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当期目录

    2020年 第41卷 第8期    刊出日期:2020-08-10
    目次
    庆祝《高等学校化学学报》复刊40周年专栏
    金属有机骨架薄膜用于小分子和离子的高效分离
    姜笑天, 尹琦, 刘天赋, 曹荣
    2020, 41(8):  1691-1707.  doi:10.7503/cjcu20200261
    摘要 ( 454 )   HTML ( 50)   PDF (1567KB) ( 355 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    综述了近几年金属有机骨架(MOF)薄膜在小分子和离子高效分离应用中的研究进展.MOF膜材料因具有结晶度良好、结构可设计、孔径可调和可功能化等特点,在分离领域展现出极大的潜在应用价值而受到广泛关注.鉴于近年来MOF膜材料在分离领域取得的巨大进展,对这一领域的前沿进展进行及时系统的总结,并对未来的发展趋势进行展望,具有重要的学术价值,也为科研工作者对MOF膜材料的研究提供了参考.本文首先总结了MOF膜的4种制备方法,包括LBL自组装法(液相外延和Langmuir-Blodgett沉积)、真空制备法(化学气相沉积和原子层沉积)、电化学沉积法和粉末沉积法;而后,详述了MOF膜在气体分离、液体分离及离子/质子传导等方面的应用;最后,总结了MOF膜材料领域当前存在的挑战及潜在解决途径,并对该领域的未来发展方向进行了展望.
    苯丙素苷Acteoside,Isoacteoside和Ligupurpuroside J的全合成
    胡志飞, 徐鹏, 魏炳成, 俞飚
    2020, 41(8):  1708-1720.  doi:10.7503/cjcu20200266
    摘要 ( 222 )   HTML ( 16)   PDF (850KB) ( 162 )  
    参考文献 | 补充材料 | 相关文章 | 多维度评价
    发展了一条合成苯丙素苷类化合物的通用路线,并依据此路线完成了苯丙素苷毛蕊花糖苷(Acteoside)和异毛蕊花糖苷(Isoacteoside)的全合成及紫茎女贞苷J(Ligupurpuroside J)的首次全合成.其中的关键步骤是应用金(Ⅰ)催化的鼠李糖邻炔基苯甲酸酯给体与多羟基裸露的2-苯乙基葡萄糖苷进行区域选择性糖苷化反应,成功构建天然苯丙素苷中常见的α-(1→3)糖苷键.该合成路线减少了保护基的使用,简洁高效.
    顺铂前药接枝修饰硫代DNA及其自组装靶向纳米药物研究
    任玉双, 郭园园, 刘学怡, 宋杰, 张川
    2020, 41(8):  1721-1730.  doi:10.7503/cjcu20200283
    摘要 ( 223 )   HTML ( 27)   PDF (1163KB) ( 196 )  
    参考文献 | 补充材料 | 相关文章 | 多维度评价
    选用具有良好生物相容性的硫代修饰嵌段核酸为载体,将其非硫代修饰部分设计为靶向MUC-1蛋白的核酸适配体序列,同时在其硫代修饰部分通过硫代磷酸酯基团(Phosphorothioate,PS)接枝修饰四价顺铂前药,制备了两亲性核酸-顺铂前药缀合物MUC-1/PODNA-b-(PSDNA-g-Pt),并进一步自组装成类似球形核酸(Spherical nucleic acid,SNA)的含铂靶向纳米药物(MUC-1/Pt-SNAs).结果表明,该纳米药物递送体系载药率高、形貌稳定、分散性好,能够高效靶向MUC-1蛋白过表达的MCF-7乳腺癌细胞,并在体内外实验中表现出优异的抗肿瘤效果和极低的毒副作用.
    研究论文:无机化学
    氨基化树枝状介孔二氧化硅固定葡萄糖氧化酶用于检测葡萄糖
    王欢, 所金泉, 王春艳, 王润伟
    2020, 41(8):  1731-1738.  doi:10.7503/cjcu20200146
    摘要 ( 205 )   HTML ( 15)   PDF (700KB) ( 158 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以三乙胺为碱源合成了树枝状介孔二氧化硅纳米粒子(DMSNs),并用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)进行氨基修饰合成了氨基化树枝状介孔二氧化硅纳米粒子(DMSNs-NH2),将其用于葡萄糖氧化酶(GOD)的固定化研究.采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪、氮气吸附仪及热重分析仪对固定化GOD(DMSNs-NH2-GOD)进行了表征,测定了其活性及蛋白载量.结果表明,固定化GOD的直径约为200 nm,形状均一,呈分散的球形微粒;在最佳固定条件下,蛋白载量达225 mg/g,酶活性达215 U/mg;固定化GOD检测葡萄糖的最低检测限为0.0014 mg/mL.利用固定化GOD检测了血清和饮料中的葡萄糖,重复使用36次以上其相对酶活性仍剩余80%.该方法操作方便、准确度高,提高了酶的pH稳定性、热稳定性及重复使用性,降低了检测成本.
    室温下快速合成超小Fe3+掺杂BiF3纳米粒子
    冷稚华, 李相一
    2020, 41(8):  1739-1744.  doi:10.7503/cjcu20200137
    摘要 ( 110 )   HTML ( 8)   PDF (739KB) ( 98 )  
    参考文献 | 补充材料 | 相关文章 | 多维度评价
    室温下快速合成了Fe3+掺杂的BiF3超小纳米粒子,只需要反应1 min,较小的Fe3+离子即可替代BiF3晶格中较大的Bi3+离子.随着Fe3+掺杂量的增加,BiF3:Fe3+纳米粒子的粒径不断减小,当Fe3+的掺杂量达到0.119时,可以得到尺寸约为6.9 nm的Fe3+掺杂BiF3超小纳米粒子.此外,Fe3+离子的掺杂使BiF3:Fe3+-x样品的能带结构发生了显著变化.制备的Fe3+掺杂BiF3超小纳米粒子在光催化剂和荧光材料方面具有潜在的应用价值.
    平面型乙醇快速响应气敏传感器的制备
    宁湫洋, 李万程
    2020, 41(8):  1745-1752.  doi:10.7503/cjcu20200110
    摘要 ( 217 )   HTML ( 9)   PDF (701KB) ( 89 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    采用水热法合成了纳米In2O3颗粒,将其旋涂于陶瓷基片上经氮化处理获得InN基片,再对InN基片进行氧化,合成出气敏材料并在一种微型平面电极片上制备了传感器件.采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)等手段对材料的形貌、组成进行了表征与分析,结果表明,最终获得了松枝状结构的InN-In2O3纳米复合材料.对器件的气敏性能进行了测试,发现基于此材料制备的平面型气敏传感器对乙醇气体具有良好的气敏性能:检测浓度为1.025 mg/m3(500 ppb)的乙醇蒸汽的灵敏度可达18;检测2.05 mg/m3(1 ppm)的乙醇的响应-恢复时间最快仅为1 s;最佳工作温度低,仅为50℃.
    无溶剂热处理固相转化法简易制备沸石咪唑酯骨架材料
    徐伟, 王积超, 施广用, CHAEMCHUEN Somboon
    2020, 41(8):  1753-1759.  doi:10.7503/cjcu20200010
    摘要 ( 122 )   HTML ( 5)   PDF (507KB) ( 74 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    设计开发了一种无需溶剂,通过热处理固相转化制备沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)的简易方法.该方法无需溶剂及其它预处理,只需将金属源与有机配体固相混合后于低温(200℃)热处理即可实现多孔晶体材料的制备.所合成材料H-ZIF-67为具有方纳石拓扑结构的纳米晶体,与传统方式合成的ZIFs材料一致.粉末X射线衍射(PXRD)分析结果表明产物的晶体结构与标准ZIFs谱图一致.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附分析、热重分析(TGA)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段对合成的材料进行了表征,发现H-ZIF-67材料具有与ZIFs材料类似的特性.该方法经济、高效,摒弃了传统方法合成ZIFs材料周期长、处理过程复杂的弊端,为ZIFs材料的量产提供了新思路.
    分析化学
    一种用于核酸绝对定量检测的高鲁棒性液滴式数字PCR芯片
    彭伙, 高则航, 廖承悦, 王晓冬, 周洪波, 赵建龙
    2020, 41(8):  1760-1767.  doi:10.7503/cjcu20200308
    摘要 ( 84 )   HTML ( 8)   PDF (770KB) ( 56 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为满足液滴式数字聚合酶链式反应(PCR)技术对扩增反应过程中稳定保存液滴以及反应后高效检测的核心需求,构建了一种具有过滤气泡和增强荧光信号功能的液滴式数字聚合酶链式反应芯片.该芯片可在10 min内产生20多万个半径约为21 μm的液滴.利用“玻璃天花板”的方式构建了独立于芯片主体材料的液滴收集腔,为液滴提供稳定的保存与反应环境;还构建了过滤结构,可有效过滤混入液相中的空气,提高芯片鲁棒性.同时,在液滴收集腔中引入反射层,增强荧光信号,使单个视野荧光成像时间缩短约40%,提高了检测效率.利用该芯片定量检测EGFR基因第21号外显子,检测信号与DNA浓度在101~105 copies/μL范围内呈现良好的线性关系(R2=0.998).该方案在载玻片大小的芯片上实现了液滴产生、PCR扩增和荧光信号读取,并具有较高的鲁棒性与检测效率,在核酸检测等方面具有应用潜力.
    苯并噻嗪衍生物功能化的碳点用于检测银杏叶茶中的槲皮素
    颜范勇, 孙中慧, 庞纪平, 江英霞, 陈圆
    2020, 41(8):  1768-1775.  doi:10.7503/cjcu20200248
    摘要 ( 85 )   HTML ( 11)   PDF (1064KB) ( 63 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以柠檬酸和乙二胺为原料,通过一步水热法合成了表面富含羧基的荧光碳点(CDs),经酰胺化偶联反应将苯并噻嗪衍生物(BT)修饰到CDs表面制得探针CDs-BT.采用透射电子显微镜、X射线光电子能谱、荧光光谱、紫外-可见吸收光谱和红外光谱对CDs-BT的结构和性质进行了表征;并将其用于快速、选择性检测槲皮素(QCT).通过中心复合设计和响应曲面法评估并优化了检测过程中的操作参数,结果表明,在最佳操作条件下,对QCT检测的线性范围为2~22 μmol/L,检出限为0.717 μmol/L.研究表明,QCT对CDs-BT的荧光猝灭机理为静态猝灭.CDs-BT可用于银杏叶茶中QCT的检测,回收率为97.4%~101.6%.
    基于金属卟啉2DMOFs仿酶催化的过氧化氢比色法检测
    谢兴钰, 赵雅香, 赵莉芝, 李日舜, 吴迪昊, 叶卉, 辛清萍, 李泓, 张玉忠
    2020, 41(8):  1776-1784.  doi:10.7503/cjcu20200183
    摘要 ( 136 )   HTML ( 11)   PDF (949KB) ( 88 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以四(4-羧苯基)铁卟啉(FeTCPP)作为有机配体,铜离子作为金属节点,利用溶剂热法制备了双金属Cu-FeTCPP金属有机骨架(MOFs)材料,并采用表面活性剂辅助法合成了二维纳米片(Cu-FeTCPP 2DMOFs).该纳米片呈超薄的纳米结构,与三维块体结构(3DMOFs)相比具有更大的比表面积.基于Cu-FeTCPP 2DMOFs的仿酶特性,将其用于催化过氧化氢(H2O2)氧化底物3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)显色,根据显色产物吸光度与H2O2浓度之间的正比关系实现了对H2O2的测定.经稳态动力学分析发现,底物相同时该纳米片的米氏常数Km均比Cu-FeTCPP 3DMOFs的Km小,表明纳米片与底物之间有更好的亲和力,这归因于二维结构大的比表面积和较多易接近的活性位点.基于Cu-FeTCPP 2DMOFs构建的比色检测方法在优化条件下对H2O2的线性检测范围为3~1000 μmol/L,检出限为2.08 μmol/L,在水体中H2O2的检测方面具有良好的应用前景.
    有机化学
    高选择性检测Hg2+的喹啉酮衍生物荧光探针的合成及应用
    张成路, 孙越冬, 王静, 何钰, 张彦鹏, 张璐, 宋府璐
    2020, 41(8):  1785-1791.  doi:10.7503/cjcu20200156
    摘要 ( 120 )   HTML ( 13)   PDF (730KB) ( 100 )  
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    设计合成了一种以喹啉酮为荧光团,具有新型结构的荧光探针(E)-N-(4-甲基-2-氧代-1,2-二氢喹啉-7-基)-3-(3-苯基-[1,2,4]三唑[3,4-b][1,3,4]噻二唑-6-基)丙烯酰胺(MNT).研究结果表明,MNT可通过不饱和酰胺键异构化后与Hg2+配位,从而产生显著的荧光猝灭.1,2,4-三唑[3,4-b]-1,3,4-噻二唑缺电子的特征有助于提高猝灭效果的同时,能提供与Hg2+配位的杂原子.MNT探针对Hg2+具有高选择性、较高的量子产率和较强的抗干扰性,检测限为6.35×10-8 mol/L,响应时间25 s.进一步研究发现,MNT在pH=4~13范围内均能特异性检测Hg2+.基于核磁滴定实验结果推测了该探针荧光检测Hg2+的机理,并由Job’s曲线确定了MNT与Hg2+之间的配位比为2:1.MNT在实际水样中的应用结果表明其可作为检测Hg2+的荧光探针.
    超临界二氧化碳中亚胺类共价有机骨架材料COF-LZU1的合成与表征
    王洋, 王思迪, 唐韶坤
    2020, 41(8):  1792-1800.  doi:10.7503/cjcu20200185
    摘要 ( 195 )   HTML ( 17)   PDF (1044KB) ( 137 )  
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    研究了超临界流体技术在共价有机骨架材料(COF)合成中的应用,以均苯三甲醛和对苯二胺为原料,N,N-二甲基甲酰胺为共溶剂,醋酸为催化剂,在超临界二氧化碳(scCO2)中合成了亚胺类共价有机骨架材料COF-LZU1.考察了共溶剂、反应温度、反应压力、反应时间、醋酸含量和反应物摩尔比对COF-LZU1材料的晶体结构和微观形貌的影响.实验结果表明,反应温度的升高有利于提高scCO2的传质速率及增加反应物在scCO2中的溶解度,从而促进反应的进行;反应时间的延长有利于晶体的成熟和结晶度的提高;醋酸不仅是反应催化剂,还具有形貌导向剂的作用,通过改变醋酸用量分别获得了球状、块状和棒状形貌的COF-LZU1;反应物中对苯二胺含量过高会干扰反应过程中醛基与氨基的有序结合,导致结晶度的降低以及形貌规整程度的下降.在反应温度为60℃,反应压力为20 MPa,反应时间为6 h,均苯三甲醛与对苯二胺摩尔比为1:1.5,醋酸(3 mol/L)与N,N-二甲基甲酰胺体积比为1:1的条件下,制备的COF-LZU1呈现截面直径为80 nm的纳米棒形貌,具有良好的结晶度和优异的热稳定性,热分解温度高达550℃.本文首次在超临界环境中制备了COFs材料,为COFs的绿色合成提供了新途径.
    物理化学
    尖晶石型高熵氧化物的制备和电化学性能
    项厚政, 谢鸿翔, 李文超, 刘晓磊, 冒爱琴, 俞海云
    2020, 41(8):  1801-1809.  doi:10.7503/cjcu20200263
    摘要 ( 212 )   HTML ( 9)   PDF (1104KB) ( 153 )  
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    采用溶液燃烧法制备了化学组成均一的尖晶石型(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2M0.23O4(M=Co,Zn,Mg)高熵氧化物(HEOs)纳米晶粉体,并将3种高熵氧化物用作锂离子电池负极材料,研究了活性过渡金属Co和Zn阳离子与非活性Mg阳离子对电化学性能的影响.结果表明,由于具有高构型熵稳定的晶体结构,3种高熵氧化物均表现出优异的循环稳定性,其中含有非活性Mg离子的高熵氧化物(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Mg0.23O4不仅具有更高的初始比容量(1300 mA·h/g)和倍率性能(在3 A/g电流密度下比容量约为450 mA·h/g),且在循环500次后Li+的扩散系数为其它2种高熵氧化物的3倍以上.(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Mg0.23O4电化学性能提高的原因是非活性Mg离子不仅避免了锂化过程中活性物质的团聚,还提高了锂离子的扩散系数.
    硫化物固态电解质Li10GeP2S12与锂金属间界面稳定性的改善研究
    周墨林, 蒋欣, 易婷, 杨向光, 张一波
    2020, 41(8):  1810-1817.  doi:10.7503/cjcu20200252
    摘要 ( 95 )   HTML ( 5)   PDF (861KB) ( 62 )  
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    通过N-丁基-N-甲基哌啶双(氟磺酰)亚胺盐离子液体和双(氟磺酰)亚胺锂盐修饰了Li|Li10GeP2S12界面,并研究了界面的改性效果.研究结果表明,在界面处原位生成一层致密的固体电解质界面膜(SEI),具有一定流变性的离子液体可渗透到Li10GeP2S12晶粒内部;在0.1 mA/cm2的电流密度下,界面改性后的Li|Li10GeP2S12|Li对称电池可稳定循环1500 h以上,极化电压仅为30 mV.在2.5~3.6 V电压范围内,Li|Li10GeP2S12|LiFePO4电池在0.2C倍率下充放电循环的首次放电比容量为148.1 mA·h/g,库仑效率为95.8%,经过30次循环后容量保持率为90.1%.
    Co-Al催化剂在环氧丙醇加氢制备1,3-丙二醇中的应用
    蔡中顺, 朱子慧, 潘菁, 孙妍妍, 习玲玲, 侯昭胤
    2020, 41(8):  1818-1825.  doi:10.7503/cjcu20200236
    摘要 ( 97 )   HTML ( 11)   PDF (819KB) ( 71 )  
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    以Co-Al水滑石为前驱体,经高温焙烧和H2还原得到了系列可用于环氧丙醇加氢制备1,3-丙二醇(1,3-PDO)的Cox/Al2O3催化剂.研究结果表明,Co2/Al2O3催化剂具有最好的活性、产物选择性及良好的稳定性,在80℃,2 MPa H2下反应5 h后,环氧丙醇的转化率为99.8%,1,3-PDO的收率高达68.0%;不仅高于采用相同方法制备的Ni2/Al2O3和Cu2/Al2O3催化剂,也高于Al2O3负载的Pt,Pd和Ru催化剂.研究发现活性中心Co与Al2O3载体的酸性位点之间的协同作用可能是影响催化剂的活性及1,3-PDO选择性的重要因素.
    磁性碱木素胺稳定的Ru纳米粒子催化α-蒎烯加氢反应
    陈祥云, 朱本强, 袁冰, 于凤丽, 解从霞, 于世涛
    2020, 41(8):  1826-1835.  doi:10.7503/cjcu20200232
    摘要 ( 59 )   HTML ( 5)   PDF (1039KB) ( 43 )  
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    通过Mannich反应在碱木素结构中引入胺源,再结合共沉淀法制备了包裹Fe3O4磁核的稳定金属粒子的碱木素胺载体,并进一步构建了催化可再生资源α-蒎烯加氢反应的Ru纳米粒子催化剂.通过元素分析、粉末X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱、透射电子显微镜、热重分析和X射线光电子能谱等方法对该催化剂进行表征.结果表明,碱木素中的苯环和含氧基团均对金属粒子有稳定作用,但胺源的引入可更加有效地稳定金属粒子.经过对催化剂制备工艺、木质素类型、胺源类型和胺源含量的筛选,得到活性最优的催化剂Fe3O4@0.8ALN1-Ru,Ru负载量为1.92 mmol/g,Ru粒子粒径为(2.1±0.5)nm.该催化剂在nα-蒎烯)/n(Ru)=65.8,1 MPa H2条件下70℃催化1 mL α-蒎烯加氢反应2 h,可获得99.64%的α-蒎烯转化率和96.52%的顺式蒎烷选择性,并表现出良好的重复使用稳定性.
    还原氧化石墨烯负载零价铁的合成及对TNT废水处理
    陈砚田, 郄晗彤, 张胤杰, 周彩吉, 谭笑, 林爱军
    2020, 41(8):  1836-1842.  doi:10.7503/cjcu20200198
    摘要 ( 97 )   HTML ( 8)   PDF (685KB) ( 55 )  
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    选取比表面积大且导电性能优良的还原氧化石墨烯(rGO)作为支撑材料,负载还原性强但极易团聚的纳米零价铁(nZVI),制得还原氧化石墨烯负载零价铁(nZVI/rGO)复合材料.通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)与X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对零价铁的负载情况、材料表面微观形貌与反应前后nZVI/rGO材料表面铁元素的含量与组成进行表征.考察了溶液初始pH值、材料投加量和理论零价铁负载量等因素对nZVI/rGO去除2,4,6-三硝基甲苯(TNT)的影响,研究了nZVI/rGO材料去除TNT的反应机理.通过正交实验可知,nZVI/rGO对含TNT废水的处理在较宽的反应条件范围内都可达到处理要求,在理论零价铁的负载量为3.0 g/g rGO,溶液初始pH为6,材料投加量为40 g/L时效果最佳,可将废水中TNT处理到检出限0.1 mg/L以下.
    铜,硫掺杂对铁氮碳氧还原催化剂性能的提升作用
    王跃民, 孟庆磊, 王显, 葛君杰, 刘长鹏, 邢巍
    2020, 41(8):  1843-1849.  doi:10.7503/cjcu20200155
    摘要 ( 115 )   HTML ( 8)   PDF (711KB) ( 68 )  
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    采用FeCl3·6H2O,Cu(NO32·3H2O,KSCN,氧化BP-2000和三聚氰胺分别作为铁源、铜源、硫源、碳源和氮源,制备了一系列非贵金属氧还原电催化剂.通过透射电子显微镜、X射线粉末衍射、X射线光电子能谱和电感耦合等离子体原子发射光谱等表征了催化剂的形貌和结构,并通过旋转圆盘和旋转环盘测试研究了催化剂的性能,分析了铜,硫掺杂对于催化剂性能的提升作用.结果表明,与铜掺杂相比,硫掺杂能更大幅度地提高催化剂的周转率(TOF),并有效降低过氧化氢产率;同时铜,硫双掺杂的催化剂具有更高的TOF和更低的过氧化氢产率.
    α-Fe2O3/石墨烯水凝胶复合材料的自组装制备及电化学性能
    张卫国, 范松华, 王宏智, 姚素薇
    2020, 41(8):  1850-1858.  doi:10.7503/cjcu20200153
    摘要 ( 165 )   HTML ( 5)   PDF (734KB) ( 104 )  
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    采用水热法自组装合成超薄α-Fe2O3/还原氧化石墨烯水凝胶(3DGH)复合材料.复合材料的物性表征和电化学测试结果表明,α-Fe2O3/3DGH材料呈三维多孔结构,直径约100 nm的α-Fe2O3颗粒均匀生长在还原氧化石墨烯片层上;通过调节复合材料中Fe3+的负载量,可实现α-Fe2O3颗粒的可控生长,粒径为200~30 nm;作为超级电容器的电极材料,α-Fe2O3粒径为100 nm左右时,铁负载量为40%的α-Fe2O3/3DGH复合材料具有最大的比电容(750.8 F/g,1 A/g)和循环稳定性(在10 A/g电流密度下,充放电5000次后比电容保持率为81.9%),高于纯α-Fe2O3材料的比电容(251.6 F/g,1 A/g)和循环稳定性(充放电5000次后比电容保持率为43.8%).
    锌离子电池正极材料V2O5的储能机理和容量衰减原因
    黄永烽, 黄文婷, 刘文宝, 刘岳峰, 刘伟, 徐成俊
    2020, 41(8):  1859-1865.  doi:10.7503/cjcu20200093
    摘要 ( 155 )   HTML ( 7)   PDF (771KB) ( 75 )  
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    采用水热法结合热处理制备了具有高结晶性的V2O5,利用X射线衍射仪、球差校正扫描透射电子显微镜和扫描电子显微镜对V2O5的物相和形貌进行了表征,发现制备的V2O5择优取向生长并且具有良好的结晶性.电化学测试结果表明,以V2O5为正极材料的电池在电流密度为0.5 A/g下首次放电比容量约为340 mA·h/g.在电流密度为5 A/g下电池的首次放电比容量为170 mA·h/g,并且循环100次后衰减为50 mA·h/g.对不同放电态的V2O5正极材料的物相进行了分析,得出了V2O5正极材料在充放电过程中发生了锌离子和质子共嵌入(脱出)的反应机理;V2O5正极材料在充放电过程中发生的非晶化和副产物碱式硫酸锌的生成是导致以V2O5作为水系锌离子电池正极材料的电池系统发生容量衰减的主要原因.
    含羟基磷灰石纳米线复合夹层的高性能锂硫电池
    李锐, 孙晓刚, 邹婧怡, 何强
    2020, 41(8):  1866-1872.  doi:10.7503/cjcu20200012
    摘要 ( 93 )   HTML ( 10)   PDF (773KB) ( 80 )  
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    通过水热合成法制备羟基磷灰石[Ca5(PO43(OH)]纳米线(HN),并与多壁碳纳米管(MWCNTs)导电纸形成层次交联的新型羟基磷灰石纳米线复合(HN/CNT)夹层.利用扫描电子显微电镜、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等对材料的形貌与结构进行表征.电化学测试结果表明,含HN/CNT夹层的锂硫电池在1C倍率下循环200次后放电比容量仍保持在871 mA · h/g,每次循环衰减率仅为0.031%.
    高分子化学
    聚合温度对负载型Ziegler-Natta催化剂催化丁二烯-异戊二烯共聚合的影响
    张俊英, 彭伟, 陈子威, 贺爱华
    2020, 41(8):  1873-1880.  doi:10.7503/cjcu20200163
    摘要 ( 59 )   HTML ( 4)   PDF (533KB) ( 31 )  
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    非均相TiCl4/MgCl2-AlR3型Ziegler-Natta(非均相Z-N)催化剂是聚烯烃工业最重要的催化剂,经烷基铝活化的非均相Z-N催化剂具有复杂的活性中心结构,改变聚合温度、聚合时间、烷基铝种类及浓度等均会影响活性中心结构与催化性能.本文研究了不同聚合温度下TiCl4/MgCl2-AlEt3(三乙基铝)催化丁二烯(Bd)和异戊二烯(Ip)的共聚合动力学,研究发现,随着聚合时间的延长,聚合活性先升高然后降低,在50℃聚合活性最高.采用核磁共振波谱(1H NMR)、紫外荧光定硫仪和凝胶渗透色谱(GPC)研究了共聚物的微观结构、活性中心数和分子量及其分布,发现随着聚合时间的延长及聚合温度的升高,活性中心数、共聚物中反式-1,4-结构、分子量及分子量分布均发生不同规律的变化.本文研究结果可为进一步理解非均相Z-N催化剂在不同聚合温度下催化共轭二烯烃聚合的动力学及其关键影响因素提供参考.
    生物基超韧聚乳酸复合材料的制备与性能
    夏艺玮, 王光鑫, 冯玉林, 胡跃鑫, 赵桂艳
    2020, 41(8):  1881-1887.  doi:10.7503/cjcu20200157
    摘要 ( 91 )   HTML ( 11)   PDF (731KB) ( 76 )  
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    采用来源于可再生资源的聚醚酰胺弹性体(PEBA)增韧聚乳酸(PLA)制备超韧聚乳酸(PLA/PEBA-GMA)复合材料.为了提高PEBA与PLA之间的相容性,选择极性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、共接枝单体乙烯基吡咯烷酮(NVP)及引发剂过氧化二异丙苯(DCP)对PEBA进行接枝改性制备PEBA-GMA.研究了接枝单体组分的用量(m/g)对PLA/PEBA-GMA复合材料性能的影响.研究发现,随着接枝单体组分用量的提高,复合材料的缺口冲击强度逐渐增大,当接枝单体组分GMA,NVP和DCP的用量分别为2.5,2.5和0.25 g时,复合材料的冲击强度高达88.6 kJ/m2,断裂伸长率为164.1%.研究表明,在熔融共混过程中,聚乳酸的端基(—OH和—COOH)与PEBA-GMA上环氧基团发生反应,有效改善两相间的界面相容性,随着接枝单体组分比例的提高,分散相PEBA-GMA的粒子尺寸逐渐减小且分布均匀.
    注压成型仿生纳米结构聚丙烯表面的冷凝微水滴动态行为
    安越, 黄汉雄
    2020, 41(8):  1888-1895.  doi:10.7503/cjcu20200105
    摘要 ( 55 )   HTML ( 3)   PDF (893KB) ( 31 )  
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    选择2种锥形纳米孔结构参数不同的阳极氧化铝(AAO)作为模板,利用注射压缩成型(ICM)技术将AAO模板中的纳米孔结构复制到聚丙烯(PP)表面上,在复制的PP表面上形成了致密且规则排列的锥形纳米柱阵列结构.该结构是一种仿生蝉翼纳米结构.在纳米柱结构的润湿状态能量比和顶部直径与中心间距之比(分别约为0.46和0.26)均明显较小的PP复制物表面,冷凝微水滴呈明亮的球状;在没有外力作用下,冷凝微水滴可通过频繁地合并、跳跃从该表面上移除,表面不断更新,即该表面具有明显的冷凝微水滴自移除(CMDSR)功能,使表面上覆盖的冷凝微水滴维持明显较低的量,而且冷凝微水滴维持较小的直径(不超过40 μm).该CMDSR功能是在未经低表面能修饰的情况下获得的.研究结果表明,利用ICM技术可快速、批量制备具有CMDSR功能的超疏水高分子材料.
    材料化学
    脂质体封端CsPbX3(X=Cl,Br,I)纳米晶体的制备及在发光二极管中的应用
    王婷婷, 雷宇涵, 林宇娟, 黄加玲, 刘翠娥, 郑凤英, 李顺兴
    2020, 41(8):  1896-1902.  doi:10.7503/cjcu20200182
    摘要 ( 106 )   HTML ( 6)   PDF (604KB) ( 57 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以脂质体充当表面封端配体修饰合成后的CsPbX3纳米晶体.封端CsPbX3纳米晶能保持原始形状和粒径大小,相对量子产率提升至(100±3)%,发射光谱在411~626 nm范围内可调.将其存储于空气(温度25℃,相对湿度50%)中150 d仍保持立方晶型.以DOPC-CsPbBr3为颜色转换器可制造显色指数高达91.2的白色发光二极管,应用前景广阔.
    盐诱导金纳米粒子自组装和沉降制备具有宽波段吸收特性的黑金
    张梦瑶, 余仁鹏, 韩梅, 刘建芳, 李末霞, 胡家文, 田中群
    2020, 41(8):  1903-1907.  doi:10.7503/cjcu20200181
    摘要 ( 127 )   HTML ( 8)   PDF (500KB) ( 54 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    通过向金溶胶中加入无机盐诱导金纳米粒子自组装,并自然沉降金纳米粒子组装体得到黑金薄膜.研究结果表明,该黑金薄膜在400~1600 nm的宽带范围内表现出很强的吸收能力(>80%),在400~800 nm的可见范围内能达到94%,表现出高光热转换能力和宽波段的高表面增强拉曼散射(SERS)活性.
    Cu12Sb4S13量子点的光照增强阻变性能
    王志青, 陈彬彬, 沈杰, 陈文, 刘曰利, 龚少康, 周静
    2020, 41(8):  1908-1916.  doi:10.7503/cjcu20200166
    摘要 ( 110 )   HTML ( 5)   PDF (767KB) ( 41 )  
    参考文献 | 补充材料 | 相关文章 | 多维度评价
    采用热注入法制备了粒径为7.9 nm的Cu12Sb4S13量子点(CAS QDs),并利用旋涂法在室温下制备了结构为FTO/CAS QDs/Au(其中FTO为导电玻璃)的阻变存储器(RRAM).在光照条件下,该三明治结构的RRAM呈现典型的双极性阻变开关特征,具有-0.38 V/0.42 V的低工作电压和105的高阻变开关比,并表现出优异的数据保持性和耐久性.在持续工作1.4×106 s和经过104次快速读取后,器件阻变性能变化率小于0.1%.在光照和电场共同作用下,S2-导电通道的形成与破坏和FTO/CAS QDs界面肖特基势垒高度的调制是FTO/CAS QDs/Au在高阻态与低阻态之间转变的原因.