式存在. 随着Sn负载量的增加, 催化剂上L酸性位逐渐减少, 丙烷转化率降低, 丙烯选择性增加, 同时促使反应积炭从金属表面向载体迁移, 改善了催化剂的稳定性.



不同晶相TiO₂负载Cu₂O催化甲醛乙炔化反应

王志鹏, 牛珠珠, 班丽君, 郝全爱, 张鸿喜, 李海涛, 赵永祥

2019, 40(2):  334-341.  doi:10.7503/cjcu20180523

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分别以金红石相和锐钛矿相TiO₂为载体, 采用液相还原-沉积法制备了Cu₂O/TiO₂催化剂. 采用氮气物理吸附-脱附(N₂-physisorption)实验、 氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 CO红外光谱(CO-IR)及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等技术, 研究了不同晶相TiO₂载体对Cu₂O/TiO₂结构及其催化甲醛乙炔化反应性能的影响. 结果表明, 以金红石相TiO₂为载体的催化剂炔化活性明显高于以锐钛矿相TiO₂为载体的催化剂, 原因在于金红石相TiO₂主要暴露(110)晶面, 其与铜物种的配位环境及较高的空位密度形成了更多的Cu—O—Ti结构物种, 表现为Cu₂O与TiO₂之间强的相互作用. 这导致Cu₂O高效转变为乙炔亚铜活性物种, 并保持了较高的分散度与稳定性, 抑制了过度还原物种金属Cu的生成, 进而使催化剂表现出较高的催化性能.



热退火气氛对溶液法制备的Sb₂S₃薄膜组成、 结构及光伏性能的影响

齐娟娟, 董超, Getinet Y. Ashebir, 陈俊伟, 万智阳, 陈王伟, 赵秋原, 王命泰

2019, 40(2):  342-349.  doi:10.7503/cjcu20180482

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采用化学浴(CBD)法在TiO₂薄膜表面制备结晶性Sb₂S₃膜层, 获得了TiO₂/Sb₂S₃平板异质结, 并结合聚[2,6-{4,4-双-(2-乙基己基)-4H-环戊并[2,1-b;3,4-b']-二噻吩}-交替-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)](PCPDTBT)空穴传输层和MoO₃电极界面修饰层, 制备了FTO/TiO₂/Sb₂S₃/PCPDTBT/MoO₃/Au平板结构太阳能电池, 研究了CBD方法中热退火气氛对Sb₂S₃薄膜的组成、 结构及光伏性能的影响. 结果表明, 在N₂气氛下退火时, 所得的Sb₂S₃膜层不致密且含有Sb₂O₃杂相, 电池效率仅为0.90%; 而在N₂-S气氛下退火时, 硫会与杂相Sb₂O₃发生反应生成Sb₂S₃, 进而得到纯净、 致密、 平整的结晶Sb₂S₃膜层. 在平板结构太阳能电池中, 光生空穴对电池光电流的产生有明显的贡献; 随着Sb₂O₃杂相的消除, Sb₂S₃薄膜中载流子的复合减少且传输速率增大, 使太阳能电池器件中电子与空穴的收集效率和短路电流显著提高, 电池效率提高了1.34倍, 达到2.04%.



CeTiO_x脱硝催化剂的抗硫中毒性能

朱红太, 宋丽云, 何洪, 尹孟奇, 程杰, 孙炎明, 李世宁, 邱文革

2019, 40(2):  350-357.  doi:10.7503/cjcu20180241

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分别以Ce₂(C₂O₄)₃和Ce(SO₄)₂为Ce前驱体, 采用固相球磨法制备了Ce基选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂CeTiO_x-A[以Ce₂(C₂O₄)₃为前驱体]和CeTiO_x-B[以Ce(SO₄)₂为前驱体]. 将2个催化剂分别在体积分数为0.15%的SO₂的气氛下反应40和60 h, 得到高硫条件下SCR反应后的CeTiO_x催化剂, 分别记为40CeTiO_x-A, 60CeTiO_x-A, 40CeTiO_x-B和60CeTiO_x-B. 考察了反应前后催化剂的NH₃-SCR反应活性. 采用X射线衍射(XRD)、 X射线荧光光谱(XRF)、 比表面积(BET)测试、 H₂程序升温还原(H₂-TPR)、 X射线光电子能谱(XPS)、 NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)及SO₂程序升温脱附(SO₂-TPD)等技术对样品进行了表征. 结果表明, CeTiO_x-A系列催化剂比CeTiO_x-B系列催化剂具有更高的NH₃-SCR反应活性和更好的抗硫抗水性能. 与CeTiO_x-B系列催化剂相比, CeTiO_x-A系列催化剂具有更大的比表面积和孔容, 更多的Ce³⁺和吸附氧(O_α)物种有助于NO的吸附和活化; CeTiO_x-A系统催化剂还具有更多的Lewis强酸性位数量, 可以吸附更多的NH₃分子, 有利于催化剂上NH₃-SCR反应的进行, 提高了CeTiO_x-A系列催化剂的NO转化率.



高分子化学

电化学沉积制备光响应聚合物薄膜及其光信息存储应用

赵瑞阳, 于春燕, 韩吉姝, 傅云磊, 李明, 胡德华, 刘福胜

2019, 40(2):  358-365.  doi:10.7503/cjcu20180533

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设计并合成了一种具有较高电化学活性的偶氮苯类光响应前体小分子, 并用紫外-可见吸收光谱表征其顺反异构性质. 通过电化学沉积方法将小分子前驱体制成表面平整且高度交联的聚合物薄膜, 利用交联薄膜致密的堆积方式增强其稳定性. 以355 nm双干涉激光辐照薄膜, 使其发生光致图案化, 形成周期性强及结构完整的表面起伏光栅结构, 结果表明, 这种在高度交联光响应薄膜基础上形成的光致表面图案化在常用溶剂浸泡和较高温度加热时仍保持清晰的光栅结构, 具有较高的稳定性.



四丁基碘化铵催化甲基丙烯酸甲酯的可逆-休眠自由基溶液聚合

张晓涛, 王延安, 惠嘉, 石艳, 付志峰, 杨万泰

2019, 40(2):  366-371.  doi:10.7503/cjcu20180526

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以四丁基碘化铵(BNI) 为有机催化剂, 碘单质(I₂) 与偶氮二异庚腈(ABVN) 原位生成的碘代异庚腈为引发剂, 进行甲基丙烯酸甲酯(MMA) 的溶液聚合. 以甲苯为溶剂, MMA:I₂:ABVN的摩尔比为200:1:1.7, 考察了催化剂用量对聚合的影响. 结果表明, 加入催化剂可以缩短诱导期, 当I₂:BNI摩尔比为1:1时聚合反应的诱导期最短(1.7 h); 当BNI:I₂摩尔比为0.25:1~2:1之间时, 聚合物实测分子量与理论值十分接近, 分子量分布较窄, 分子量分布指数(M_w/M_n) 多在1.2以下. 考察了在N,N'-二甲基甲酰胺(DMF)、 四氢呋喃(THF)、 苯甲醚、 苯和甲苯5种溶剂中的聚合反应, 发现在苯和甲苯中聚合可控性最佳, M_w/M_n多在1.2以下; 苯甲醚和THF中聚合速率较快, 聚合物分子量分布较苯中的略宽. 以DMF为溶剂时所得聚合物分子量分布很宽, 聚合可控性差. 核磁共振分析聚合物为碘封端结构, 碘原子封端的聚合物链所占比为91.6%.



H₄SiW₁₂O₄₀/乙烯-乙烯醇共聚物复合纳米纤维膜的制备及光催化性能

张馨木, 崔向旭, 姚马康悦, 李婷婷, 张志明

2019, 40(2):  372-378.  doi:10.7503/cjcu20180500

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利用静电纺丝技术制备了H₄SiW₁₂O₄₀(SiW₁₂)/乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)复合纳米纤维膜. X射线能谱(EDX)和红外光谱(IR)表征结果表明, SiW₁₂负载到EVOH纤维膜中, 且其Keggin结构完好无损. SiW₁₂/EVOH复合纳米纤维膜在氙灯光源照射下对甲基橙(MO)表现出优异的光催化活性. 当EVOH与SiW₁₂的质量比为2:1时, MO降解率可达96.3%. 复合纳米纤维膜优异的光催化活性主要归于EVOH与SiW₁₂的协同相互作用. 复合纤维膜具有良好的可重复使用性, 循环使用3次后, 其光催化活性没有明显下降. 因此, SiW₁₂/EVOH复合纳米纤维膜在去除废水中有机染料方面具有广阔的应用前景.



利用蜡烛灰制备超疏水疏油抗菌涂层

谢超, 洪国辉, 杨伟强, 王继库, 赵丽娜

2019, 40(2):  379-384.  doi:10.7503/cjcu20180485

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利用蜡烛灰制备了超疏水疏油涂层, 并证明其具有优异的抗菌性能. 蜡烛灰的多孔网状的纳米结构放大了低表面能全氟辛基硅烷(TMEDA)的润湿性, 达到了超疏水疏油的目的.



卡拉胶包覆APP微球阻燃水性环氧树脂

王娜, 杨菲, 张静, 方庆红

2019, 40(2):  385-392.  doi:10.7503/cjcu20180416

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以氯化钡提纯k-卡拉胶, 经过氧化氢降解, 通过反相乳液聚合的方式制备了一系列卡拉胶包覆聚磷酸铵(APP)阻燃微球(k-CM/APP); 将其加入到水性环氧树脂(EP)中, 制备了3种钢结构防火涂层EP2, EP3和EP4. 利用红外光谱(IR)、 扫描电子显微镜(SEM)及元素分析(EDS)对k-CM/APP的结构及形貌进行了表征. 利用极限氧指数(LOI)、 垂直燃烧(UL-94)、 背温测试法、 热重分析(TG)、 锥形量热(CONE)、 附着力测试、 IR和SEM等方法分析了涂层的阻燃、 隔热及力学性能. 结果表明, k-CM/APP(3/1)球形结构完整, 800 ℃时的残炭量高达59.5%. 与其它阻燃涂层体系相比, 添加了k-CM/APP(3/1)的EP3防火涂层的极限氧指数达到28.5%, UL-94达到了V-0级, 60 min防火涂层耐火温度为253 ℃. 相比于纯EP涂层, EP3涂层的热释放速率峰值降低了58.26%, 总热释放量降低了20.84%, 附着力达到8.74 MPa.



低浓度下的仿生矿化及其在对映体拆分中的应用

贺洋洋, 李艺, 李宝宗, 杨永刚

2019, 40(2):  393-402.  doi:10.7503/cjcu20180394

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以L-苯丙氨酸衍生物(L-18Phe6PyBr)的自组装体为模板, 在0.30 mmol/L的浓度下, 研究了pH值、 老化时间和四乙氧基硅烷(TEOS)浓度对二氧化硅形貌的影响. 通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜对样品进行表征. 结果表明, 在pH=10.01的条件下可以得到左手扭转的纳米带, 而pH=7.15和12.34时, 得到直线的纳米带. 遵循动态模板的方法, 老化时间的延长有利于直线纳米带的形成. 随着TEOS和L-18Phe6PyBr的质量比由2:1增加到15:1, 扭转纳米带的宽度增加, 螺距变长. 通过煅烧除去有机模板后, 得到带状二氧化硅纳米管. 将TEOS与L-18Phe6PyBr质量比为2:1制备得到的二氧化硅作为气相色谱固定相, 涂渍到毛细管色谱柱中进行对映体拆分. 结果表明, 该气相色谱柱可以拆分1-苯基-1-丙醇、 1-(4-氯苯基)乙醇和2-甲基戊酸3种外消旋化合物, 手性超分子印迹是拆分对映体的主要作用力. 对二氧化硅低聚物与小分子凝胶的协同组装行为以及将无机材料作为手性固定相有了一个更好的认识.



柔性交联型聚酰亚胺气凝胶的制备及性能

刘韬, 李文静, 张恩爽, 钟锦洋, 张凡, 刘圆圆, 赵英民

2019, 40(2):  403-409.  doi:10.7503/cjcu20180393

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利用溶胶-凝胶反应制备了聚酰亚胺凝胶, 经过超临界干燥得到了聚酰亚胺气凝胶. 研究了固含量和交联剂比例对气凝胶性能的影响规律. 结果表明, 聚酰亚胺气凝胶的密度和线收缩率都随着固含量和交联剂比例的增加而增加; 随着固含量的增加, 气凝胶的室温热导率呈现出先降低再增加的趋势(0.026~0.033 W·m^-1·K^-1), 气凝胶的力学刚度和强度明显提升; 交联剂的加入, 可以提高材料的韧性, 断裂应变最高达21.7%; 制得的柔性聚酰亚胺气凝胶具有良好的热稳定性, 是满足尖端武器以及空间飞行器对于轻质、 柔性热防护要求的理想材料之一.



自交联型磺化聚醚醚酮质子交换膜的合成

陈宇涵, 黄雪红

2019, 40(2):  410-418.  doi:10.7503/cjcu20180363

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以含3,3'-二烯丙基双酚 A 结构单元的聚醚醚酮为基膜材料, 通过自由基加成反应在取代基上引入磺酸基团, 合成侧链型磺化聚醚醚酮(SPEEK)质子交换膜. 用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、 核磁共振氢谱(¹H NMR)、 热重分析(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对 SPEEK 的结构进行表征. 实验结果表明, 巯基丙磺酸被接枝在聚醚醚酮侧基上, SPEEK 膜具有明显的亲水疏水微相分离形貌, 磺酸基团相互聚集形成离子通道. SPEEK 膜离子交换容量为 2.12 mmol/g, 钒离子渗透率为 1.54×10^-6 cm²/min, 低于Nafion117 膜的钒离子渗透率, 阻钒能力优于 Nafion117 膜. 以 SPEEK-4 膜组装电池的自放电时间约为130 h, 长于 Nafion117 膜的 66 h. 电池充放电循环 50 次, SPEEK-4 膜的库仑效率、 电压效率和能量效率没有明显降低, 显示出良好的稳定性.