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2020年 第41卷 第3期    刊出日期：2020-03-10

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高等学校化学学报2020年第41卷第3期封面和目次

2020, 41(3):  0-0. 

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Hightight

分子围栏催化剂用于甲烷低温氧化制甲醇

申文杰

2020, 41(3):  375-376.  doi:10.7503/cjcu20200056

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《Science》杂志最近刊发了浙江大学肖丰收团队关于甲烷低温选择性氧化研究的重要进展. 基于分子围栏的概念, 作者构筑了一种具有疏水壳层结构的沸石分子筛封装金属纳米粒子, 利用原位生成的过氧化氢氧化甲烷制备甲醇. 他们报道在甲烷的转化率高达17.3%的同时保持了92%的甲醇选择性, 基于金属含量的甲醇产率高达91.6 mmol· {{\mathrm{g}}_{\mathrm{AuPd}}}^{-1} ·h ^-1.



庆祝《高等学校化学学报》复刊40周年专栏

基于自组装技术的纳米功能材料研究进展

王军, 王铁

2020, 41(3):  377-387.  doi:10.7503/cjcu20190643

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纳米自组装技术的迅速发展拓宽了纳米材料的应用领域. 利用自组装合成纳米新材料是一种有效且具有发展前景的方法. 本综述介绍了纳米自组装技术的研究价值及近年来新兴的制备方法, 重点论述了驱动纳米自组装的作用类型, 包括范德华力、 静电作用、 磁力作用、 氢键、 熵效应以及疏溶剂相互作用、 DNA碱基互补配对等其它相互作用, 同时也对纳米自组装体的应用情况进行了阐述, 并探讨了利用纳米自组装技术研制新材料所面临的机遇和挑战.



普鲁士蓝类化合物负热膨胀及机理

高其龙, 梁二军, 邢献然, 陈骏

2020, 41(3):  388-400.  doi:10.7503/cjcu20190631

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负热膨胀化合物可调控材料的热膨胀系数, 在复合材料、 精密仪器等方面具有重要的应用前景, 成为近年来化学、 物理和材料工程领域的研究热点之一. 因其晶体结构主要由—M—CN—M—含有双原子氰根(CN)链组成, 许多普鲁士蓝类化合物呈现反常的热膨胀性质. 本文综述了普鲁士蓝类负热膨胀化合物结构、 热膨胀机制与系数调控等方面的研究进展. 以氰根配体数量为分类主线, 将具有反常热膨胀性的氰根配体化合物分为氰化物、 六氰基和八氰基普鲁士蓝类化合物等进行介绍, 从局域结构和平均结构角度分析了N和C原子的横向振动对负热膨胀贡献的角度解释了机理, 从客体离子或分子嵌入的方法分析了热膨胀调控原理, 并对新型普鲁士蓝类负热膨胀化合物的设计及应用进行了展望.



溶液法制备图案化量子点薄膜的研究进展

张敏, 刘欢

2020, 41(3):  401-410.  doi:10.7503/cjcu20190671

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量子点发光二极管(QLED)由于具有显色性好、 色纯度高和性能稳定等特点而受到广泛关注, 可用于制备具有超薄结构和柔性结构的显示器件. 量子点(QDs)层是QLED器件的核心发光层, 制备高质量的图案化QD薄膜对于提高QLED器件性能至关重要. 本文综述了近年来溶液法制备QD薄膜的研究进展, 探讨了目前主要使用的各种溶液法的优势和前景, 并对最近新发展的纤维辅助的溶液可控转移制备QD薄膜方法的优势和发展前景进行了评述.



聚集诱导发光分子/适配体/外切酶Ⅰ体系对可卡因的检测

杜宪超, 郝红霞, 秦安军, 唐本忠

2020, 41(3):  411-416.  doi:10.7503/cjcu20190681

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基于含蒽荧光配体的层柱型金属有机框架的合成及压致变色研究

漆义, 李巧伟

2020, 41(3):  417-424.  doi:10.7503/cjcu20190653

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利用含蒽荧光配体9,10-双[(E)-2-(吡啶-4-基)乙烯基]蒽(BP4VA)分别与2种不同长度的二羧酸配体反应, 合成了层柱型的金属有机框架(MOFs)材料FDM-26和具有dia拓扑的三维材料FDM-27, 并解析了其单晶结构. 此外, 对含有配位键断裂缺陷的基于BP4VA配体的层柱型MOFs材料FDM-22晶体施加外界压力, 研究了压力刺激对FDM-22结构和荧光性质的影响. 结果表明, 在压力作用下, FDM-22能够保持结构稳定, 但其荧光发射波长出现红移. 经分析发现, 此压致变色性能是由于结构内压力诱导生成的配位缺陷数目增加所致.



氨基酸包覆的YVO₄∶Eu纳米粒子的合成、 发光及细胞成像性能

梁龙琪, 陈彩玲, 于影, 李雨昕, 李春光, 施展

2020, 41(3):  425-430.  doi:10.7503/cjcu20190612

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以水为溶剂, 氨基酸为模板剂, 通过微波辅助水热方法合成了YVO₄∶Eu纳米粒子. 该纳米粒子具有结晶化程度高、 稳定性好及尺寸小(<50 nm)等特点, 且在水中具有良好的分散性. 探究了氨基酸加入量对纳米粒子结构及形貌的影响, 并将该合成方法用于其它稀土钒酸盐. 在紫外光激发下, YVO₄∶Eu纳米粒子表现出优异的荧光性能(发射明亮的红光), 可将其与柔性聚合物复合用于简易的三维(3D)图像显示. 此外, YVO₄∶Eu纳米粒子还可作为荧光探针用于标记小鼠结肠癌细胞(CT26细胞).



UPLC-QTOF-MS法研究甘油三酯作为水生环境中农药污染的潜在生物标志物

何聿, 夏倩, 王文莉, 罗芳, 陈金凤, 郭雅婷, 王建, 林振宇, 陈国南

2020, 41(3):  431-438.  doi:10.7503/cjcu20190615

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以鲫鱼为代表性研究对象, 采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UPLC-QTOF-MS)技术, 分别研究了3种农药(敌百虫、 高效氯氰菊酯和吡虫啉)对其体内代谢的影响. 通过Masslynx软件在MS ^E模式下采集数据, 使用UNIFI软件进行自动检测和数据过滤, 并将差异性物质与在线代谢组数据库进行比较, 鉴定出甘油三酯类(TGs)物质具有明显差异. 其中, 吡虫啉对TGs代谢的影响最大, 且肝脏的代谢差异比大脑更显著, 低浓度的急性暴露诱导肝脏中的TGs积累, 其含量与暴露浓度之间的关系符合Michaelis-Menten方程的增长趋势. 结果表明, TGs可在短时间内(≤2 h)灵敏地反映农药吡虫啉的低浓度(≤20 ng/mL)暴露, 可作为考察吡虫啉对水生生物毒性的潜在生物标记物, 有助于建立一种快速、 灵敏的预警方法.



非绝热分子动力学模拟A位阳离子对钙钛矿热载流子弛豫的影响

贺进禄, 龙闰, 方维海

2020, 41(3):  439-446.  doi:10.7503/cjcu20190701

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钙钛矿具有优异的光学和电学性质, 近年来成为太阳能电池领域的研究热点. 大量实验报道钙钛矿热载流子弛豫时间变化顺序为CsPbBr₃>MAPbBr₃(MA=CH₃NH₃)>FAPbBr₃[FA=HC(NH₂)₂], 但A位阳离子(Cs ⁺, MA ⁺, FA ⁺)对弛豫快慢的影响机制仍不明确. 采用基于含时密度泛函理论的非绝热动力学方法研究了上述3种钙钛矿热电子和热空穴的能量弛豫动力学, 计算得到的热载流子弛豫时间与实验结果吻合. 结果表明, A位阳离子通过静电和氢键作用影响其与无机Pb—Br骨架的电子-振动耦合, 使非绝热耦合强度遵从FAPbBr₃>MAPbBr₃>CsPbBr₃的变化趋势, 进而使热载流子弛豫时间尺度变化趋势与之相同, 表明合理选择A位阳离子可以优化钙钛矿太阳能电池的性能.



用作锂离子电池负极的FeS₂微球的制备及性能

荣华, 王春刚, 周明

2020, 41(3):  447-455.  doi:10.7503/cjcu20190545

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以氯化亚铁和硫代硫酸钠为原料, 采用水热法一步合成了由FeS₂纳米片堆积的FeS₂微球. 通过调控铁源与硫源的摩尔比及水热合成时间, 并结合X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征结果推测了FeS₂的生长机理, 筛选出最优条件以提升其电化学性能. 电化学测试结果表明, 在500 mA/g的电流密度条件下, 材料的首次放电/充电容量可分别达到905和800 mA·h·g ^-1, 首次库伦效率达到88.4%; 在2000 mA/g的大电流密度条件下, 500次放电/充电循环后依然稳定保持350 mA·h·g ^-1的可逆容量.



新型亲水性共轭聚合物的制备及光催化制氢性能

罗威, 梁佑才, 胡志诚, 唐浩然, 刘孝诚, 邢晔彤, 黄飞

2020, 41(3):  456-464.  doi:10.7503/cjcu20190647

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制备了聚({4,8-双[(2,5,8,11,14,17,20-七氧二十二烷-22-基)氧基]苯并[1,2-b∶4,5-b']二噻吩}-交替-[2,5-二(噻唑-2-基)吡嗪])(P7O-2N-2N)和聚({4,8-双[(2,5,8,11,14,17,20-七氧二十二烷-22-基)氧基]苯并[1,2-b∶4,5-b']二噻吩}-交替-[3,6-双(5-溴-2-噻吩基)-1,2,4,5-四嗪])(P7O-4N)2个亲水性共轭聚合物, 通过调节主链含氮杂环上氮原子的位置, 系统研究了主链结构对材料吸收光谱、 能级、 氢结合自由能及光催化性能的影响. 研究发现, 与P7O-2N-2N相比, P7O-4N表现出更强的链间聚集、 更低的氢结合自由能及更好的光催化制氢性能.



研究论文:无机化学

聚多巴胺修饰金纳米花的可控制备及在光热治疗中的应用

邬丰任,刘永佳,陆学民,朱邦尚

2020, 41(3):  465-472.  doi:10.7503/cjcu20190488

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采用无模板法制备了金纳米花, 其形状与粒径大小可以通过改变反应温度和还原剂抗坏血酸的用量来调控; 然后, 通过多巴胺的表面原位聚合反应制备了聚多巴胺修饰的金纳米花, 以提高其在近红外区的吸收能力及生物相容性. 采用透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和纳米粒度/Zeta电位仪等对金纳米花和聚多巴胺修饰金纳米花的形态、 粒径和光学特性进行了表征; 通过傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)分析证明聚多巴胺修饰成功; X射线衍射(XRD)分析结果表明, 聚多巴胺修饰前后金纳米花的晶体结构未变; 最后, 采用噻唑蓝(MTT)法体外评价了聚多巴胺修饰金纳米花的细胞毒性. 研究结果表明, 反应温度越低, 金纳米花表面分支结构越丰富, 以0 ℃为最佳反应温度; 还原剂抗血酸的用量越高, 金纳米花粒径越小; 金纳米花粒径在60~100 nm范围内可调, 最大吸收波长为575~650 nm. 经聚多巴胺修饰后, 金纳米花的最大吸收波长发生了显著红移(>80 nm), 近红外区的吸收范围显著扩大. 通过调控多巴胺溶液浓度, 可将金纳米花表面聚多巴胺层的厚度控制在8~14 nm. 在808 nm激光辐照下, 聚多巴胺修饰金纳米花溶液可迅速升温至57 ℃. 此外, 细胞实验结果表明, 聚多巴胺修饰后金纳米花的细胞毒性更低. 用其对HeLa肿瘤细胞进行光热治疗后, 细胞存活率仅为10%. 因此, 聚多巴胺修饰金纳米花作为光热试剂在肿瘤治疗领域具有潜在的应用前景.



阴离子在脱硫石膏晶须水热结晶中的作用机理

汪潇,金彪,王宇斌,徐卓越,张鲁,张小婷,杨留栓

2020, 41(3):  473-480.  doi:10.7503/cjcu20190486

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以经预处理的烟气脱硫石膏为原料, 分别以氯化铜、 硫酸铜和硝酸铜为添加剂, 采用水热法制备了脱硫石膏晶须; 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)等对晶须进行了表征; 并探讨了不同阴离子及其作用下的Cu ²⁺在晶体结晶过程中的作用机理. 结果表明, Cu ²⁺存在条件下阴离子对脱硫石膏的溶解特性和晶须的结晶形貌均有显著影响, 且其作用强于Cu ²⁺, 并会影响Cu ²⁺在晶须表面的吸附状态. N {\mathrm{O}}_3^{-} 可促进脱硫石膏的溶解, Cl ^-次之, 而S {\mathrm{O}}_4^{2-} 则阻碍了脱硫石膏的溶解. 在Cl ^-作用下, 晶须样品直径均匀, 长径比较大, 在S {\mathrm{O}}_4^{2-} 作用下晶须样品中颗粒状产物含量较多, 而在N {\mathrm{O}}_3^{-} 作用下晶须样品粗化. 在不同阴离子作用下Cu ²⁺化学吸附的程度不同, 导致样品表面S {\mathrm{O}}_4^{2-} 的反对称伸缩振动吸收峰向低波数方向漂移并发生窄化; 并导致晶须表面氧元素电子结合能的减小幅度及Cu—O结合能的大小出现差异, 其在N {\mathrm{O}}_3^{-} 作用下最大, S {\mathrm{O}}_4^{2-} 作用下次之, Cl ^-作用下最弱.



有机化学

西柏三烯-4,6-二醇衍生物的合成及抗肿瘤活性

白冰,王龙,徐改改,杨鹏飞,张改红,毛多斌

2020, 41(3):  481-489.  doi:10.7503/cjcu20190446

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以烟草中含量丰富的大环二萜类化合物2,7,11-西柏三烯-4,6-二醇(CBT)为母体, 其C6位羟基经酯化/醚化, 合成了28个西柏三烯-4-醇-6-羧酸酯及西柏三烯-4-醇-6-烷氧类化合物. 采用核磁共振波谱(NMR)和高分辨质谱(HRMS)对目标化合物进行了结构表征, 并初步评价了其生物活性. 细胞毒活性测试结果表明, 部分化合物对肿瘤细胞的抑制作用与阳性对照顺铂相当, 其中α-2,7,11-西柏三烯-4-醇-6-O-苯乙酸酯(1i)对乳腺癌细胞株MCF-7的IC₅₀值为15.45 μmol/L, α-2,7,11-西柏三烯-4-醇-6-O-(2-氟)苯乙酸酯(1t)对肺癌细胞株SMMC-7721的IC₅₀值为11.44 μmol/L.



含噁二唑大环冠醚的合成、 结构及金属离子识别性能

田霞,杨福群,袁伟,赵雷,姚雷,甄小丽,韩建荣,刘守信

2020, 41(3):  490-497.  doi:10.7503/cjcu20190317

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合成了含有1,3,4-噁二唑基团的大环冠醚: 2,3,11,12-二苯并-4,7,10,16-四氧-14,15-二氮杂双环[11.2.1]-十六烷-13,15-二烯(2)、 2,3,14,15-二苯并-4,7,10,13,19-五氧-17,18-二氮杂双环[14.2.1]-十九烷-16,18-二烯(3)和2,3,17,18-二苯并-4,7,10,13,16,22-六氧-20,21-二氮杂双环[17.2.1]-二十二烷-19,21-二烯(4), 并培养得到其单晶; 通过核磁共振波谱、 高分辨质谱及X射线单晶衍射对其结构进行了表征. 结果表明, 冠醚2属正交晶系, Pna2₁空间群; 冠醚3属于单斜晶系, C2/c空间群; 冠醚4属正交晶系, Pbca空间群. 在3个主体化合物中均存在分子间氢键和π-π相互作用将分子连接成三维空间结构. 采用荧光光谱测定了开链冠醚2,5-二[2-(2-甲氧乙氧基)苯基]-1,3,4-噁二唑(1)和不同环空腔大小的噁二唑冠醚(2~4)对金属离子Li ⁺, Na ⁺, K ⁺, Rb ⁺, Mg ²⁺和Ca ²⁺的键合行为. 研究结果表明, 开链冠醚1和冠醚4对碱土金属Mg ²⁺和Ca ²⁺表现出荧光猝灭行为, 且对Ca ²⁺表现出良好的键合能力和选择性; 而冠醚2对Na ⁺和K ⁺表现出良好的键合能力, 但其Na ⁺/K ⁺的选择性较差.



物理化学

W元素掺杂CeO₂非均相电芬顿催化剂高效处理含油污水

刘义刚,赵鹏,韩玉贵,宋鑫,韩志鹏,谢良波,李壮,贾晓庆,李轶

2020, 41(3):  498-504.  doi:10.7503/cjcu20190598

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制备了W元素掺杂的CeO₂复合材料, 通过扫描电子显微镜、 透射电子显微镜、 X射线衍射和X射线光电子能谱等对W-CeO₂-0.4催化材料进行表征. 结果表明, 具有不规则片状形貌的W元素掺杂CeO₂复合材料提高了单一CeO₂的类芬顿催化效果; 将其作为非均相电芬顿催化剂对含油污水的处理效果明显优于电吸附和物理吸附过程. 进一步的参数优化处理实验发现, 在电压为4 V, pH=3时, 采用W-CeO₂-0.4作为催化剂的条件下, 对含油污水的净化能力在90 min内达到了99.8%, 总有机碳(TOC)去除率达到了约90%, 化学需氧量(COD)去除率达到了76%.



可见光/H₂O₂体系中的协同敏化

杨瑾,曹艳,张乃东

2020, 41(3):  505-511.  doi:10.7503/cjcu20190588

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分析了可见光/H₂O₂体系中产生协同敏化效应的原因. 通过分析苯酚红、 甲基橙、 天青Ⅰ及三者混合物的紫外-可见光谱发现, 三者混合后拓宽了在可见光区的响应范围, 提高了对可见光的利用率. 采用邻菲罗啉法、 二苯基卡巴肼法和磷钼酸铵分光光度法分别测试了上述有色物在可见光/H₂O₂体系中产生光生电子e、 单线态氧和超氧阴离子自由基的量, 结果表明, 三者混合物在可见光下超氧阴离子自由基的产量明显比单独有色物的高, 光生电子和单线态氧的产量相差不大, 说明超氧阴离子自由基产量的提高是产生协同敏化的主要原因. 测试结果还证实光生电子不能催化过氧化氢产生羟自由基.



燃烧反应机理构建的双参数速率常数方法

李象远,姚晓霞,申屠江涛,孙晓慧,李娟琴,刘明夏,许诗敏

2020, 41(3):  512-520.  doi:10.7503/cjcu20190567

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采用Arrhenius方程的双参数形式描述反应的速率常数对温度的依赖关系, 解决了三参数(A, n, E)过拟合造成的复杂燃烧机理参数缺乏通用性等问题. 在不改变物种数和基元反应数条件下, 将UCSD核心机理进行双参数处理, 并应用于小分子体系的动力学模拟, 得到的模拟结果与三参数机理基本相符. 双参数机理恢复了Arrhenius活化能的物理意义, 可实现机理的参数比较和迁移, 缩小了机理整体优化的变量空间, 为燃烧机理参数的统一奠定了基础.



三聚氰胺海绵的一步式协同超疏水改性及在油水分离中的应用

刘帅卓,张骞,刘宁,肖文艳,范雷倚,周莹

2020, 41(3):  521-529.  doi:10.7503/cjcu20190557

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通过硝酸(HNO₃)实现两亲性三聚氰胺海绵(MS)的一步式协同超疏水改性, 从而得到了一种具有优异性能的油水分离材料——硝酸改性三聚氰胺海绵(HMMS). 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 热重(TG)和扫描电子显微镜(SEM)对HMMS的结构、 形貌和组分进行了表征, 并对其表面润湿性、 机械性能、 吸附性能和油水分离性能等进行了研究. 结果表明, HMMS具有超疏水性, 以及优异的机械性能、 循环使用能力、 选择性吸附能力, 对油水混合物的连续分离效率可达6×10 ⁶ L?m ^-3?h ^-1, 并且可在苛刻的使用环境中保持稳定的物理化学性质.



SnO₂/GDE阴极的制备及电催化还原CO₂产甲酸性能

卓孟宁,李飞,蒋浩,陈倩文,李鹏,王立章

2020, 41(3):  530-537.  doi:10.7503/cjcu20190516

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采用低温水热合成法制备了碳纸基底的SnO₂气体扩散电极(SnO₂/GDE), 并对其物化特性与催化还原CO₂产甲酸性能进行了研究. 扫描电子显微镜、 X射线衍射及X射线光电子能谱表征结果表明, 在60, 75, 100 ℃下制备的催化剂均为分散性良好的纳米SnO₂粉体, 其粒径分别为7.9, 11.8和12.9 nm. 循环伏安、 线性扫描伏安和电化学交流阻抗测试结果显示电极均具有优异的电催化活性, 其电化学活性表面积分别为150, 470, 240 cm ², 通过等效电路拟合后电阻分别为8.5, 3.9, 6.6 Ω·cm ². 在-1.8 V(vs. SCE)电位下电解, 通入电量500 C时, 电极都具有较高电催化还原CO₂产甲酸性能, 而75 ℃下制备的电极性能最佳, 产甲酸电流密度为22.8 mA/cm ² , 产甲酸法拉第效率高达93.5%; 该电极经过20 h长时间电解后, 产甲酸电流密度可维持在12.8 mA/cm ² , 产甲酸法拉第效率稳定在约65%.



Mg-ZnO复合物的紫外光催化效率及协同作用研究

赵鹏,张晋腾,林艳红

2020, 41(3):  538-547.  doi:10.7503/cjcu20190467

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采用化学沉淀法合成了一系列Mg-ZnO光催化剂. 研究了在Mg ²⁺和MgO绝缘介质共同作用下Mg-ZnO光催化剂的活性. 结果表明, 紫外光照射5 min后, 10%Mg-ZnO复合物对10 mg/L RhB的降解率达到81.3%, 光降解速率常数为0.3271 min ^-1, 是纯ZnO的3.42倍. 瞬态光电压(TPV)、 接触电势差、 表面光电流(SPC)和Cr(Ⅵ)还原等实验结果表明, MgO绝缘颗粒的形成抑制了ZnO中光生电子的“逆向”传输, 使电子和空穴的复合时间延长, 从而间接提高了光生空穴的利用率.



高分子化学

白炭黑增强型硅橡胶的组成及抗原子氧性能分析

王凯,范襄,陈萌炯

2020, 41(3):  548-555.  doi:10.7503/cjcu20190517

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为明确空间级硅橡胶的化学组成及填料添加对材料物理性能的影响, 采用填料复合方式制备硅橡胶高聚物材料, 并通过化学成分测试、 原子氧暴露试验及力学性能测试等研究其结构组成与物理性能. 经微观粒径测试得出硅橡胶中白炭黑填料粒径主要分布在8~16 μm; 经傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 核磁共振波谱( ¹H NMR和 ²⁹Si NMR)和溶胶凝胶渗透色谱(GPC)测试得出硅橡胶中含有Si—Me, Si—Ph, Si—O—Si等基团和甲基、 苯基等官能团, 其分子量分散系数为1.56, 并进一步推断出硅橡胶的分子结构及基胶与交联剂的反应类型为脱羟胺型; 经原子氧暴露试验及力学试验证实, 与未改性白炭黑填充的硅橡胶高聚物材料相比, 经硅烷改性白炭黑填充的硅橡胶高聚物材料表现出更好的抗原子氧性能, 动态力学测试后储能模量高54%, 并具有更好的应力应变响应性能. 研究结果表明, 采用表面改性处理方式可增强填料与硅橡胶基质的相互作用, 从而提高填料复合型硅橡胶高聚物材料的抗原子氧性能及综合力学性能.



基于纳米氢氧化镁稳定的Pickering乳液悬浮聚合制备盔甲结构聚苯乙烯@氢氧化镁复合微球

朱佩,王峰,陈哲明,李根,高冲,刘鹏,丁艳芬,张世民,陈娟,阳明书

2020, 41(3):  556-564.  doi:10.7503/cjcu20190462

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以苯乙烯为单体、 偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂、 片状纳米氢氧化镁(MH)为Pickering稳定剂, 采用悬浮聚合法制备盔甲结构的聚苯烯@氢氧化镁(PS@MH)复合微球. 采用扫描电子显微镜(SEM)、 能谱分析(EDS)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)、 热失重分析(TGA)和微型燃烧量热分析(MCC)等对PS@MH复合微球进行表征, 确认了其形貌和结构: 纳米氢氧化镁紧密包覆在聚苯乙烯微球表面, 形成了以纳米氢氧化镁为外层、 聚苯乙烯为内球的盔甲结构复合微球; 同时证明了具有盔甲结构的PS@MH复合微球能降低热释放速率, 抑制聚合物的降解. 该方法操作简单, 成本低廉, 制得的盔甲结构PS@MH复合微球粒径尺寸小、 分布窄, 球形度较高.



高耐磨低生热NBR/TBIR复合材料的结构与性能

武营飞,李洪昱,蔡磊,贺爱华

2020, 41(3):  565-571.  doi:10.7503/cjcu20190459

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采用高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)对丁腈橡胶(NBR)进行改性, 制备了高耐磨、 低生热输送轮用白炭黑填充的NBR/TBIR橡胶纳米复合材料. 研究了NBR/TBIR橡胶纳米复合材料的交联密度、 物理力学性能及填料分散性, 探讨了材料的结构对性能的影响. 研究结果表明, 与纯NBR相比, NBR/TBIR橡胶纳米复合材料的硫化速率和交联密度随TBIR用量的增加而增大; 在保持NBR硫化胶基本力学性能、 耐老化性能和耐溶剂性能基本不变的前提下, TBIR的加入使NBR/TBIR硫化胶的耐磨性提高15%, 动态压缩生热降低5%, 动态压缩永久变形降低22%, 白炭黑分散水平提高; 与丁腈橡胶/顺丁橡胶[NBR/BR(80/20), 质量份数比]硫化胶相比, NBR/TBIR(80/20, 质量份数比)硫化胶具有更低的动态压缩生热和动态压缩永久变形及更好的填料分散性.



基于多重可逆作用的自修复聚氨酯弹性体的制备及性能

盛叶明,程波,卢珣

2020, 41(3):  572-581.  doi:10.7503/cjcu20190454

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在聚氨酯主链上引入可逆二硫键, 同时使用硼酸构建的硼酸酯键作为可逆交联点, 使聚氨酯内部形成交联网络结构, 制备了一种兼具高强度、 高韧性及高修复效率的自修复聚氨酯弹性体. 红外光谱、 动态力学分析、 力学测试、 电子显微镜及修复测试结果表明, 制备的自修复聚氨酯具有硬而韧的特性, 原样强度高达23.3 MPa, 断裂伸长率可达1177%, 并且修复条件温和, 剪断拼接的试样经60 ℃, 24 h修复后可恢复99%的原样强度, 且该修复过程可重复多次进行. 此外, 该材料还具有多通道修复特性, 通过热修复或水辅助热修复的方式均可实现材料的修复, 并且水辅助热修复速率更快.



高导热氮化硼/芳纶沉析复合薄膜的制备及性能

谢璠,王亚芳,卓龙海,秦盼亮,宁逗逗,王丹妮,陆赵情

2020, 41(3):  582-590.  doi:10.7503/cjcu20190408

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利用多巴胺(DA)的氧化自聚合特性, 对六方氮化硼(h-BN)进行表面修饰, 并以多巴胺改性后的氮化硼(h-BN@PDA)为导热填料, 对基体芳纶沉析纤维(AF)进行填充, 通过真空辅助抽滤法制备多巴胺改性氮化硼/芳纶沉析(h-BN@PDA/AF)复合薄膜, 并对其微观形貌、 表面官能团、 导热性能、 绝缘性能及力学性能进行研究. 结果表明, 聚多巴胺(PDA)包覆在h-BN表面, 并引入活性基团, 与AF纤维产生氢键, 改善了两者的界面结合, 显著提高了复合薄膜导热性能及绝缘性能. 当h-BN@PDA含量为70%时, h-BN@PDA/AF复合薄膜的导热系数为1.36 W/(m·K), 与纯芳纶沉析薄膜相比, 导热系数的增幅约为697.65%, 体积电阻率为5.96×10 ¹⁴ Ω·m, 拉伸模量高达287.19 MPa.