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2020年 第41卷 第12期    刊出日期：2020-12-10

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高等学校化学学报2020年第41卷第12期封面和目次

2020, 41(12):  0-8. 

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高等学校化学学报2020年第41卷(1~12期)学科分类目次

2020, 41(12):  1-12. 

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庆祝《高等学校化学学报》复刊40周年专栏

异质中空结构微纳材料的构建

沈明辉, 魏延泽, 徐楠, 王祖民, 杨乃亮, 于然波, 王丹

2020, 41(12):  2561-2576.  doi:10.7503/cjcu20200708

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异质中空结构是指壳层由不同成分组成的空心微纳结构. 通过对异质中空结构的表面性质和传质过程进行调控, 可以调控经过中空结构的物质及能量. 目前, 异质中空结构在太阳能转化、 气体传感、 电化学储能和药物运输等领域展示出了优异的性能, 对异质中空结构的设计与构建已成为新型多功能先进材料研究的前沿领域. 本文总结了异质中空结构的种类、 特征和性能优势, 重点描述了各类异质中空结构的制备方法, 并探讨了异质中空结构微纳材料面临的挑战及发展趋势.



稀土-钛氧簇合物的研究进展

李观俊, 龙腊生, 孔祥建, 郑兰荪

2020, 41(12):  2577-2586.  doi:10.7503/cjcu20200414

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稀土-钛氧簇合物作为团簇化学的一个新分支, 不但结合了稀土和钛离子的特性, 而且由于二者的协同效应而表现出优异的光、 电、 磁和催化性能.本文综合评述了不同配体稀土-钛氧簇合物的合成与结构, 介绍了稀土-钛氧簇合物的代表性成果, 并对其合成策略和发展前景进行了总结和展望.



重组酶聚合酶扩增:扩增原理及性能分析

李显明, 郑婷, 高露, 李峰, 侯贤灯, 吴鹏

2020, 41(12):  2587-2597.  doi:10.7503/cjcu20200592

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脱氧核糖核酸(DNA)放大技术对于核酸检测(NAT)至关重要. 聚合酶链式反应(PCR)虽然是核酸检测的基准扩增技术, 但其主要适用于条件较好的中心实验室. 重组酶聚合酶扩增(RPA)是一种非常有潜力的等温扩增技术, 对仪器设备依赖性小, 适用于资源贫乏地区. 因此, 该技术在核酸检测时不受实验场所限制, 非常适合即时检测(POCT). 作为一种正在快速发展的扩增技术, RPA也存在阻碍其进一步发展的缺陷. 本文对RPA的扩增原理和扩增性能进行了总结, 重点讨论了对扩增性能至关重要的引物重组和ATP动态平衡调控过程, 并概述了RPA存在的缺陷和潜在的解决方向.



质谱技术在反应监测中的发展和应用

艾万鹏, 宋诗瑶, 白玉, 刘虎威

2020, 41(12):  2598-2609.  doi:10.7503/cjcu20200505

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质谱因具有分辨率高、 灵敏度好、 响应快速以及结构鉴定能力强等特点, 近年来在反应监测研究领域应用广泛. 本文介绍了基于质谱的经典在线直接采样实时监测方案; 综合评述了常压质谱离子化技术在反应监测领域的发展和应用, 主要包括基于常压质谱的快反应监测、 微滴加速在长时间反应研究中的应用, 以及其它常压质谱在反应监测中的应用; 并对质谱在反应监测研究领域面临的挑战和发展趋势进行了总结和展望.



频域空间密度矩阵重正化群的研究进展

姜童, 任佳骏, 帅志刚

2020, 41(12):  2610-2628.  doi:10.7503/cjcu20200767

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密度矩阵重正化群(DMRG)作为低维强关联体系中电子结构计算的强有力方法被广泛熟知, 并被迅速地应用于量子化学, 不仅在电子结构计算中发挥重要作用, 同时也在近几年迅速地成为复杂体系量子动力学计算的重要方法. 在DMRG框架中, 衍生出了一系列计算动态响应性质的有效方法, 并得到了广泛应用. 本文简述了DMRG的基本理论, 其矩阵乘积态(MPS)表示有效地扩展了该方法的应用范围. 重点介绍了基于线性响应理论的动态DMRG, 在频率空间求解系统在零温以及有限温度下响应性质的算法, 并介绍其在电子关联问题和电子-声子关联问题中的应用, 最后展望了该领域的未来发展方向.



基于镓铟合金电极的单分子层电输运研究进展

刘天硕, 龙世川, 姚志轶, 师佳, 杨扬, 洪文晶

2020, 41(12):  2629-2637.  doi:10.7503/cjcu20200725

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有机分子层的电输运特性是分子电子学研究的重要问题. 镓铟合金电极技术具有成结率高、 可靠性好及操作简便等优点, 近年来已成为测量单分子层电输运的常用表征手段. 本文介绍了镓铟合金电极技术的基本原理及测试方法, 综述了该技术所带来的一些前沿成果, 并对其目前存在的优势、 缺点及未来发展前景进行了分析.



聚合物抗污涂层的研究进展

王大贵, 陈雅捷, 简琦, 高鹏程, 夏帆

2020, 41(12):  2638-2647.  doi:10.7503/cjcu20200396

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构筑聚合物抗污涂层表面是解决生物污损的有效策略. 聚合物具有耐酸碱性和易于功能化及表面修饰等优点, 聚合物抗污涂层在降低生物污损对材料的影响和减少经济损失中发挥着重要作用. 本文综合评述了聚合物抗污涂层的各种研究策略和研究进展, 介绍了相关新型聚合物抗污涂层的成果, 并展望了该领域面临的挑战.



核酸适体在癌症诊疗中的研究进展

董倩, 李兆倩, 彭天欢, 陈卓, 谭蔚泓

2020, 41(12):  2648-2657.  doi:10.7503/cjcu20200436

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核酸适体是通过体外筛选技术得到的可特异性结合靶标分子的单链寡核苷酸分子探针, 其表现出与抗体相当或更优异的特异性和亲和力, 且具有靶标范围广、 免疫原性低、 易于精准制备和修饰及设计灵活可控等优势. 为癌症的早期筛查、 诊断及靶向治疗提供了全新的分子工具, 在癌症诊疗领域获得了广泛的关注与应用. 本文聚焦核酸适体在癌症诊断及治疗中的应用, 对近年来取得的研究进展进行了系统性总结, 并对未来发展方向及前景进行了展望.



邻近标记方法表征细胞-细胞相互作用

马维绎, 刘士博, 陈鹏

2020, 41(12):  2658-2666.  doi:10.7503/cjcu20200371

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细胞-细胞相互作用在多种生理过程中有重要意义, 针对这些相互作用的研究是化学与生命科学交叉领域的前沿热点. 基于对酶的功能改造、 定向进化和精准的时空调控, 酶介导的邻近标记方法在分析细胞-细胞相互作用方面具有广泛的应用前景. 本文重点描述了现有邻近标记方法的原理、 效果、 优缺点及潜在应用.



具有高气态碘吸附的二维介孔共价有机框架

徐国杰, 常建红, 方千荣

2020, 41(12):  2667-2672.  doi:10.7503/cjcu20200624

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合成了一种新型的二维介孔共价有机框架(COF)材料JUC-573. 粉末X射线衍射、 氮气吸附-脱附和热重等表征结果表明合成的COF材料具有高结晶度、 高比表面积以及良好的热稳定性. 在333 K、 常压条件下, 该材料表现出优异的碘吸附能力, 且吸附量高达4.15 g/g. 这是由于在JUC-573中规则定向的垂直一维介孔孔道能够有效地避免碘吸附后的堵塞, 从而优化了材料的吸附能力. JUC-573可多次循环用于气态碘的捕获且保持几乎不变的吸附量.



三氟乙酸增强的解吸电喷雾电离质谱成像用于脂质空间分布研究

王晓群, 黄光明

2020, 41(12):  2673-2680.  doi:10.7503/cjcu20200448

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将三氟乙酸添加到解吸电喷雾电离质谱的喷雾溶剂中, 提高了对脂质的成像检测能力, 使小鼠脑组织切片中能检测到的脂质种类从59种提高到71种. 此外, 该方法还可以促进脂质的质子化峰的形成并抑制钠和钾加合物的形成, 有利于简化谱图解析过程并实现更好的定量分析. 利用该方法实现了小鼠脑组织切片上多种脂质的空间相关性研究, 为探索脂质间潜在的代谢途径提供了新手段, 在神经学、 临床等领域具有巨大的应用前景.



Ga改性Ga/ZSM-5分子筛的结构、 性质及其催化丙烷芳构化的固体核磁共振波谱研究

赵星岭, 齐国栋, 王强, 褚月英, 高伟, 李申慧, 徐君, 邓风

2020, 41(12):  2681-2689.  doi:10.7503/cjcu20200474

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采用不同的方法制备了一系列Ga改性的ZSM-5分子筛催化剂, 通过固体核磁共振波谱(ssNMR)技术对催化剂的结构和酸性进行了表征, 并考察了其催化丙烷芳构化的性能. 结合⁷¹Ga NMR、 吸附三甲基磷(TMP)探针分子的一维³¹P 和二维(2D)¹H-³¹P HETCOR NMR实验, 发现物理混合法制备的Ga₂O₃/ZSM-5样品只含有具有较弱Lewis酸性的Ga₂O₃物种, 浸渍法制备的Ga/ZSM-5-ox和浸渍后还原再氧化法制备的Ga/ZSM-5-redo 2种样品上主要以高分散的氧化镓和阳离子Ga物种为主, 而离子交换法制备的Ga/ZSM-5-IE样品上Ga主要以阳离子Ga物种的形式存在, 高分散的氧化镓和阳离子Ga物种都具有更强的Lewis酸性. Ga/ZSM-5分子筛催化丙烷芳构化反应的结果表明, Ga物种与酸性明显影响催化剂的芳构化性能, 丙烷的转化率和芳烃的选择性顺序为 Ga/ZSM-5-IE>Ga/ZSM-5-redox>Ga/ZSM-5-ox>Ga₂O₃/ZSM-5>H-ZSM-5. 2D ¹H-³¹P HETCOR NMR实验结果表明, Ga/ZSM-5催化剂上产生的Br?nsted酸和Lewis酸(阳离子以及高分散Ga物种)的协同作用提高了分子筛的催化反应活性.



综合评述

单原子催化剂的生物医学应用

袁中文, 贺利贞, 陈填烽

2020, 41(12):  2690-2709.  doi:10.7503/cjcu20200388

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单原子催化剂(SACs)具有100%的原子利用率及充分暴露的原子金属活性位点, 其催化活性和选择性更具优势, 已广泛应用在化学、 能源及环境等领域. 近年来, SACs在生物医学领域也引起了广泛关注. 本文综述了SACs在肿瘤治疗、 抗菌、 抗氧化和生物传感等生物医学领域的应用及研究进展, 并简要总结了SACs未来应用的挑战和机遇, 为合理设计多性能的SACs提供了可行策略.



无机化学

CVD法制备Sn掺杂MFI分子筛膜及其对乙醇/水体系的分离性能

彭莉, 吴政奇, 王兴, 王博轩, 顾学红

2020, 41(12):  2710-2716.  doi:10.7503/cjcu20200465

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采用化学气相沉积(CVD)法对MFI分子筛膜进行Sn掺杂, 制备了一种Sn-MFI分子筛膜, 并研究了其渗透汽化分离乙醇/水体系的性能. XRD, ²⁹Si NMR, UV-Vis及分离实验结果表明, 采用CVD法在将Sn引入MFI膜时, 膜层结构基本得到保持, Sn可以进入分子筛骨架, 有效地减少了膜表面的硅羟基缺陷, 提高了膜分离乙醇/水体系时的稳定性. 在SnCl₄用量为3 mL、 修饰时间为1 h时, 所得到的Sn-MFI分子筛膜的渗透汽化分离性能最佳, 并可在60 ℃下分离5%(质量分数)乙醇/水混合物时保持良好的稳定性. 在经过连续50 h渗透气化分离后, 其渗透通量仅从1.52 kg·m^-2·h^-1下降至1.38 kg·m^-2·h^-1, 分离因子从18下降至16.



含有三苯胺-三唑双极性单元的橙红光阳离子型铱(Ⅲ)配合物的合成及在LEDs中的应用

陈秋宏, 叶艳春, 任孟然, 王凯民, 唐怀军, 汪正良, 周强

2020, 41(12):  2717-2724.  doi:10.7503/cjcu20200384

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以2-萘基吡啶(npy)为主配体, N,N-二苯基-4-[4-苯基-5-(吡啶-2-基)-4H-1,2,4-三唑-3-基]苯胺(DPPTA)为辅助配体, 合成了含有三苯胺-三唑双极性结构单元的橙红光阳离子型有机铱(Ⅲ)配合物[(npy)₂Ir(DPPTA)]PF₆. 该配合物的热分解温度高达345 ℃, 从20 ℃升温到100 ℃时, 相对发光强度衰减28.0%, 发光颜色稳定. 其所含的双极性结构单元使其能有效地吸收GaN芯片的蓝光(λ_em,max=455 nm), 进而可被蓝光高效激发. 以GaN蓝光芯片作为激发光源, [(npy)₂Ir(DPPTA)]PF₆为下转换发光材料, 可以制得橙红光LEDs; 进一步与黄光材料Y₃Al₅O₁₂∶Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)联用, 可以制得高效的中性白光和暖白光LEDs.



辅助配体调控的荧光Cd-MOFs: 乙酰丙酮的荧光增强和Cr(Ⅵ)的荧光猝灭

咸国轩, 于玉娥, 陈玉倩, 万小雨, 王素娜, 卢静

2020, 41(12):  2725-2735.  doi:10.7503/cjcu20200364

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将柔性苄氨基三羧酸配体5-(3-羧基-4-甲氧基苄氨基)间苯二甲酸(H₃L)与硝酸镉和不同含氮配体在溶剂热条件下反应, 制得了配合物{[Cd(HL)(bpea)·H₂O]·H₂O·DMF}_n(1)、 {[Cd(HL)(bpp)·H₂O]·2H₂O·DMF}_n(2)和 {[Cd(HL)(dmbpy)]·DMF}_n(3)[bpea=bis(4-pyridyl)ethane; bpp=1,3-bis(4-pyridyl)propane; dmbpy=5,5′-dimethyl-2,2′-bipyridine]. 3个配合物分别表现出有趣的2D→2D穿插结构和一维带状结构. 荧光性质测试结果表明, 所有配合物的荧光均可被Cr₂O₇^2?猝灭, 而在乙酰丙酮的DMF溶液中, 只有配合物1表现出明显的荧光增强. 羧酸配体的柔性、 含氮配体的类型和结构可以调控配合物的结构和荧光性能.



分析化学

多肽荧光传感器检测铜离子

阿丽, 王勇

2020, 41(12):  2736-2741.  doi:10.7503/cjcu20200447

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基于铜离子对罗丹明B标记的多肽的荧光猝灭作用, 构建了一种用于铜离子检测的荧光传感器. 利用共振光散射分析、 紫外-可见吸收光谱、 荧光寿命测试和圆二色光谱研究了铜离子检测的传感机理, 发现铜离子的加入诱导多肽结构发生变化而使罗丹明B荧光团彼此靠近, 从而导致铜离子与多肽之间发生聚集诱导荧光猝灭. 实验结果表明, 该传感器检测铜离子的线性范围为5×10^?4~1×10^?2 μmol/L和0.1~7 μmol/L, 检出限为0.29 nmol/L, 且拥有良好的选择性, 能用于湖水样品中铜离子的检测.



基于SERS纳米探针的细胞内硝基还原酶检测

郑有为, 田菲, 张倩, 徐迪, 杨国海, 渠陆陆

2020, 41(12):  2742-2748.  doi:10.7503/cjcu20200346

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在缺氧的肿瘤细胞内, 硝基还原酶(NTR)通常过表达且其含量高低与缺氧程度呈正相关, 因此开发高选择性检测NTR的方法对早期肿瘤诊断至关重要. 本文通过修饰对硝基苯硫酚(p?NTP)到金纳米粒子(Au NPs)表面构建了一种表面增强拉曼散射(SERS)探针. 在缺氧条件下, 以还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)作为电子供体, NTR可催化还原芳香硝基为芳香胺, 导致纳米探针的SERS光谱发生变化, 从而实现NTR的高选择性检测, 检出限低至18 ng/mL. 该探针毒性低、 生物兼容性好, 可用于缺氧条件下A549细胞内的NTR分析, 为肿瘤细胞的缺氧现象评估提供了一种有效的策略.



有机化学

微波辅助无催化剂高效串联环化合成吡啶[2,3⁃d]嘧啶衍生物

林俊洁, 王爽, 李伟强, 崔鑫, 黄超

2020, 41(12):  2749-2758.  doi:10.7503/cjcu20200563

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建立了一种吡啶[2,3-d]嘧啶类化合物的高效合成方法. 以α,β?不饱和酮类化合物和1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶为原料, 在微波辅助无催化剂条件下, 于5~15 min内高效串联环化合成了28个具有分子多样性的吡啶[2,3-d]嘧啶类化合物, 其中21个化合物未见文献报道. 该方法具有原料简单易得、 高效绿色、 成键效率高及后处理简单等优点.



含1,2,4,5-四取代苯基的吡唑-4-甲酰胺类化合物的设计、 合成及生物活性

董心睿, 夏喆, 王桢学, 边强, 李华斌

2020, 41(12):  2759-2765.  doi:10.7503/cjcu20200462

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通过活性亚结构拼接的方法, 设计合成了一系列含四取代苯基的吡唑-4-甲酰胺类化合物, 所有化合物的结构均通过高分辨质谱（HRMS）和核磁共振氢谱（¹H NMR）确证. 生物活性测试结果表明, 部分化合物对苹果纹轮病菌、 水稻纹枯病菌、 油菜菌核病菌和黄瓜灰霉病菌表现出较好的杀菌活性. 化合物5c表现出较广的杀菌谱, 在浓度为50 μg/mL时对苹果纹轮病菌的抑制活性高达95.5%. 初步构效关系分析发现, 吡唑环N取代基为甲基或叔丁基时, 化合物表现出较好的活性; 含并环结构的化合物5′杀菌活性低于含单个苯环的化合 物5; 苯环取代基R²为低于4个碳的脂肪链时, 化合物杀菌活性更高.



胺基膦钌卡宾化合物的合成及催化烯烃复分解反应

王晋宇, 柳春丽, 陈延辉

2020, 41(12):  2766-2773.  doi:10.7503/cjcu20200420

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合成并表征了一类含新型胺基膦配体的Grubbs二代型钌卡宾烯烃复分解催化剂[RuCl₂(H₂IMes)·(R¹HNPR²₂)(=CHPh)], 采用核磁共振波谱和单晶X射线衍射确定了催化剂的结构. 在室温条件下, 以N,N-二烯丙基-对甲苯磺酰胺的关环复分解反应(RCM)为模型, 考察了不同胺基膦配体对钌卡宾催化反应速率的影响. 结果表明, G2?1表现出最佳的催化活性. 通过底物研究发现, G2?1催化剂(摩尔分数, 1%)对双端烯及多端烯的RCM反应具有较好的活性和官能团适应性, 产物收率均>95%; G2?1催化剂同样适用于同(异)端烯底物的交叉复分解反应(CM), 其催化苯乙烯与3-苯氧基丙烯的CM反应时产物收率高达92%.



物理化学

无电沉积硼化镍材料对水氧化的电催化性能

姜媛媛, 李伯语, 逯一中, 吴同舜, 韩冬雪

2020, 41(12):  2774-2780.  doi:10.7503/cjcu20200667

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通过无电沉积/化学镀的方法分别制得石墨烯(Graphene)、 镍网(Ni foam, NF)、 钛网(Ti mesh, TM)、 碳布(Carbon cloth, CC)负载的硼化镍材料. 其中在石墨烯基底上生长的硼化镍层由规则的纳米颗粒构成, 且均匀致密. 对几种材料在碱性条件下(1.0 mol/L KOH电解质中)的水氧化电催化性能进行了研究, 结果表明, 石墨烯基底上生长的硼化镍材料(NiB_x/graphene)具有最佳的水氧化电催化性能. 电流密度达到10 mA/cm²时的过电位仅为277 mV, 相应的Tafel斜率为57 mV/dec. 对石墨烯负载的硼化镍材料进行烧结, 测得过电位为330 mV, 与未烧结的样品相比电催化活性下降. 该方法所制的石墨烯负载的硼化镍材料兼具高电催化活性和稳定性, 为低成本、 高效率的水氧化非贵金属电催化剂的制备提供了新思路.



线性响应和两种态特定方法模拟AF350电子跃迁的溶剂效应

毕婷君, 王繁, 王治钒

2020, 41(12):  2781-2787.  doi:10.7503/cjcu20200546

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在极化连续模型框架下比较了线性响应与两种不同态特定方法计算的溶液中Alexa Fluor 350(AF350)分子激发能和光谱移动值的差异. AF350的第一激发态S0→S1电子跃迁属于π→π^*跃迁, 主要对应于最高占据分子轨道(HOMO)到最低空轨道(LUMO)的跃迁. 该分子激发态偶极矩大于基态偶极矩, 激发态时溶质溶剂相互作用比基态时更强, 随着溶剂极性增大, 会发生光谱红移的现象. 与实验值相比, 线性响应和两种态特定方法均高估了激发能, 其中以IBSF(Improta-Barone-Scalmani-Frisch)方法得到的激发能最小, 矫正的基态反应场方法(cGSRF)得到的激发能最大. 对于光谱移动值, 3种方法与实验值相比都偏小, 线性响应方法(LR)计算出的误差最大, 而IBSF方法得到的结果与实验值最吻合, 是预测溶液中AF350分子激发能和光谱移动值最准确的方法. 对比了Marcus传统理论和基于约束平衡的非平衡溶剂化理论的结果, 发现后者得到的激发能和光谱移动值更接近于实验值.



Au/Pt纳米柱阵列电极的制备及光电催化氧化甲醇性能

孙维鑫, 刘佳, 王家正, 张益妙, 金磊, 周剑章, 杨防祖, 吴德印, 田中群

2020, 41(12):  2788-2795.  doi:10.7503/cjcu20200512

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利用纳米压印、 电沉积和气相沉积方法构筑了有序均一的Au及Au/Pt纳米柱阵列电极. 通过反射光谱观测到580和660 nm附近的特征吸收谱峰, 并基于有限元电磁场(FEM)理论模拟, 确定其表面等离激元共振(SPR)性质分别对应于纳米柱柱顶的电偶极模式(584 nm)、 电四极模式(638 nm)以及表面等离激元极化子(666 nm). 制备的等离激元纳米柱电极用于甲醇光电催化氧化反应时, SPR效应能显著地增强甲醇的电催化氧化电流. 当表面负载2 nm的金属Pt时, 光电催化氧化甲醇活性最高, 光照使氧化电流增加, 同时甲醇的氧化峰电位随光强的增加逐渐负移, 证明SPR弛豫产生的热空穴参与到光电协同甲醇氧化中. 在恒电流甲醇氧化实验中, 光照使表面氧化反应时间延长6倍, 减小了CO的毒化, 证明SPR对于电极表面产生一定的清洁作用.



TiO₂-PTPAT纳米核/壳结构复合膜的制备及电致变色性能

欧阳密, 陈璐, 胡旭明, 李裕文, 戴大程, 屠袁波, 白茹, 吕晓静, 张诚

2020, 41(12):  2796-2803.  doi:10.7503/cjcu20200455

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通过水热法在氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃基底上制备了垂直生长的二氧化钛(TiO₂)纳米棒阵列, 以TiO₂纳米棒阵列为模板采用电化学聚合法, 原位制备了TiO₂-聚三[2-(4-噻吩)苯]胺(PTPAT)纳米核/壳结构的复合薄膜, 相比于纯PTPAT薄膜, TiO₂-PTPAT复合薄膜显示出更好的电致变色(EC)性能. PTPAT薄膜在600 nm波长下的对比度为28%, 在1100 nm波长下的对比度为60%, 其褪色时间为3.86 s, 着色时间为5.52 s; TiO₂- PTPAT复合薄膜在600 nm波长下的对比度为43%, 在1100 nm波长下的对比度为79%, 其褪色时间为3.35 s, 着色时间为4.43 s, 表明核/壳复合结构薄膜的光学对比度和响应时间性能更加优异. 将PTPAT薄膜和TiO₂-PTPAT复合薄膜作为电致变色层组装成固态EC器件, 基于复合薄膜的器件具有更好的循环稳定性和更高的耐受电压. 复合薄膜在保持PTPAT薄膜原有的EC性能的基础上, 由于有序生长的纳米阵列结构的引入增加了薄膜的比表面积, 为电致变色过程中离子的掺杂和脱掺杂提供了更多有序通道, 从而加快了离子扩散速度. TiO₂阵列的引入也改善了聚合物薄膜与透明导电电极之间的界面结合情况, 从而提升了器件的稳定性.



瓶状InN-In₂O₃纳米复合材料的制备及增强的甲醛气敏性能

宁湫洋, 冯微, 吴国光

2020, 41(12):  2804-2812.  doi:10.7503/cjcu20200336

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采用溶胶-凝胶法制备了In₂O₃纳米粉体, 通入NH₃进行反应得到了中间产物InN基底材料, 再通过原位氧化过程最终获得了InN-In₂O₃纳米复合材料, 并利用X射线衍射仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱仪(XPS)等对所制备材料的组成、 形貌及结构等进行了表征测试. 结果表明, 该纳米复合材料呈瓶状结构. 气敏性能测试结果表明, 其在较低工作温度(75 ℃)下对甲醛气体的检出限可低至ppb级(1 ppb=1.3 μg/m³), 具有灵敏度较高(对0.13 mg/m³即100 ppb甲醛的灵敏度为12)、 响应时间较短(2 s)以及选择性和稳定性较强的优良性能. 在湿度对传感器灵敏度的影响测试中, 由于甲醛的水溶特性, 随着湿度的变化, 传感器的灵敏度发生变化. 在低甲醛浓度时湿度的变化对灵敏度的影响较大, 高浓度时影响反而较小.



MFI型分子筛膜的两段变温合成及对二甲苯异构体的分离性能

夏敦焰, 彭莉, 吴政奇, 王林之, 贾逸民, 张春, 顾学红

2020, 41(12):  2813-2821.  doi:10.7503/cjcu20200327

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分别采用恒温和变温两种方法在氧化铝支撑体上原位制备了MFI型分子筛膜. 恒温法合成的MFI型分子筛膜晶体颗粒较大, 在高温脱除模板剂时会形成较大的缺陷, 没有对二甲苯/邻二甲苯(PX/OX)分离性能. 变温法合成的MFI型分子筛膜晶体在a, b方向尺寸较小, 在高温脱除模板时不会形成较大缺陷, 对PX/OX有良好的分离性能, 在300 ℃下, PX/OX分离因子高达42, PX的渗透性为9.57×10^-9 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1. 采用低温臭氧脱除模板剂能够有效减小分子筛晶体热收缩产生的应力, 提高MFI型分子筛膜的分离性能. 两种方法合成的分子筛膜在低温臭氧的条件下脱除模板剂后, 都具有PX/OX分离性能, 其中变温法合成的分子筛膜PX/OX分离因子高达76, PX的渗透性为1.02×10^-8 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1.



高分子化学

温度/pH响应性MPEG-b-PCL/PNVCL-b-PCL共聚物复合胶束的制备及载药性质

张萌, 王绍森, 辛宇豪, 刘学, 吴秋华, 张国林

2020, 41(12):  2822-2831.  doi:10.7503/cjcu20200378

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以基于亚胺键的嵌段共聚物为构筑单元的温度/pH响应性共聚物复合胶束(CMs), 由于具有亚胺键和核-壳-冠结构, 表现出较高的灵敏度和稳定性. 以聚乙二醇单甲醚(MPEG)、 N-乙烯基己内酰胺(NVCL)和ε-己内酯(ε-CL)为原料, 分别制备了端醛基聚乙二醇单甲醚(MPEG-CHO)、 端醛基聚N-乙烯基己内酰胺(PNVCL-CHO)和端氨基聚己内酯(H₂N-PCL), 利用希夫碱反应, 进一步制备了基于亚胺键的聚乙二醇单甲醚-b-聚己内酯(MPEG-b-PCL)和聚N-乙烯基己内酰胺-b-聚己内酯(PNVCL-b-PCL)嵌段共聚物, 对共聚物结构进行了确认. 以MPEG-b-PCL和PNVCL-b-PCL为构筑单元, 制备了共聚物复合胶束, 研究了复合胶束对阿霉素的包载、 释放性质和细胞毒性等. 研究结果表明, 室温下MPEG-b-PCL和PNVCL-b-PCL能够在水中自组装形成以PCL为核、 MPEG和PNVCL为混合壳的共聚物复合胶束, 在生理温度下, 温敏性PNVCL链段发生相变塌缩在PCL核表面, 能够防止药物扩散释放, 亲水性MPEG链段形成可控通道. 药物体外释放结果表明, 在弱酸性环境中, 亚胺键能够断裂, 胶束被破坏, 促进药物的释放, 噻唑蓝(MTT)实验表明, 复合胶束的细胞毒性较低.



高聚合度聚磷酸铵中特征磷的³¹P核磁共振分析

刘宜娜, 杨荣杰, HUWeiguo, 李定华

2020, 41(12):  2832-2837.  doi:10.7503/cjcu20200365

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采用一维³¹P核磁共振(³¹P NMR)、 二维J分解谱(J-resolved)和扩散核磁(³¹P DOSY)等方法, 研究了高聚合度聚磷酸铵(APP)和多聚磷酸盐的特征磷及其偶合常数. 研究表明, 多聚磷酸盐及其中所含的二聚磷酸盐端基磷分别呈双峰和单峰特征, 多聚磷酸盐自旋偶合裂分的端基磷共振峰的偶合常数为19.4 Hz. APP中含有小分子二聚磷酸铵和正磷酸铵, 用³¹P NMR定量表征APP聚合度时需排除二聚体端基磷峰的面积. 在100 ℃水中溶解APP制备的APP水溶液中, 部分高聚合度APP发生断链, 中间磷共振峰处出现短链APP的磷共振峰.



有机小分子对聚丙烯光氧老化的传染作用

刘璇, 刘昊雨, 李一枫, 赵皎宏, 杨睿

2020, 41(12):  2838-2844.  doi:10.7503/cjcu20200350

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以聚丙烯(PP)为研究对象, 选择代表典型小分子降解产物结构的酸、 酯、 醛、 酮和醇类共18种模型小分子, 研究有机小分子对PP光氧老化的传染作用. 研究发现, 所有的小分子都能不同程度地加速PP的光氧老化. 其中, 酸类、 醛类和酮类小分子的加速作用较强, 酯类和醇类小分子的加速作用较弱. 进一步研究了丙酮和乙酸对PP光氧老化的作用机理. 结果表明, 丙酮易光解产生甲基自由基, 通过引发PP氧化的方式加速其老化进程; 乙酸不具备引发能力, 通过催化氢过氧化物分解的方式促进PP中氧化产物的产生和积累.



基于半互穿聚合物网络的高温质子交换膜的制备

梁敏慧, 王鹏, 李宏斌, 李天洋, 曹凯悦, 彭金武, 刘振超, 刘佰军

2020, 41(12):  2845-2850.  doi:10.7503/cjcu20200348

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通过构筑基于含不饱和双键的磺化聚芳醚酮(Allyl-SPAEK)与芳醚型聚苯并咪唑(PBI)的半互穿聚合 物网络(IPN), 获得综合性能优异的可用于高温质子交换膜燃料电池的PBI/Allyl-SPAEK复合膜材料. 在对 Allyl-SPAEK和PBI的分子进行设计和合成的基础上, 采用溶液共混-浇铸方法, 基于UV辐照交联, 获得了由丙烯基生成的共价键和咪唑基-磺酸基形成的强酸碱相互作用组成的IPN新体系, 并系统研究了新型复合膜的热、 机械性能和质子传导率. 结果表明, 具有PBI/Allyl-SPAEK半互穿聚合物网络的复合膜具有较高的质子 传导率和力学性能, 在同等磷酸吸附水平和测试条件下优于PBI膜. 在磷酸吸附水平为13.0左右时, PBI/ Allyl-SPAEK复合膜的最大拉伸强度达到12.1 MPa, 杨氏模量达到131.5 MPa, 是同等磷酸吸附水平下 PBI 膜的2.04倍. 在200 ℃时, 两种PBI/Allyl-SPAEK复合膜的质子传导率均达到 200 mS/cm以上, 比PBI膜传导率提高了38%.



等规聚丙烯/聚丁烯-1釜内合金的结构与性能

马亚萍, 张宁, 郑伟平, 肖玮佳, 刘晨光, 贺爱华, 邵华锋

2020, 41(12):  2851-2860.  doi:10.7503/cjcu20200277

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高分子材料的组成、 组分分布及链结构与宏观性能紧密相关. 因此, 分析多组分釜内合金材料的链结构特点与性能之间的关系至关重要. 采用升温淋洗分级的方法对两种采用序贯两段聚合原位合成的等规聚丙烯/聚丁烯-1(iPP/iPB)釜内合金在-30 ℃~140 ℃温度范围进行分级, 采用核磁共振波谱仪、 傅里叶变换红外光谱仪、 差示扫描量热仪和凝胶渗透色谱仪等表征了级分的链结构及序列分布、 热行为、 分子量(M_w)及分子量分布(M_w/M_n)等. 结果表明iPP/iPB合金主要由5种级分组成, 高等规聚丁烯(iPB)为主要组分, 同时含有少量的丁烯-丙烯嵌段共聚物(PB-b-PP)和等规聚丙烯(iPP)等. 随淋洗温度升高, PB-b-PP级分中PP嵌段长度逐渐增加, PB嵌段长度逐渐减小; 在相同的淋洗温度, 合金B的嵌段共聚物级分中PP嵌段较长且结晶较完善; 合金B中iPB组分及嵌段共聚物组分含量较高, 使得合金B具有较高的拉伸强度、 弯曲强度、 优异的抗冲击性能、 较高的维卡软化温度及较快的晶型转变速率.