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2020年 第41卷 第6期    刊出日期：2020-06-10

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高等学校化学学报2020年第41卷第6期封面和目次

2020, 41(6):  0-0. 

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相关文章 | 多维度评价

庆祝《高等学校化学学报》复刊40周年专栏

细胞膜上信号转导蛋白的单分子成像与分析

梁钰昕, 赵容, 梁馨月, 方晓红

2020, 41(6):  1127-1138.  doi:10.7503/cjcu20190663

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结合本课题组的研究工作, 介绍了单分子荧光成像原理、 荧光标记方法及数据分析方法, 并进一步综述了单分子荧光成像在几种重要的膜蛋白信号转导分子机制和相关药物研究中的进展.



水溶性三维有序超分子和共价有机聚合物

张丹维, 王辉, 黎占亭

2020, 41(6):  1139-1150.  doi:10.7503/cjcu20190659

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总结了近年来在水溶性三维超分子聚合物、 超分子有机框架、 超分子-金属有机框架杂化结构、 超分子-共价-金属有机框架杂化结构及共价有机框架合成、 催化和输送功能方面的研究进展, 指出了有序三维聚合物未来研究面临的挑战并展望今后的发展方向.



脂质修饰DNA复合结构的可控制备及膜生物学研究

张露灏, 曹书婷, 刘江波, 左小磊, 王丽华, 樊春海, 李江

2020, 41(6):  1151-1162.  doi:10.7503/cjcu20200067

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综述了脂质-DNA复合结构的设计、 可控制备和结构特性; 并重点讨论其在膜生物学中的应用, 包括对活细胞膜的动态分析、 膜上纳米孔道的构建、 对活细胞的空间排布与相互作用调控以及活体药物递送等; 总结了该领域存在的一些挑战, 并对未来发展进行了展望. 利用这些精确可控的脂质-DNA复合结构, 研究者可以更深入地理解细胞膜在分子尺度上的工作原理, 实现对细胞膜功能的精确调控, 为细胞成像诊断、 纳米机器与人工细胞构建等应用提供有力的工具.



弹性肽在超分子组装中的应用

侯春喜, 李逸佳, 王婷婷, 刘盛达, 闫腾飞, 刘俊秋

2020, 41(6):  1163-1173.  doi:10.7503/cjcu20190667

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系统总结了弹性肽(ELPs)的自组装及其组装体的生物应用研究现状, 讨论了ELPs的温控相变在构建超分子组装体方面的独特优势, 探讨了ELPs纳米结构的序列敏感性, 展望了ELPs在超分子组装中的实际应用.



利用光响应钌配合物的动态配位键调控表面功能

黄云帅, 杨霓, 吴泽宏, 吴思

2020, 41(6):  1174-1178.  doi:10.7503/cjcu20190655

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综合评述了光响应钌配合物的动态配位键在调控表面功能中的应用, 介绍了以可见光或近红外光为光源的光响应钌配合物在表面图案化、 控制蛋白质表面吸附及调控表面浸润性三方面的应用, 讨论了光响应钌配合物的动态配位键在动态表面构筑中的独特优势, 对其未来应用进行了展望.



基于蒽衍生高迁移率发光材料的研究进展

谢子仪, 刘单, 张逸寒, 刘情情, 董焕丽, 胡文平

2020, 41(6):  1179-1193.  doi:10.7503/cjcu20190650

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高迁移率发光有机半导体材料是实现有机发光场效应晶体管(OLETs)的重要材料, 但其设计合成面临巨大挑战. 本文综合评述了近年来高迁移率发光材料, 特别是基于蒽的高迁移率发光材料的研究进展, 重点介绍了目前报道的20余种基于蒽的高迁移率发光有机半导体材料, 包括分子的设计策略、 相关的光电性能及其在OLETs器件方面的应用研究, 以便为进一步的相关研究提供有意义的指导和借鉴. 本文还对该领域未来发展的挑战、 发展方向及机遇进行了简单评述.



可拉伸超韧水凝胶的制备和应用

盛卉, 薛斌, 秦猛, 王炜, 曹毅

2020, 41(6):  1194-1207.  doi:10.7503/cjcu20190656

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综述了可拉伸超韧水凝胶的设计原理及其在组织工程和柔性电子器件领域的应用. 通过将网络结构层次、 化学结构、 增韧机制与宏观力学性能相结合, 重点讨论了单网络水凝胶、 双网络水凝胶、 纳米复合水凝胶及其它水凝胶等可拉伸超韧水凝胶的研究进展, 并总结和展望了新思路和新方向.



高比表面积等级孔γ-Al₂O₃的金属醇酯一步水解法制备及性能

刘思明, 汪建南, 余申, 刘湛, 王朝, 李小云, 陈丽华, 苏宝连

2020, 41(6):  1208-1217.  doi:10.7503/cjcu20200076

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采用金属醇酯一步水解法, 在不同含水有机溶剂反应介质中在常温条件下制备了具有特殊形貌及等级孔道结构的超高比表面积γ-Al₂O₃材料. X射线衍射(XRD)、 N₂吸附-脱附、 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征结果证明, 通过调节反应介质中水含量和溶剂类型可以精确控制仲丁醇铝的水解缩合反应过程和副产物醇分子的扩散行为, 进而优化产物的孔道结构. 研究结果表明, 在水/乙腈体系下制备的γ-Al₂O₃材料整体呈现出由大孔直孔道和三维介孔孔道构成的等级孔道结构, 且随着水含量的增加, 大孔孔壁依次出现光滑状、 片状和褶皱状的特定形貌; 在饱和水的丁醇溶液体系下制备的材料则展现出由厚度约为10 nm的片状γ-Al₂O₃堆积而成的三维介孔结构, 比表面积高达517 m ²/g. 选取水含量为3 mL的水/乙腈体系下的大孔-介孔γ-Al₂O₃材料作为载体制备负载型Pt基催化剂. 负载后载体等级孔结构基本保持完好, 金属Pt纳米颗粒均匀分散在载体上, 该催化剂在渣油脱金属催化反应中的脱金属性能比商用薄水铝石为载体制备Pt基催化剂更加优异. 脱Ni率和脱V率分别提高11.62%和10.83%.



研究论文: 无机化学

CuS/Ag₂S纳米复合物的制备及类过氧化物酶性质

王瑞雪, 尹冬梅, 宋永新, 单桂晔

2020, 41(6):  1218-1223.  doi:10.7503/cjcu20200035

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采用水热法合成了一种微球状的CuS/Ag₂S纳米复合物. 通过透射电子显微镜、 紫外-可见吸收光谱和拉曼光谱等对其形貌及光学性质进行了表征; 考察了其类过氧化物酶性质, 并通过表面增强拉曼散射原位监测了类过氧化物酶催化反应. 以3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)为底物进行显色反应, 结果表明, 在H₂O₂存在下CuS/Ag₂S 纳米复合物具有类过氧化物酶的性质, 可以将无色的TMB氧化成蓝色的oxTMB. 基于此实现了对微量H₂O₂的检测.



SAPO-5分子筛的可控合成及晶化过程探索

何哲超, 夏坤, 王婧, 周丹, 鲁新环, 夏清华

2020, 41(6):  1224-1230.  doi:10.7503/cjcu20200022

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在非醋酸体系下分别通过动态和静态水热晶化方法合成了SAPO-5分子筛, 并考察了转速、 晶化时间及凝胶体系水硅比对SAPO-5分子筛晶相及形貌的影响, 采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术研究了静态、 动态水热条件下SAPO-5分子筛的晶化过程. 结果表明, 静态水热条件下晶化6 h得到的SAPO-5分子筛为球状、 六边形柱状聚集晶体; 而在20 r/min转速下晶化2和6 h得到的SAPO-5分子筛分别为分散的凹面柱状晶体(凹面直径约6~8 μm)及均一分散的球状晶体(直径为16 μm); 在60 r/min转速下晶化3 h即可得到高度分散的六边形柱状晶体(六边形直径约5~8 μm); 提高转速至100和140 r/min时仅需晶化1 h即可得到六边形柱状晶体. 通过考察体系水硅比(H₂O/Si摩尔比)的影响, 确定最佳的水硅比为70, 此条件下所得晶相为纯相且分子筛的分散度最好. 综上可知, 相较于静态晶化, 动态晶化不仅从形貌上改善了晶体的分散度, 通过缩短晶化时间、 降低晶化转速也提高了SAPO-5分子筛的晶化效率. 本文采用较小的水硅比(H₂O/Si摩尔比为70)、 较低的模板剂用量在非醋酸体系下合成了SAPO-5分子筛, 为SAPO-5分子筛的合成提供了一条更简单、 经济的路线.



不同草酸/钙摩尔比条件下草酸钙晶体的生长及对HK-2细胞的毒性

刘虹,邹国均,孙新园,欧阳健明

2020, 41(6):  1231-1242.  doi:10.7503/cjcu20190713

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研究了不同草酸/钙(Ox/Ca)摩尔比对CaOx晶体在损伤前后的人肾近曲小管上皮细胞(HK-2)表面的生长差异及形成的晶体对细胞的毒性差异. 实验结果表明, CaOx过饱和溶液对正常细胞和损伤细胞均会产生进一步的损伤, 导致细胞活力、 溶酶体的完整性和线粒体膜电位降低, 而细胞内活性氧(ROS)、 细胞骨架的紊乱程度、 磷酯酰丝氨酸(PS)外翻比例和骨桥蛋白(OPN)表达量均增加; 且随着过饱和溶液中Ox/Ca摩尔比的增加而损伤加重. 正常细胞主要诱导二水草酸钙(COD)晶体形成, 且COD的含量与Ox/Ca摩尔比成正相关. 损伤细胞表面主要生成一水草酸钙(COM), 且晶体的数量和聚集程度与Ox/Ca摩尔比成正相关. 相比于正常细胞, 损伤细胞诱导的晶体棱角更加尖锐, 其对细胞的损伤大于棱角圆钝的晶体. 实验结果还表明, 降低CaOx的过饱和度、 减小Ox/Ca摩尔比和修复受损伤的肾上皮细胞均有利于抑制CaOx结石形成.



分析化学

基于侧向磁泳的微流控芯片对两种磁性纳米球的同时分选

张作然, 张利, 张志凌

2020, 41(6):  1243-1251.  doi:10.7503/cjcu20200080

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基于磁性纳米球在微流控芯片上的侧向磁泳, 利用微流控芯片分选了不同磁响应性的磁球. 提出了包含磁性纳米球聚集与偏移的理论模型, 用于分析磁球在芯片上的侧向位移. 在理论分析的基础上设计了芯片系统, 使不同磁响应性的磁纳米球可以在芯片系统上依次被分选. 实验结果表明, 2种磁性纳米球的分选效率均可接受, 且实验操作简单; 磁响应性强的磁球可被完全分离, 这对于珍贵分析样品的分选很有价值. 该分选系统被成功用于同时分选样品中乙型肝炎病毒的DNA与丙型肝炎病毒的反转录DNA, 在生化分析中具有广阔的应用前景.



基于双色荧光传感器的癌细胞成像及microRNA定量检测

白翠婷, 岳仁叶, 罗列高, 马楠

2020, 41(6):  1252-1261.  doi:10.7503/cjcu20200026

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癌细胞中microRNA(miRNA)的灵敏成像对于疾病的诊断治疗具有重要意义, 其中miRNA-21通常在多种癌细胞中异常表达. 本文将DNA功能化的金纳米颗粒与发射波长分离的荧光染料FAM和Cy5.5修饰的DNA通过含有光控基团PC-linker的DNA4作为桥梁进行自组装, 构建了纳米传感器GDC. 将302 nm紫外光作为启动开关, 用其照射该体系时, Cy5.5修饰的DNA3被释放, 其荧光强度可作为内参比信号, 用于标定进入细胞的组装体含量; 细胞中miRNA-21作为催化分子, 与外加燃料Fuel DNA共同作用下可实现催化放大, FAM修饰的DNA2被释放且被猝灭的荧光信号得以恢复, 并作为检测信号. 通过2种荧光信号强度(FL)的检测及FL_FAM/FL_Cy5.5比值的计算, 达到定量分析细胞中miRNA含量的目的. 该体系可扣除因细胞内组装体含量不同造成的背景信号误差, 不仅能显著提高检测准确度, 还因存在催化循环而大大降低了检出限, 比传统方法至少降低了3个数量级. 该传感器的检出限为23.1 pmol/L, 通过定量计算得出HeLa细胞中miRNA的含量为0.0236 nmol/L.



物理化学

原子级分散Fe-N-C温和条件下选择性氧化催化特性

熊俊宇, 王姗姗, 许颜清, 胡长文

2020, 41(6):  1262-1268.  doi:10.7503/cjcu20200149

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采用非溶液法制备了原子级分散的Fe-N-C催化剂, 并用于硫醚和二级醇的选择性氧化. 研究结果表明, 这种原子级分散的Fe-N-C催化剂可在温和条件下选择性地将硫醚转化为亚砜, 而不会产生过度氧化的砜. 该工艺具有反应条件温和、 反应速度快、 收率高等优点; 该催化剂对二级醇氧化制酮反应具有较高的催化活性, 产率较高. 作为一种非均相催化剂, Fe-N-C催化剂循环使用5次后活性未见显著下降; 在实验结果和参考文献的基础上还提出了一种可能的自由基反应机理.



Au@PS纳米颗粒掺杂PDMS/(PVDF-TrFE)复合薄膜的制备及介电-疏水性能

张启龙, 姚丽琴, 朱志才, 张钊, 杨辉

2020, 41(6):  1269-1276.  doi:10.7503/cjcu20200102

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结合乳液聚合和还原法在250 nm的聚苯乙烯(PS)微球表面均匀负载了Au纳米颗粒. 通过溶液共混法, 使Au@PS纳米颗粒与聚二甲基硅氧烷(PDMS)/聚偏氟乙烯-三氟乙烯[P(VDF-TrFE)](质量比为2∶3)均匀混合, 制备出结构致密、 Au@PS均匀分布的微突起的复合薄膜. 研究了不同Au@PS纳米颗粒掺杂量对复合薄膜的结构、 熔融结晶行为和介电疏水特性的影响. 研究发现, Au@PS纳米颗粒的引入阻碍了P(VDF-TrFE)的β相的产生, 但对PDMS/P(VDF-TrFE)复合薄膜的化学健结构没有显著影响; 随着Au@PS纳米颗粒含量的增多, 复合薄膜结晶温度和玻璃化转化温度升高, 熔点略有降低. 由于界面极化和微电容效应协同作用, 掺杂Au@PS复合薄膜的介电常数有显著提升. PS球表面均匀负载的Au纳米颗粒减少了导电网络的构成, 使介电损耗维持在较低值. 掺杂5%(质量分数)Au@PS的复合薄膜介电常数达到22(100 Hz), 分别为纯PDMS和PDMS/P(VDF-TrFE)的8.8倍和3.14倍, 同时具有优异的疏水特性, 接触角达到112.31°.



供电子基团修饰对NNI-R系列分子光物理性质的影响

林桂锋,郭景富,何腾飞,任爱民

2020, 41(6):  1277-1286.  doi:10.7503/cjcu20200086

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设计了一系列具有不同供电子基团的N-苯基-1,8-萘二甲酰亚胺衍生物(NNI-R), 对它们在二氯甲烷和气相中的几何结构、 电子结构以及室温磷光性能进行了研究. 在二氯甲烷极性溶剂中, NNI-R系列分子的最低单重激发态(S₁)有2个异构体, 分别表现为局域激发(LE)和电荷转移激发(CT). 具有弱给电子体(R=OMe, OH)时的NNI-R分子, 其S₁态为LE结构, 给体和受体间二面角垂直, 其总能量远低于CT结构, 会抑制系间窜越(ISC)的发生, 不会发生磷光现象. 在气相下, NNI-R系列分子的S₁态只有一种稳定的CT结构, 该特征能显著抑制荧光发射, 并有效促进系间窜越, 使NNI-R系列分子的室温磷光发射成为一种可能.



镍铜合金立方体纳米晶的脉冲电沉积及电催化析氢性能

孙强强, 曹宝月, 周春生, 张国春, 王增林

2020, 41(6):  1287-1296.  doi:10.7503/cjcu20200082

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以泡沫镍(NF)为基体, 采用常规脉冲伏安法合成了独立分相的金属Ni, Cu为主晶相、 平均粒径为70 nm的规则立方体结构镍铜合金电催化剂(NiCu/NF). 在电催化析氢反应中, NiCu/NF表现出优良的催化活性和优异的催化稳定性, 在电流密度为10 mA/cm ²时, 在1.0 mol/L KOH溶液中需要的析氢过电位仅为86 mV, 催化24 h的电位波动仅为12 mV. 二级复合纳米立方体结构使NiCu/NF展现出15.5倍于空白NF的电化学活性面积(ECSA), 为电催化反应提供了大量催化活性位点, 也为电极表面的电荷传输、 物质传递提供了充足的通道; Cu的引入以及NiO/Ni异质结的形成改善了邻近Ni原子的活性, 使镍基材料本征析氢活性得以改善, 三者协同促进了NiCu/NF电催化活性的提升. NiCu/NF电极在析氢过程中遵循Volmer-Heyrovsky机理, 反应速率由电极表面吸附氢原子的电化学脱附过程决定.



催化剂表面Cu⁰含量对二氧化碳加氢合成C₂₊醇性能的影响

张维中,温月丽,宋镕鹏,王斌,张倩,黄伟

2020, 41(6):  1297-1305.  doi:10.7503/cjcu20200061

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通过在空气气氛下焙烧Cu@Fe-MIL-88B MOF材料制备了CuFe组分均匀分散的催化剂前驱物, 该前驱物经过不同温度下的预还原制得表面具有不同Cu和Fe价态分布的系列催化剂. 将所制备的催化剂用于固定床反应器上CO₂加氢合成C₂₊醇的性能研究, 并结合催化剂的X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 氮气吸附-脱附、 扫描电子显微镜(SEM) 和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征结果发现, 较高的还原温度增加了催化剂表面低价态的Cu和Fe的含量; 当还原温度为350 ℃时, 催化剂表面Cu⁰/(Cu⁺+Cu⁰)摩尔比为73.9%, 单质Fe摩尔分数为0.40%, 催化效果最好, CO₂转化率达到6.82%, 总醇选择性为39.4%, 其中C₂₊醇的摩尔比达到95.1%.



孔道有序排列高容量S@C复合电极材料的制备及电化学性能

白延群,王存国,李雪,樊文琪,宋鹏豪,顾圆春,刘法谦,刘光烨

2020, 41(6):  1306-1312.  doi:10.7503/cjcu20200055

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用氨水对木材进行预处理, 去除其中的木质素, 再经过高温碳化和活化处理, 得到孔道有序排列的多级孔径三维碳材料, 于150 ℃下熔融吸附硫, 得到高容量 S@C复合电极材料. 扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)、 拉曼光谱及表面吸附实验等测试结果表明, 该碳材料呈现各向异性多级孔径的三维结构, 孔道与树干生长方向平行有序排列; 经过KOH活化后的碳材料孔道内壁上出现较多微孔, 从而具有较大的孔容和比表面积. 以S@C复合材料作正极组装了锂/硫电池, 电化学性能测试结果表明, 电池首次放电比容量达1595 mA·h/g, 接近于硫电极材料的理论比容量1670 mA·h/g.



三种钢基疏水表面微观形貌的分形特征及其对润湿性的影响

蒋华义,刘梅,齐红媛,梁爱国,王玉龙,孙娜娜,武哲

2020, 41(6):  1313-1319.  doi:10.7503/cjcu20200050

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采用化学刻蚀与低表面能物质修饰相结合的方法, 通过调控刻蚀时间在304不锈钢、 X80管线钢和45#钢表面构造不同的微观形貌; 借助扫描电子显微镜采集不同材料表面的微观形貌, 并采用接触角测量仪测量其润湿性能; 应用Matlab软件编程计算分形参数. 结果表明, 3种材料构造的疏水表面均具有分形特征, 且最佳刻蚀时间为30 min, 此时多重分形谱子集维数最大值最靠左, 对应的奇异性指数最小, 表征表面微观形貌的分形维数也达到最大值; 分形维数与接触角线性拟合效果优良, 接触角随分形维数的增大而增大.



水热反应条件对多孔球状Bi₂WO₆光催化剂结构及性能的影响

王蕊,徐梅,谢家文,叶盛英,宋贤良

2020, 41(6):  1320-1328.  doi:10.7503/cjcu20200007

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采用水热法制备了Bi₂WO₆光催化剂, 考察了水热反应温度、 水热反应时间及前驱体溶液pH值等条件对其对乙烯可见光催化活性的影响, 并通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和比表面积分析等对催化剂的晶相组成、 微观形貌和光学性质等进行表征. 结果表明, 在水热反应温度为120 ℃、 水热反应时间为12 h、 前驱体溶液pH=0.5条件下, Bi₂WO₆光催化剂经过各向异性生长以及自组装奥斯特瓦尔德成熟(Ostwald ripening)过程, 形成由二维纳米薄片自组装的多孔微球状结构, 有效增大了与乙烯气体的接触面积, 禁带宽度降至2.86 eV, 可见光响应范围拓宽, 表现出优异的光催化性能, 在可见光下240 min内对乙烯的降解率达到13.69%.



纳米Al₂O₃包覆富锂锰基正极材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂的性能研究

陈良丹,邹伟,吴亮,夏凡杰,胡执一,李昱,苏宝连

2020, 41(6):  1329-1336.  doi:10.7503/cjcu20190719

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采用纳米三氧化二铝(Al₂O₃)对富锂锰基正极材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂进行表面均匀包覆, 并考察了最优纳米Al₂O₃包覆量下材料的电化学性能. 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)显示了纳米Al₂O₃对富锂锰基正极材料表面均匀包覆, X射线衍射分析(XRD)结果表明包覆后富锂材料依然具有良好的层状结构. 恒流充/放电循环测试发现, 包覆后的Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂材料的首次放电比容量为249.7 mA·h/g, 循环100次后的容量保持率为89.5%, 与未包覆的Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂材料相比, 容量保持率提升约13%. 循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)测试结果表明, 纳米Al₂O₃包覆可有效抑制材料极化, 降低界面阻抗和电荷转移阻抗, 进而提升富锂锰基正极材料的电化学性能.



单宁酸/两性离子改性油-水分离膜的制备及性能

彭新艳, 刘云鸿, 李嘉文, 冯乙胧, 王汉春

2020, 41(6):  1337-1344.  doi:10.7503/cjcu20190706

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以不锈钢网为基材, 利用单宁酸对不锈钢网进行表面预处理并功能化接枝两性离子基团, 制备了新型亲水和水下超疏油的单宁酸/两性离子改性油-水分离膜(TA-ZW-SSM). 利用X射线光电子能谱仪(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)及接触角测量仪等表征了其化学结构、 形态和润湿性. 研究结果表明, 两性离子基团通过化学键接枝在单宁酸预处理的不锈钢网表面. 油-水分离实验结果表明, 对于不同类型的油-水混合物, 本文制备的超亲水和水下超疏油特性的TA-ZW-SSM可实现重力驱动的高效油-水分离, 并具有较好的化学稳定性及再循环性.



La掺杂钛酸钙光催化剂在可见光下分解水制氢的影响因素

成荣敏,徐虹,单瑞平,詹从红

2020, 41(6):  1345-1351.  doi:10.7503/cjcu20190644

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以柠檬酸为络合剂, 采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型光催化剂Ca_0.99La_0.01TiO₃, 利用X射线衍射仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)等对光催化剂材料进行了表征, 并考察了N掺杂对光催化剂催化效果的影响, 探究了可见光条件下, Ca_0.99La_0.01TiO_3-xN_x在不同Pt负载量及不同种类牺牲剂中光催化分解水的产氢量, 并进行相关荧光猝灭分析. 结果表明, 在可见光条件下, Pt负载量为1%且掺杂N的钙钛矿光催化剂在Na₂SO₃/Na₂S作为牺牲剂时, 光催化分解水的产氢量最高.



有机碳源对LiTi₂(PO₄)₃/C复合水系负极性能的影响

张晨阳,文越华,赵鹏程,程杰,邱景义,孙艳芝

2020, 41(6):  1352-1361.  doi:10.7503/cjcu20190624

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采用喷雾干燥与高温煅烧相结合的方法制备了球形LiTi₂(PO₄)₃/C复合水系负极材料, 探讨了基于不同包覆机制的有机碳源和碳包覆量对LiTi₂(PO₄)₃/C复合负极电化学性能的影响. 结果表明, 碳包覆量过低时不足以阻止水的侵蚀, 而碳含量过高时锂离子扩散的阻力过大, 磷酸钛锂电极最优碳包覆质量分数为13%. 碳包覆的均匀性和包覆层厚度是影响电极性能的两个重要因素. 基于原位聚合包覆机制的聚多巴胺包覆磷酸钛锂颗粒最均匀, 碳化后微晶结构较好, 具有良好的电子导电性, 以聚多巴胺为碳源制备的LiTi₂(PO₄)₃/C复合负极性能最优.



双金属磷化物和杂原子共修饰碳材料的制备及电催化性能

金娥,宋开绪,崔丽莉

2020, 41(6):  1362-1369.  doi:10.7503/cjcu20190562

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以高含氮量的苯胺五聚体二羧酸为配体, 在预氧化的泡沫镍上通过溶剂热反应合成了Fe, Co金属有机框架材料Fe/Co-MOF, 再以Fe/Co-MOF为金属源和碳源, 经磷化后制备出一种新型的双金属(Fe, Co)和杂原子(N, P)共掺杂的碳材料Fe/Co/P-NPs. 通过扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜表征发现, Fe/Co/P-NPs由纳米粒子和纳米片组成, 并且形成Fe₂P和Co₂P两种晶体. 电化学测试结果表明, Fe/Co/P-NPs在析氢、 析氧及水电解中表现出了优异的多功能催化活性. 在1 mol/L KOH中, Fe/Co/P-NPs在10和100 mA/cm ²电流密度时的析氧过电位分别为270和300 mV, 均小于其它对比材料, 优于负载在泡沫镍上的RuO₂. 作为水电解双功能催化剂, Fe/Co/P-NPs仅需1.48 V的电位即可获得10 mA/cm ²的电流密度.



高分子化学

自支撑NH₂-MIL-125/聚噁二唑复合正渗透膜的制备及性能

何男, 刘威, 杨霞, 王宪泽, 崔晓春, 吴敬慧, 耿直

2020, 41(6):  1370-1377.  doi:10.7503/cjcu20190697

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合成了高强度亲水性含羧基聚噁二唑材料(POD-COOH)和含氨基金属有机框架材料(NH₂-MIL-125), 以NH₂-MIL-125为填料, 与POD-COOH基体材料进行溶液共混, 并通过溶液浇铸法制备系列新型自支撑复合正渗透膜, 研究NH₂-MIL-125的引入对复合正渗透膜结构和性能的影响. 研究结果表明, 所制备的系列复合正渗透膜均呈致密结构, 且随着NH₂-MIL-125含量的增加, 复合膜的表面亲水性增加、 电负性增强, 并保持良好的机械性能. 以去离子水为进料液, 1.5 mol/L硫酸钠溶液为汲取液, 对上述自支撑复合膜进行正渗透性能测试, 发现由于消除了传统正渗透膜支撑层的内浓差极化现象, 该新型复合正渗透膜在分离过程中具有优异的正渗透性能.



通过自由基抑制剂研究聚多巴胺的形成机理

王倩颖, 崔树勋

2020, 41(6):  1378-1383.  doi:10.7503/cjcu20190696

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利用自由基抑制剂二甲基亚砜(DMSO)与依达拉奉(Edaravone)研究了多巴胺(DA)聚合中可能存在的自由基聚合路径, 并考察了pH值对聚合过程的影响. 利用紫外-可见光谱跟踪了反应过程. 研究结果表明, DMSO和Edaravone均可抑制DA的聚合, 而且Edaravone的抑制作用更加显著. 研究结果表明, 自由基聚合路径存在于DA的聚合过程中. 实验还发现, DA的聚合速率随着pH值的升高而增大, 但不同pH值时溶液的最终外观基本一致.



材料化学

偶氮苯功能化的光响应共价有机框架材料

李闪闪, 赵文娟, 李辉, 方千荣

2020, 41(6):  1384-1390.  doi:10.7503/cjcu20200021

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通过后修饰的方法, 在共价有机框架(COFs)材料JUC-500的孔道中引入光敏性的偶氮苯小分子, 合成了具有光热刺激响应的共价有机框架材料JUC-501. 在紫外线和加热作用下, 孔道中的偶氮苯会发生可逆的顺-反异构变化, 对染料污染物甲基橙(MO)表现出优异的可逆吸附与释放性能.



紫外光辐射山茱萸水提液制备纳米银及生物活性

魏思敏,王英辉,唐志书,苏瑞,胡锦航,郭惠,李琛,蒋金涛,宋忠兴

2020, 41(6):  1391-1398.  doi:10.7503/cjcu20190721

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利用254 nm紫外光照射山茱萸水提液在室温下制备了纳米银, 并通过UV-Vis光谱检测其在410 nm附近的等离子体共振峰; 研究了溶液pH值、 料液比以及反应时间对还原反应的影响, 确定了纳米银的最优合成条件: pH=7.0, 料液比1∶1, 反应时间1 h. 通过X射线晶体衍射、 透射电子显微镜和激光粒度仪对纳米银的晶体结构、 粒径、 表面性质和形貌等进行表征发现, 在最优反应条件下制得的纳米银为面心立方结构, 呈近球形, 平均粒径(55.4±0.9) nm, 分散均匀, 表面带负电(-10.2 mV), 具有较高的稳定性. 生物活性研究结果表明, 制得的纳米银具有良好的抗氧化、 抗菌及抗癌活性. 当纳米银浓度为62.5 μg/mL时, 对DPPH自由基的清除率为70.0%; 对S. aureus和E. coli最低抑菌浓度分别为3.9和7.8 μg/mL; 对结直肠癌细胞HCT116和SW620的IC₅₀值分别为23.1和35.1 μg/mL.



磷腈-紫精聚合物的合成与电致变色性能

孙孟莹,吕景春,徐红,张琳萍,钟毅,陈支泽,隋晓锋,毛志平

2020, 41(6):  1399-1406.  doi:10.7503/cjcu20190541

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以六氯环三磷腈作为核心、 紫精为电致变色活性基, 合成了一种新型有机-无机杂化电致变色材料——六(1-乙基-4,4'-联吡啶-甲基苯氧基)环三磷腈(PHV ²⁺). 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)及核磁共振氢谱( ¹H NMR)表征了PHV ²⁺的结构. 优良的水溶性使得该化合物可以通过简单的方法构造一个以聚乙烯醇(PVA)为凝胶基质的电致变色水凝胶, 具有成本低廉及无毒害的优点. 以氟掺杂氧化锡(FTO)涂层玻璃作为电极材料, PHV ²⁺作为电致变色材料制备了PHV ²⁺/PVA/KCl电致变色器件(PHV ²⁺/PVA/KCl ECD). 该电致变色器件在2.1 V电压下由淡黄色变为紫色, 颜色变化明显, 并且该颜色变化可以循环500次; 器件在526 nm处的光学对比度达到62.19%. 良好的电致变色性质使该化合物在电致变色器件方面具有潜在应用价值.