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2019年 第40卷 第5期    刊出日期：2019-05-10

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高等学校化学学报2019年第40卷第5期封面和目次

2019, 40(5):  0-0. 

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相关文章 | 多维度评价

综合评述

MOFs基材料在光催化CO₂还原中的应用

何鹏琛, 周健, 周阿武, 豆义波, 李建荣

2019, 40(5):  855-866.  doi:10.7503/cjcu20180688

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系统总结了金属有机框架(MOFs)基材料在光催化还原CO₂中的最新研究进展, 其中包括MOFs直接作为光催化剂和作为复合光催化2个主要部分, 讨论了MOFs基光催化剂在催化还原CO₂方面展现出的独特优势, 并对MOFs基光催化剂的结构稳定性与CO₂转化效率等问题进行讨论与分析, 对未来发展趋势进行了展望.



无机化学

蒸汽辅助合成STW结构硅锗酸盐分子筛

房夕杰, 刘瑞云, 林森, 石磊, 王润伟, 李乙, 李俊英

2019, 40(5):  867-872.  doi:10.7503/cjcu20180859

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采用蒸汽辅助法制备了高稳定性STW结构硅锗酸盐分子筛. 相比于传统水热方法, 使用温和的蒸汽辅助可显著减少模板剂用量, 产物结晶度与骨架Si元素含量更高. 利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 能量散射谱(EDS)、 热重(TG)分析等技术手段考察了蒸汽辅助合成硅锗酸盐分子筛过程中水对产物结构的影响, 发现随着外加水量的增加, 产物从纯相GeO₂逐渐转化为STW分子筛纯相, 最终变为GeO₂, STW与MFI结构的混相; 此外, 反应物中带入的痕量水可以优先活化Ge元素, 从而在一定程度上决定了产物构型.



具有三核Cd(Ⅱ)簇单元和螺旋链的脯氨酸类单一手性金属-有机框架材料的合成、 结构和性质

徐中轩, 黄丽娜, 邓玉花, 蒙琴

2019, 40(5):  873-879.  doi:10.7503/cjcu20180827

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在溶剂热反应条件下, 使用含氮辅助配体1,4-二(4-吡啶基)苯(1,4-DPB)和半刚性脯氨酸衍生物配体(R)-5-(2-羧基吡咯烷-1-羰基)间苯二甲酸[(R)-H₃PIA]或(S)-5-(2-羧基吡咯烷-1-羰基)间苯二甲酸[(S)-H₃PIA]与Cd²⁺构筑了单一手性金属-有机框架材料[Cd_1.5((R)-PIA)(1,4-DPB)_1.5]·0.75H₂O·xGuest(1-D)和[Cd_1.5((S)-PIA)(1,4-DPB)_1.5]·0.75 H₂O·xGuest(1-L). 配合物1-D和1-L呈具有开放孔道的三维柱层式框架结构, 含有三核镉簇单元 Cd₃(CO₂)₆与两种螺旋链构建的波浪形Cd-PIA层. 分别对上述化合物进行了粉末X射线衍射、 热重分析、 圆二色谱和荧光光谱等测试. 测试结果显示配合物1-D和1-L都是以纯晶体的形式存在, 2种配合物的热失重曲线接近, 圆二色谱有明显的正负吸收峰, 符合其对映体的结构特征.



分析化学

原子发射光谱法中信背浓度比的推导与应用

于丙文, 金伟, 金钦汉, 刘旭

2019, 40(5):  880-886.  doi:10.7503/cjcu20180801

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基于原子发射光谱信号强度与CCD积分时间和样品浓度之间的线性关系, 推导并提出一种信背浓度比(SBCR)的新概念, 建立了检出限与SBCR之间的关系. 基于合理假设推导出最大积分时间、 最大信背比和最大信背浓度比等表达式, 并通过实验对模型进行了验证. 最后使用SBCR表征了低功率ArMPT对Cu元素的激发能力, 使其检出限由13.1 ng/mL降低至2.8 ng/mL.



双金属双硅层核-壳纳米结构Au@SiO₂@Ag@SiO₂用于葡萄糖检测

齐琪, 鲁冰新, 车玉萍, 汪洋, 翟锦

2019, 40(5):  887-894.  doi:10.7503/cjcu20180722

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制备了一种灵敏度高、 稳定性强的双金属双硅层核-壳结构纳米材料Au@SiO₂@Ag@SiO₂. 由于双金属之间的硅层促进了远程等离子体的激发转移, 使该纳米粒子具有良好的表面增强拉曼散射(SERS)的特性及优异的稳定性. 利用这种SERS活性材料能直接检测出人体尿液的主要成分, 且该材料呈现出对低浓度(10^-6 mol/L)葡萄糖的无标记高效检出能力. 此外, 还实现了人工尿液中等浓度(10^-3 mol/L)葡萄糖和尿素分子的同时检测, 以及实际尿液中10^-3 mol/L葡萄糖的检测. Au@SiO₂@Ag@SiO₂纳米粒子具有在多种生物分子存在时快速检测葡萄糖的实际应用潜力.



石墨烯/SU-8复合导电光刻胶的制备及传感应用

吴倩, 徐梦祎, 许升, 魏玮, 李小杰, 刘晓亚

2019, 40(5):  895-900.  doi:10.7503/cjcu20180816

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将导电导热性石墨烯(GR)引入光刻胶SU-8中, 制备了具有导电性的复合光刻胶. 采用超景深显微镜和万用表表征了石墨烯在复合光刻胶中的分散性及复合光刻胶的导电性. 通过光刻法将设计的图案转移到氧化铟锡(ITO)玻璃表面制备了一种新型的GR/SU-8图案化电极元件. 进一步在GR/SU-8/ITO表面电化学原位还原CuNPs, 制备了一种新型无酶传感器. 实验结果表明, 该传感器具有优异的电子转移性能, 在110 mmol/L浓度范围内对过氧化氢具有良好的响应(R²=0.999), 同时稳定性优异, 15 d后电流响应仍可保持90%以上, 表明该导电光刻胶可用于电化学传感领域.



SiW₁₁掺杂二氧化硅纳米纤维(SiW₁₁/SiO₂)的制备及对拟南芥叶中多胺的萃取分析

蔡娇, 余琼卫, 何小梅, 许静, 丁琼, 冯钰锜

2019, 40(5):  901-908.  doi:10.7503/cjcu20180531

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采用静电纺丝技术制备了SiW₁₁掺杂的二氧化硅纳米纤维(SiW₁₁/SiO₂)材料, 其中掺杂的SiW₁₁质量占纤维质量的7.83%, 制备的SiW₁₁/SiO₂材料尺寸均一, 在考察的pH范围内带负电, 与未掺杂SiW₁₁的二氧化硅纳米纤维相比, SiW₁₁/SiO₂材料表现出强阳离子交换作用, 能有效萃取尸胺和腐胺. 在最优条件下, 建立了注射器分散固相萃取(In syringe dSPE)-超高效液相色谱-串联质谱联用(UHPLC-MS/MS)检测拟南芥样品中多胺的方法. 结果表明, 尸胺和腐胺分别在10~1000和20~1000 ng/mL浓度范围内具有良好的线性关系(R²≥0.9950), 检出限和定量限分别为0.5~0.9和1.6~3.0 ng/mL. 将该方法应用于拟南芥样品中尸胺和腐胺的检测, 加标回收率在87.5%~111.3%之间, 相对标准偏差RSD<5.0%. 建立的SiW₁₁/SiO₂制备方法解决了多金属氧酸盐(POM)在修饰改性过程中存在的制备繁琐、 固载量少的问题, 拓宽了POM在分离领域中的应用.



有机化学

含喹喔啉杨梅素衍生物的合成及生物活性

李普, 陈英, 夏榕娇, 郭涛, 张敏, 仕春, 汤旭, 贺鸣, 薛伟

2019, 40(5):  909-917.  doi:10.7503/cjcu20180828

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利用活性拼接原理, 将喹喔啉引入到杨梅素结构中, 合成了一系列含喹喔啉基团的杨梅素新型衍生物. 采用浊度法测试了目标化合物的体外抑菌活性, 结果表明, 目标化合物对柑橘溃疡病菌(X. Citri)和水稻白叶枯病菌(X. Oryzae)均表现出较好的抑制活性. 目标化合物对柑橘溃疡病菌的抑制活性(EC₅₀)均优于对照药叶枯唑和噻菌铜(EC₅₀分别为54.85和61.13 μg/mL), 其中化合物4o抑制活性(EC₅₀=11.17 μg/mL)最优; 目标化合物对水稻白叶枯病菌的抑制活性EC₅₀均优于对照药叶枯唑和噻菌铜(EC₅₀分别为148.20和175.47 μg/mL), 其中化合物4f抑制活性(EC₅₀=34.49 μg/mL)最优. 采用半叶枯斑法测试了目标化合物的抗烟草花叶病毒(TMV)活性, 结果表明, 所有目标化合物在浓度为500 mg/L时均有一定的抑制作用.



深共熔溶剂同步提取红景天中红景天苷和酪醇

吴蓉, 王慧敏, 曹君, 陈璐瑶, 苏二正

2019, 40(5):  918-926.  doi:10.7503/cjcu20180669

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采用深共熔溶剂(Deep eutectic solvents, DESs)法同步提取红景天中红景天苷和酪醇. 首先, 通过对氢键供体(HBD)、 氢键受体(HBA)及二者摩尔比和DESs含水量等因素的设计优化, 获得了同步提取红景天苷和酪醇的最佳DES为乙二醇-乙酰丙酸(摩尔比为1∶1), 含水质量分数为40%, 记为LAEG-40. 然后, 以LAEG-40作提取溶剂, 对提取方法、 料液比、 提取温度及提取时间等因素进行优化, 获得了最佳提取条件: 采用150 r/min搅拌速率提取, 料液比为1∶12.5(g/mL), 提取温度60 ℃, 提取时间65 min. 在此条件下LAEG-40对红景天苷的提取率可达(18.1268±0.1667) mg/g, 酪醇提取率可达(1.5608±0.0240) mg/g. 而在相同条件下, 以水和乙醇作为提取溶剂, 红景天苷提取率分别为(15.1221±0.1342)和(16.3425±0.0897) mg/g, 酪醇提取率分别为(1.1120±0.0389)和(1.1923±0.0423) mg/g, 可见LAEG-40的提取效果明显高于传统溶剂. 研究结果表明, LAEG-40是一种绿色、 高效的红景天苷和酪醇同步提取溶剂, 可用于替代传统溶剂.



硫酸铜/取代硫脲水相中高效催化合成N-磺酰基三氮唑

董丽蓉, 王思雨, 张小媚, 成佳佳, 袁耀锋

2019, 40(5):  927-931.  doi:10.7503/cjcu20180540

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利用系列含磺酰基的叠氮化物与末端炔反应, 制备了N-磺酰基三氮唑化合物. 研究结果表明, 硫酸铜/取代硫脲的组合不仅适用于一般的铜催化叠氮端炔环加成(CuAAC)反应, 还可以在水相中高效催化合成N-磺酰基-1,2,3-三氮唑. 这类反应对水不敏感, 在水相中的反应产率高达99%, 且在空气中室温(25 ℃)下搅拌即可进行. 该方法反应条件温和、 绿色环保、 成本低、 底物普适性广且反应效率高.



物理化学

高分辨偏正拉曼光谱对丙酸酐C=O振动模的拉曼光谱非一致效应研究

刘秋娜, 许文文, 刘茂祝, 王惠钢, 郑旭明

2019, 40(5):  932-939.  doi:10.7503/cjcu20180648

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根据C=O振动的各向同性和各向异性拉曼光谱和红外光谱特点讨论研究了丙酸酐分子的局部有序排列以及振动耦合机理. 利用三级联共聚焦拉曼光谱仪测定了不同浓度丙酸酐的各向同性与各向异性拉曼光谱图, 分别采集了丙酸酐在四氯化碳和甲醇中的光谱以及不同极性溶剂中的光谱, 具体分析了丙酸酐C=O振动模的浓度效应、 溶剂效应以及拉曼光谱非一致效应(NCE). 结果表明, 丙酸酐C=O振动模的NCE效应随着浓度的降低而减小; 随着溶剂极性的减小而增加. 利用密度泛函理论的B3LYP-D3/31-311G(d,p)基组计算了丙酸酐单体和二聚体的几何稳定构型, 用聚集态理论模型解释了丙酸酐分子的NCE效应、 浓度效应与溶剂效应. 理论计算结果与实验结果相吻合.



氧化镧表面反应性对甲烷和氧分子活化的影响

程文敏, 夏文生, 万惠霖

2019, 40(5):  940-949.  doi:10.7503/cjcu20190063

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以氧化镧催化剂在甲烷氧化偶联(OCM)反应中的结构敏感性实验研究为基础, 采用周期性密度泛函理论(DFT)计算研究氧化镧(001), (110)和(100)3个晶面及OCM反应物分子甲烷和氧在其上的吸附、 活化和解离. 结果表明, 氧化镧(001), (110)和(100)3个晶面的表面能大小顺序为(110)>(100)>(001), 3个晶面的价带和导带间隙大小顺序为(110)<(100)<(001), 即(001)是3个晶面中最稳定的晶面, 而(110)则是最活泼的晶面. 甲烷分子在氧化镧(001), (110)和(100)晶面上的吸附很弱(0.03 eV), H—CH₃解离吸附能分别为2.16, 0.68和0.90 eV, 解离反应的难易性与晶面的活性顺序一致; 而氧分子在氧化镧(001), (110)和(100)晶面上的分子吸附能分别为-0.04, -0.31和-0.12 eV, 解离吸附能分别为1.22, 0.53和1.52 eV, 即氧化镧晶面结构对氧分子吸附具有明显的影响, 其中, (001)晶面上吸附最弱, (110)晶面上吸附最强, 以致O—O在(110)晶面上可以较低能垒(0.53 eV)解离, 形成亲电的过氧物种. 由于氧分子在氧化镧表面的吸附较甲烷分子强, 因此, 氧化镧在OCM反应中结构敏感性应与氧分子的吸附和活化密切相关. 甲烷和氧分子在氧化镧表面上活化的本质源自于电子自表面流向甲烷和氧分子的反键轨道, 且表面结构的改变会导致不同强度的电子流动驱动.



可快速计算水团簇三体作用强度的新方法

李晓蕾, 王长生

2019, 40(5):  950-958.  doi:10.7503/cjcu20190038

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将水分子视为由2个O—H键偶极构成, 再将水分子间的三体作用视为长程诱导作用和短程校正之和, 使用Thole模型计算长程诱导作用, 通过同时考虑不同水分子间的置换和同一个水分子中2个键偶极间的置换计算短程校正, 从而提出了一个可快速计算水团簇三体作用强度的新方法. 根据已报道的12347个水三聚体的结构和CCSD(T)三体作用能, 确定了该方法所需参数. 将该方法和所确定的参数应用于67个水团簇体系, 计算这些体系的三体作用能, 并与CCSD(T), MP2, M06-2X方法的计算结果进行比较. 结果表明, 相对于CCSD(T)方法的总三体作用能, 本文方法的均方根偏差(RMSD)仅为3.32 kJ/mol, 平均相对偏差(MRD)仅为2.43%; 对较大水团簇体系, 该方法计算精度稍优于MP2方法, 明显优于M06-2X方法, 并且更快捷高效.



Ag₃PO₄溶解热力学函数的晶面效应与温度效应

贺子君, 肖明, 马祥英, 邱江源, 肖碧源, 覃方红, 黄在银

2019, 40(5):  959-964.  doi:10.7503/cjcu20190036

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在室温下制备了立方体{100}、 四面体{111}、 菱形十二面体{110}和块体Ag₃PO₄微晶, 并进行了表征. 测定了其在不同温度下水溶液中的电导率, 结合强电解质溶液和溶解热力学理论, 得到了Ag₃PO₄微晶的溶解热力学函数. 以具有不同晶面的Ag₃PO₄微晶为模型, 研究了纳米材料溶解热力学函数的晶面效应和温度效应. 结果表明, 具有{110}晶面的菱形十二面体Ag₃PO₄的标准摩尔溶解吉布斯自由能()、 标准摩尔溶解焓()和标准摩尔溶解熵()最大, 具有{100}晶面的立方体Ag₃PO₄次之, 具有{111}晶面的四面体Ag₃PO₄最小; 溶解平衡常数(K_{\mathrm{SP}})和随着温度的升高而增大.



卟啉-碳硼烷-硼亚甲基二吡咯三元化合物二阶非线性光学性质的理论研究

康慧敏, 王洪强, 王慧莹, 吴黎歆, 仇永清

2019, 40(5):  965-972.  doi:10.7503/cjcu20180851

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采用密度泛函理论(DFT)方法对卟啉-碳硼烷-硼亚甲基二吡咯(BODIPY)三元化合物的几何结构、 吸收光谱及二阶非线性光学(NLO)特性进行计算分析. 结果表明, V型化合物的静态第一超极化率(β_tot)大于相应直线型化合物, 且延长共轭链可提高体系的β_tot. 分析体系的电子密度差分图得出, 化合物氧化还原态的电荷转移方式与本征态相比发生了改变, 从而使其二阶NLO性质发生明显变化. 含频第一超极化率计算结果表明, 在一定范围内频率对化合物有较小的色散效应. 因此, 通过延长二维化合物的共轭链及氧化还原反应, 可以有效调控其二阶NLO响应.



质子化非那吡啶在功能化复合介孔膜修饰的液/液界面上的转移反应

刘书峰, 邱海燕, 姜涛, 张烨桦, 赵韵, 成汉文, 陈勇

2019, 40(5):  973-979.  doi:10.7503/cjcu20180811

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采用循环伏安法和差分脉冲伏安法考察了临床药物盐酸非那吡啶在功能化复合介孔膜修饰的水/1,6-二氯己烷(W/DCH)界面上的转移行为. 研究结果表明, 盐酸非那吡啶中的非那吡啶(PAP) 可在酸性条件下发生质子化形成非那吡啶阳离子(HPAP⁺)并在该界面上发生转移. 根据循环伏安曲线峰电流与扫描速率的关系以及Randles-Sev$\check{c}$ik 方程, 计算得到HPAP⁺在复合介孔膜内水相中的扩散系数为5.14×10^-8 cm²/s. 研究发现, 相对于空白膜修饰的W/DCH界面, 该复合介孔膜修饰的W/DCH界面可增强非那吡啶阳离子转移时的电流响应, 并提升非那吡啶阳离子的检测性能. 另外, 利用液/液界面电化学方法绘制了非那吡啶在功能化复合介孔膜修饰的W/DCH界面上的离子分布图, 从而得到非那吡啶在该界面上不同条件下的分布情况及其分配系数和吉布斯转移自由能.



金属串配合物[MM'M″(dpa)₄(Cl)₂](M=Co, Ni; M',M″=Co, Rh)电子输运的理论研究

郅莎莎, 班颖, 徐志广, 许旋

2019, 40(5):  980-987.  doi:10.7503/cjcu20180804

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采用密度泛函理论DFT/BP86方法研究金属串配合物[MM'M″(dpa)₄(Cl)₂] [MM'M″=CoCoCo(1), CoCoRh(2), CoRhRh(3), NiCoRh(4)] 的结构和电子输运性质. 结果表明, 配合物1, 2和4的最稳定自旋态均存在1个(MM'M″)⁶⁺的离域$\sigma_{3}^{3}$键($\sigma^{2}\sigma_{nb}^{1}\sigma^{*0}$); 但配合物3具有1个(MM'M″)⁶⁺的离域$\sigma_{3}^{4}$键($\sigma^{2}\sigma_{nb}^{2}\sigma^{*0}$)和2个$\pi_{3}^{5}$键($\pi^{4}\pi_{nb}^{4}\pi^{*2}$), 故Rh—Rh键和Co—Rh键较强; Rh的引入使M—M键增强, Ni的引入则使M—M键减弱, 键强次序为Rh—Rh>Co—Rh>Co—Co>Ni—Co. 配合物14的传输通道均含有π和σ型轨道. 正偏压下, 配合物2和3的电流大于配合物1和4的. 负偏压下, 配合物4中出现负微分电阻效应. 配合物3中形成传输通道的σ_nbα/β和π^*α/β轨道能级分裂明显, (MM'M″)⁶⁺对β自旋的π^*轨道的贡献(88%)比α自旋(74%)的大, 使β自旋的电子更易传输, 具有较好的自旋过滤效应(70%80%).



三维多孔核壳结构PdNi@Au催化剂的制备及对甲酸的电催化氧化

李家辉, 秦梦寒, 张洁, 杜仪, 孙冬梅, 唐亚文

2019, 40(5):  988-994.  doi:10.7503/cjcu20180776

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以K₂PdCl₄/K₂Ni(CN)₄为前驱体制备了具有凝胶特性的氰胶(Cyanogels), 利用硼氢化钠还原氰胶得到三维多孔珊瑚状PdNi合金前驱体, 在此基础上通过原位Galvanic置换反应, 制备得到内核为PdNi合金、 表面具有不同厚度Au层的三维多孔PdNi@Au催化剂. X射线衍射(XRD)分析和透射电子显微镜(TEM)观测结果显示, 该三维网状结构由粒径约7 nm的纳米颗粒相互连接形成; 能量分散光谱(EDX)线性扫描和元素分布(Mapping)分析显示该催化剂具有典型的核壳结构. 电化学测试结果表明, 表面Au层的厚度影响PdNi@Au催化剂的性能, 当Au的含量(摩尔分数)为5.6%时, 催化剂显示出对甲酸最佳的电催化活性, 对甲酸电催化氧化的峰电流密度达到商业化铂黑催化剂的7.2倍.



二维金属-六亚氨基苯框架材料的气体吸附效应

孙国栋, 王雪, 江国亮, 徐之勇, 刘洪梅

2019, 40(5):  995-1004.  doi:10.7503/cjcu20180768

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利用密度泛函理论研究了气体分子(NH₃, H₂O, H₂S, NO₂)吸附在二维M₃(HIB)₂(M=Ni, Cu; HIB为六亚氨基苯)薄膜上体系的几何结构和电子结构的变化. 结果表明, 2种薄膜对气体分子的响应不同. 其中NH₃, H₂O和H₂S在M₃(HIB)₂薄膜表面的吸附较弱, 主要与薄膜的亚氨基形成氢键, 吸附能均小于-0.36 eV, 吸附对体系电子性质的影响很小. 但是 NO₂分子在薄膜表面形成化学吸附, 吸附能在-0.65~-1.72 eV范围内. 吸附NO₂分子使其电子结构发生明显改变, 如Cu₃(HIB)₂在费米能级处打开带隙, 由金属性质转变为半导体性质. 这是由于NO₂分子的p_z轨道与金属原子$d_{z}^{2}$ 轨道发生了强烈的轨道杂化. 此外, 研究发现高浓度的NO₂分子吸附能够使Ni₃(HIB)₂薄膜由非磁性变为磁性体系, 由普通金属性质变为半金属性质; 而高浓度的NO₂分子使Cu₃(HIB)₂薄膜由金属性质变为半导体性质, 薄膜电导率降低.



CuO-WO₃-ZrO₂的结构和性质对苯甲醛加氢反应催化性能的影响

黄锐, 姚志龙, 孙培永, 张胜红

2019, 40(5):  1005-1012.  doi:10.7503/cjcu20180757

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采用共沉淀法制备了不同CuO和WO₃含量的CuO-WO₃-ZrO₂催化剂. 利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 X射线荧光光谱(XRF)、 N₂气物理吸附、 氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 X射线光电子能谱(XPS)及程序升温脱附(TPD)等手段对催化剂的结构和表面性质进行了表征. 结果表明, WO₃的引入可以调变ZrO₂的晶型, 从而使催化剂的比表面积和孔径发生变化, 促进CuO在催化剂表面的分散, 并影响催化剂的酸碱性. 在苯甲醛加氢制备苯甲醇反应中, 以CuO质量分数为18%, WO₃质量分数为10%的CuO-WO₃-ZrO₂为催化剂时苯甲醛单程转化率达到92.03%, 产物苯甲醇的选择性为94.76%.



石墨烯-富勒烯铵碘盐复合载体负载Pd催化剂的制备及电催化氧化乙醇性能

林周晨, 黄巧茜, 雷鸣

2019, 40(5):  1013-1018.  doi:10.7503/cjcu20180708

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采用水合肼水热还原法制备了不同比例还原氧化石墨烯(RGO)与n型自掺杂富勒烯铵碘盐(PCBANI)的复合载体RGO-PCBANI, 并在电极上用这些载体负载Pd纳米粒子制备了Pd/RGO-PCBANI电催化剂. 利用扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)对RGO-PCBANI和Pd/RGO-PCBANI的形貌及结构进行了表征. 利用循环伏安和计时电流等电化学方法研究了该催化剂电催化氧化乙醇的性能. 结果表明, 所制备的RGO-PCBANI(6∶1)载体的分散性较好, 用其负载的Pd纳米粒子平均粒径为5.2 nm, 且Pd/RGO-PCBANI(6∶1)催化剂的催化活性最好, 质量电流密度达到1288.8 mA/mg.



具有串/并联复合离子输运特性的仿生纳米通道的构筑与整流性能

张丹, 侯胜男, 刘友, 范霞

2019, 40(5):  1019-1028.  doi:10.7503/cjcu20180701

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人工构筑了基于分枝氧化铝纳米通道的串/并联复合的纳流体二极管体系, 其具有可调的离子整流性能. 在这种两级分枝结构的1-2-2, 1-2-3, 1-3-2和1-3-3型氧化铝纳米通道中, 若将每一个分枝节点等效为一个二极管, 那么其一级分枝节点相当于串联的1个二极管, 二级分枝节点相当于并联的多个二极管. 因此1-2-2和1-2-3型纳米通道的电路图可等效为并联的2个二极管与第3个二极管相串联, 1-3-2和1-3-3型纳米通道的电路图可等效为并联的3个二极管与第4个二极管相串联. 但由于1-2-2和1-2-3型以及1-3-2和1-3-3型的二级分枝的结构和数目不同, 可将这4种纳米通道等效为不同的串/并联复合特性的纳流体二极管体系, 并且表现出依次增大的离子整流. 即分枝氧化铝纳米通道内部一级分枝和二级分枝的结构或数目共同调控的表面电荷非对称性可以改变其离子整流性能. 进一步地, 具有代表性的1-2-2型分枝纳米通道的整流率随分枝通道长度的增加而增加, 这表明分枝部分对整个串/并联复合纳流体二极管的整流特性起到决定性的作用. 相比于以前的单个离子二极管体系, 这种具有串/并联复合特性的多级分枝氧化铝纳米通道将为构筑更复杂的仿生纳流体二极管的研究提供有价值的借鉴.



功能特异性杂多酸离子液体催化丁二酸水溶液直接酯化

丁中协, 梁金花, 刘振, 沈节灿, 张峰, 任晓乾, 姜岷

2019, 40(5):  1029-1036.  doi:10.7503/cjcu20180668

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将以磺化六亚甲基四胺([HMT-4PS])制备的阳离子与以杂多酸([HPA])制备的阴离子结合, 制备了一系列功能特异性离子液体催化剂([HMT-4PS][HPA]); 将其用于催化甲醇(MeOH)与丁二酸(SA)水溶液的直接酯化反应. 结果表明, 该系列离子液体在反应过程中以“乳状液”的形式均匀分散在体系中. 反应结束后, 通过降低体系极性即可实现催化剂的快速分离. 在合成的系列催化剂中, [HMT-4PS]₃[PW]₄表现出最佳的催化活性. 分别探讨了反应温度、 催化剂用量、 酸醇摩尔比和反应时间等因素对反应的影响, 确定了最优反应条件: 温度80 ℃, 催化剂用量5%(质量分数, 按丁二酸水溶液计), n(SA)∶n(MeOH)=1∶30, 反应时间8 h. 最优条件下丁二酸的转化率达到79.3%, 二酯选择性达到92.9%; 该催化剂重复使用5次后, 丁二酸转化率及二酯选择性仍分别保持在77%及90%以上.



高分子化学

软三嵌段两面神胶体粒子自组装行为的模拟研究

王艳辉, 邹庆智, 朱有亮, 付翠柳, 黄以能, 李占伟, 孙昭艳

2019, 40(5):  1037-1042.  doi:10.7503/cjcu20190062

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采用软补丁粒子模型及相应的介观动力学模拟方法, 研究了软三嵌段两面神胶体粒子在稀溶液条件下的自组装行为. 通过合理调节补丁大小和补丁之间的吸引强度, 软三嵌段两面神胶体粒子能够自组装形成非常丰富的聚集结构, 包括线状结构、 六方柱状结构、 体心四方束状结构以及三维网络状结构. 此外, 分析了与纤维结构类似的体心四方束状结构形成的动力学机理. 模拟结果为实验上设计并制备新颖的超胶体纳米结构提供一定的理论支持.



生物基氢化香豆素增韧环氧树脂的制备及性能

韩涛, 蔡小霞, 李聪, 乔从德, 赵辉

2019, 40(5):  1043-1050.  doi:10.7503/cjcu20190007

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通过生物基原料氢化香豆素(DHC), 在铬(Ⅲ)络合物和氯化铵复合物协同催化作用下, 与环氧醚类物质交替共聚, 获得一类三维网状聚合物, 进而与环氧树脂(EP)单体在固化过程中构建双网络结构, 实现有效的应力传递和外部能量吸收, 达到对环氧树脂增韧增强的效果. 凝胶渗透色谱结果表明, DHC基网络(DHC-net)分子量随反应时间延长而增加. ¹H NMR证实了合成的DHC-net分子结构. 同时, 考察了环氧树脂的热力学及力学性能, 发现DHC-net与环氧树脂基体具有良好的相容性; 改性后的环氧树脂断裂伸长率比纯环氧树脂有大幅提高; 拉伸与冲击测试显示, DHC-net含量小于30%时, 改性后环氧树脂的拉伸强度和抗冲击强度均比纯环氧树脂有大幅提高.



填充型具有微孔结构的磺化聚芳醚砜/聚醚砜复合质子交换膜的制备及性能

朱雨昕, HARAGIRIMANA Alphonse, 陆瑶, BUREGEYA Ingabire Providence, 宁聪, 李娜, 胡朝霞, 陈守文

2019, 40(5):  1051-1057.  doi:10.7503/cjcu20180785

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制备了基于磺化聚芳醚砜(SPAES)及聚醚砜(PES)的填充型复合质子交换膜, 研究了其吸水率、 尺寸变化、 热-机械特性、 质子电导率、 甲醇透过性及稳定性等性能. 通过浸入沉淀相转化法, 采用磺化度分别为30%(S30), 40%(S40)及50%(S50)的SPAES与PES制备了系列微孔型复合质子交换膜 Sx-y(x为SPAES的磺化度, y为SPAES的质量分数); 然后利用真空抽滤法在微孔中填充S50制备了相应的填充型复合质子交换膜Sx-y+F50. 结果表明, 由于微孔的引入及皮层结构的存在, Sx-y膜在低离子交换容量(IEC)条件下仍具有较高的电导率、 优良的机械强度、 优异的化学稳定性及较低的甲醇透过性. 经S50填充后, Sx-y+F50膜的IEC及电导率明显提升, 甲醇透过率大幅下降, 但机械强度及化学稳定性未见劣化. 其中S30-40+F50膜(IEC=0.69 mmol/g)的综合性能最佳, 其质子电导率在90 ℃水中达到50.4 mS/cm; 经140 ℃水处理24 h后失重率仅为8.2%, 质子电导率降低仅9%; 经过芬顿试剂(3% H₂O₂, 20 mg/L FeSO₄, 80 ℃, 1 h)处理后失重率仅为0.66%; 甲醇透过率仅为6.8×10^-8 cm²/s.



木质素对木质素-脲醛共聚树脂的影响及反应机理

段亚军, 程岩岩, 隋光辉, 朱燕超, 王晓峰, 郭玉鹏, 王子忱

2019, 40(5):  1058-1064.  doi:10.7503/cjcu20180778

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通过调控甲醛与尿素摩尔比, 降低脲醛树脂胶黏剂中游离甲醛的含量, 以生物质玉米芯为原材料, 用碱液提取得到的碱木质素溶液与甲醛和尿素进行三元逐步共聚, 弥补降低醛脲比带来的胶合强度的快速下降问题. 以降低游离甲醛含量同时兼顾胶合强度为原则进行探索, 得到最佳实验条件为甲醛与尿素摩尔比(F/U)为0.91∶1, 木质素添加量为20%(质量分数), 在此条件下木质素-尿素-甲醛共聚树脂(LUF)胶合强度为0.99 MPa, 游离甲醛含量为0.26%. 对共聚树脂进行了结构表征, 表明木质素参与到反应中, 并能提高树脂的热稳定性和耐水性, 同时对反应的机理进行了讨论.



pH响应性树枝状聚合物-金纳米粒子复合药物载体的制备

朱钦富, 胡可珍, 李小杰, 陈明清

2019, 40(5):  1065-1070.  doi:10.7503/cjcu20180764

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以表面接枝聚乙二醇链的聚酰胺胺树枝状聚合物(PEG-PAMAM)为纳米载体, 在其内部空腔包覆金纳米粒子, 在金纳米粒子表面连接硫辛酸改性的阿霉素(LA-DOX), 从而间接实现了抗癌药物在PEG-PAMAM内的高效负载. 同时, LA-DOX中的酰腙键提供pH响应性, 实现了药物的pH响应性释放. 紫外-可见(UV-Vis)光谱表明, 包覆金纳米粒子的PEG-PAMAM纳米载体对LA-DOX的负载能力显著增强. 体外细胞实验表明, 负载LA-DOX的树枝状聚合物-金纳米粒子复合药物载体具有较强的抗肿瘤能力.



新型生物基苯并噁嗪的合成及性能

殷平, 闫红强, 程捷, 方征平

2019, 40(5):  1071-1079.  doi:10.7503/cjcu20180751

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以生物基糠胺、 酚酞和多聚甲醛为原料, 制备了一种新型生物基苯并噁嗪树脂——酚酞糠胺型苯并噁嗪树脂(PPTL-F-BOZ), 采用FTIR, ¹H NMR和 ¹³C NMR等手段对其单体PTL-F-BOZ的结构进行了表征, 并对其固化反应、 耐热和阻燃性能进行分析. 结果表明, 与传统的化石基双酚型苯并噁嗪——双酚A苯胺型苯并噁嗪(BPA-A-BOZ)相比, PTL-F-BOZ显示出较低的固化反应温度, 且糠胺中呋喃环的存在会增加聚合物的交联密度, 并减缓苯氧结构向苯酚结构的重排反应, 致使其在DSC曲线中出现了2个固化峰. PPTL-F-BOZ树脂具有较高的T_5%(质量损失5%的温度)和800 ℃的残炭率, 其极限氧指数(LOI)高达36.2%, 在垂直燃烧中达到V-0等级, 表现出优异的热稳定性和阻燃性能.



原位沉淀法制备CS/nHA多孔复合支架及其性能

汪阮峰, 颜世峰, 胡圳, 尹静波

2019, 40(5):  1080-1088.  doi:10.7503/cjcu20180724

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通过原位沉淀法和冷冻相分离技术得到含有钙磷前驱体(CaP)的初始多孔支架, 利用多孔支架表面原位生成的壳聚糖(CS)膜减缓NaOH溶液中OH^-离子的渗透速率, 以达到纳米羟基磷灰石(nHA)缓慢形成的目的, 从而制得nHA 分布均匀的CS/nHA多孔复合支架. 利用扫描电镜(SEM)和万能试验机研究复合支架的结构和性能, 发现nHA为针状结构, 长度为80200 nm, 宽度为2050 nm. 随着nHA含量的增加, 复合支架的孔隙率下降, 由(93.8±3.3)%降至(87.7±3.8)%, 压缩强度则逐渐提高, 由(0.5±0.09) MPa增加至(1.5±0.06) MPa. 当复合支架中nHA质量分数为25%时, 未发现nHA团聚现象, nHA均匀地分布于CS基体中. 通过红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)等分析推断, nHA与CS之间可能存在配位和氢键作用. 细胞实验结果表明, CS/nHA多孔复合支架具有良好的生物相容性, 细胞在支架内部贴壁黏附生长. CS/nHA多孔复合支架有望在骨组织工程领域具有良好的应用前景.



硅氧烷交联的咪唑基团功能化聚苯醚/聚四氟乙烯耐高温质子交换膜

任小蕊, 刘超, 李欢欢, 杨景帅, 何荣桓

2019, 40(5):  1089-1095.  doi:10.7503/cjcu20180721

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以聚苯醚(PPO)为基体材料, 通过溴甲基化及咪唑基团功能化, 与聚四氟乙烯(PTFE)复合、 硅氧烷基团水解交联及磷酸掺杂, 制备了兼具高磷酸掺杂含量、 高质子电导率和良好机械性能的高温质子交换膜材料. 以甲基咪唑(MeIm)和咪唑基硅氧烷化合物(SiIm)为功能化试剂(其中咪唑基团提供了磷酸作用位点, 同时SiIm中的硅氧烷基团水解后得到Si—O—Si交联网络结构), 提高了膜材料的机械稳定性. 与PTFE的复合进一步增强了膜材料的机械强度. 结果表明, 复合膜具有较高的电导率和一定的机械强度. 当磷酸掺杂质量分数为242.5%时, PPO-50%SiIm-50%MeIm/PTFE复合膜在160 ℃不加湿条件下的电导率为0.09 S/cm, 室温下的断裂拉伸强度为3.6 MPa.



多功能阿维菌素纳米农药的制备及控制释放

关文勋, 唐黎明

2019, 40(5):  1096-1102.  doi:10.7503/cjcu20180702

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利用阿维菌素具有的2个活性羟基, 连续与丙烯酰氯、 四乙烯五胺和琥珀酸酐反应, 制备了带有酯键并对药物亲和的乳化剂前体; 并采用多种技术表征了其结构. 该乳化剂前体经中和后, 可以与阿维菌素在水中自发形成稳定的纳米农药乳液, 纳米乳液的粒径可以通过改变乳液载药量或乳化剂中和程度来调节. 该纳米乳液显示出一系列优良性能, 包括高载药量、 高稳定性、 耐光解、 低表面张力和高的叶面亲和性. 在酯酶存在或强碱性条件下, 乳化剂的酯键发生水解, 致使乳化剂亲水部分与亲油部分分离, 从而促进阿维菌素从颗粒中的释放, 故该纳米农药具有比市售阿维菌素乳油更好的杀虫效果.