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2023年 第44卷 第6期    刊出日期：2023-06-10

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高等学校化学学报2023年第44卷第6期封面和目次

2023, 44(6):  1-6. 

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相关文章 | 多维度评价

综合评述

水凝胶基仿生离子通道及其智能离子传输

陈伟鹏, 孔祥玉, 闻利平

2023, 44(6):  20220772.  doi:10.7503/cjcu20220772

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离子可控传输是维持众多正常生理活动的重要基础, 而实现可控离子传输的关键是生命体系中的各类蛋白质离子通道. 受此启发, 科研工作者开发了一系列仿生智能离子通道, 实现了类似生命体中的可控离子传输. 其中, 基于水凝胶体系的离子通道由于其空间荷电性和三维互通特性, 展现出高离子选择性和高离子通量的优点. 同时, 水凝胶基离子通道的生物相容性、 可形变特性及稳定的离子储存特性, 使其成为智能离子传输领域的研究热点之一, 该类材料已被广泛应用于离子-电子电路、 医疗健康、 能源转化与存储以及资源与环境等领域. 本文主要从水凝胶基智能离子通道的构筑方法出发, 阐述了凝胶内部离子传输机制, 并对其在各领域的应用进行了总结, 最后对目前水凝胶基离子通道存在的问题及未来发展趋势进行了展望.



研究论文: 无机化学

一种酰胺基Cu-MOF的构筑与吸附性能研究

刘金露, 郭嘉禹, 华佳, 李光华, 施展, 冯守华

2023, 44(6):  20220746.  doi:10.7503/cjcu20220746

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利用无机铜盐与5-(异烟酰胺基)间苯二甲酸, 通过溶剂热合成法制备了一种新的金属有机骨架材料 [Cu(C₁₄H₇N₂O₅)]·5H₂O·DMF; 通过单晶X射线衍射(SCXRD)、 热重分析(TG)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)及气体吸附测试表征了该化合物的微观结构和基本物理化学性质. SCXRD分析结果表明, 该化合物具有由Kagome层状结构组成的三维结构; N₂等温吸附-脱附测试结果表明, 该化合物具有889.21 m²/g的BET比表面积和永久孔隙; 理想吸附溶液理论(IAST)计算结果表明, 该化合物对等摩尔CO₂/CH₄混合气体的分离比为5.52, 说明该化合物能够有效分离CO₂/CH₄混合气体.



天冬氨酸调控糖果状碳酸钙的仿生合成及性能

刘高远, 刘跃含, 赵丽娜, 郭玉鹏

2023, 44(6):  20220769.  doi:10.7503/cjcu20220769

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利用仿生合成原理, 选取天冬氨酸作为诱导剂, 采用沉淀反应法制备出糖果状球霰石型碳酸钙粒子, 并对其结构和性能进行了表征. 考察了反应温度、 诱导剂用量和反应时间等对碳酸钙粒子晶型和形貌的影响， 探讨了其反应原理. 结果表明, 所得碳酸钙粒子荧光性增强. 此方法对碳酸钙的仿生合成与改性研究具有一定的指导意义.



分析化学

近红外光谱用于低共熔溶剂中水结构的分析

王岩, 蔡文生, 邵学广

2023, 44(6):  20230017.  doi:10.7503/cjcu20230017

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采用近红外光谱技术研究了含水量（摩尔分数）在5%~95%范围内水结构对低共熔溶剂(DESs)的氢键网络结构的影响. 通过分析氯化胆碱与尿素混合后不同时间的近红外光谱, 发现了尿素—NH基团与氯化胆碱Cl^-相互作用的光谱信息, 表明DESs熔点降低的原因主要是NH···Cl^-氢键的形成. 通过分析不同含水量的DESs-水混合物的近红外光谱, 发现了水分子之间以及水分子与尿素中—NH和C=O基团相互作用的光谱信息, 表明水在DESs中主要以3种结构存在: 类大体积水、 与尿素C=O键合的水以及—NH分子间的桥连水. 类大体积水破坏DESs中NH···Cl^-, 使体系的稳定性降低, 而尿素—NH分子间的桥连水和与C=O键合的水使体系的稳定性增加. DESs中3种水结构的相对比例与含水量有关, 含水量在40%~80%既能有效降低体系的黏度, 又能维持DESs的性质.



壬基酚分子印迹二维光子晶体水凝胶传感器

王刚, 刘根起, 赵伶俐, 王越, 刘莉莎, 孙辰昕, 马晓燕

2023, 44(6):  20220757.  doi:10.7503/cjcu20220757

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以聚苯乙烯二维光子晶体为模板, 壬基酚(NP)为印迹分子, 甲醇为溶剂, 甲基丙烯酸为功能单体, 二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂(EGDMA), 2,2-二乙氧基苯乙酮(DEAP)为引发剂, 经紫外光引发聚合, 得到了可特异性识别壬基酚的分子印迹二维光子水凝胶传感器. 通过测量德拜衍射环直径(D)的变化(ΔD)来判断传感器的响应性能. 实验结果表明, 在壬基酚溶液中, 水凝胶的体积膨胀导致凝胶中光子晶体的粒子间距增大, 德拜衍射环直径减小. 随着溶液中NP的浓度从0增加到1×10^‒5 mol/L, 德拜衍射环的直径减小了8.0 mm, 相应的光子晶体的颗粒间距增加了25.1 nm. 在1×10^-13~1×10^-8 mol/L范围内, 德拜衍射环直径的变化与壬基酚浓度的对数值(lgc)呈线性关系, 制备的传感器检出限低至1×10^‒13 mol/L, 具有较高的灵敏度、 良好的特异性识别能力和稳定的可重复利用性, 并且可以实现对壬基酚的可视化检测.



肽适体修饰纳米孔道对L⁃精氨酸的灵敏检测

曹忠, 郭佩弦, 薛书蕾, 肖忠良, 谭淑琪, 亢璇, 冯泽猛, 印遇龙, 马天骥

2023, 44(6):  20220758.  doi:10.7503/cjcu20220758

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氨基酸是生命之源, 其中L⁃精氨酸(L⁃Arg)是生物体进行新陈代谢的一种重要氨基酸, 同时也是重要的肿瘤标志物之一. 因此， 开发高选择性的L⁃Arg检测方法在生物分析领域十分重要. 本文在Uniprot数据库29185个蛋白质序列中筛选出特异性结合L⁃Arg的多肽序列(序列为 CFGHIHEGY), 经ITC验证后, 将其作为识别元件固定在子弹形纳米孔道尖端表面. 在纳米空间限域效应下, 利用多肽与L⁃Arg特异性结合前后构象由伸展状态向蜷缩状态的变化, 调控纳米孔道离子输运特性变化, 从而实现对L⁃Arg的选择性检测. 实验结果表明, 多肽修饰纳米孔道对L⁃Arg具有高灵敏度和高选择性, 线性范围为1~100 nmol/L, 检出限低至1 nmol/L. 该研究为氨基酸高选择性、 高灵敏检测提供了新方法, 同时也为多肽修饰仿生离子通道的构建提供了新思路.



有机化学

室温下3-喹啉硼酸催化的羧酸酰胺化反应

黄鼎旻, 孙浩田, 王振炜, 刘豪, 苏贤斌

2023, 44(6):  20230004.  doi:10.7503/cjcu20230004

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使用3-喹啉硼酸作为催化剂, 催化脂肪类羧酸与胺直接脱水形成酰胺键. 在室温条件下, 该催化剂对多数脂肪族羧酸和伯胺/仲胺的反应表现出较好的催化活性, 得到中等至较好收率的酰胺产物. 对于具有挑战性的芳香酸及杂环芳香酸底物, 在升高温度的条件下该催化剂也展示出较好的催化性能.



高效黏膜穿透的近红外光驱动的黏惰性纳米马达

刘玲, 姬发, 余林玲, 孙彦

2023, 44(6):  20220759.  doi:10.7503/cjcu20220759

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黏液层覆盖在黏膜上方， 是人体的免疫防线, 其在利用静电和疏水作用高效吸附并滞留外来粒子的同时也阻碍了载药纳米粒子的穿透, 这给基于纳米载体的跨黏膜疾病的治疗带来困难. 本文制备了一种近红外光驱动的具有黏液惰性的纳米马达, 用于快速穿透黏液层进行黏膜递送. 该纳米马达以表面氨基化的介孔 二氧化硅纳米粒子作为主体, 将两性离子聚合物聚羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯(pCBMA)接枝于其上得到黏液惰性的纳米粒子MSNs-pCBMA; 随后, 通过将金沉积在MSNs-pCBMA半表面上得到Janus型纳米马达 JMSNs-pCBMA, 其可以在近红外光的照射下定向运动. 透射电子显微镜、 傅里叶变换红外光谱、 X射线能谱和热重分析等表征结果表明合成了JMSNs-pCBMA, 水合粒径为(329±14) nm, pCBMA的接枝量为0.114 g/g. 光热响应实验表明, JMSNs-pCBMA溶液在近红外光照射下具有良好的升温能力. 此外, 黏液渗透实验表明， pCBMA的接枝和近红外光驱动均提高了纳米粒子在黏液中的渗透能力, 其中JMSNs-pCBMA在近红外光照射4 h后黏液渗透率达到了52.4%, 表观渗透系数达到21.9×10^-6 cm/s, 且在黏液中的运动速度为3.28 μm/s. 体外细胞实验表明, JMSNs-pCBMA具有良好的生物相容性, 可在体外被Calu-3细胞高效摄取. 本文制备了一种具有快速穿透黏液层能力的纳米马达, 为跨黏液层递送载体的构建提供了新思路, 将推动纳米马达在黏膜递送中的应用.



无催化剂下二硫醚的高效合成

朱影影, 闫晓雨, 于静, 满文鑫, 刘凤, 周颖, 马献涛

2023, 44(6):  20230045.  doi:10.7503/cjcu20230045

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以苯肼和硫单质为原料, 在无催化剂和空气气氛下, 发展了一种二硫醚无臭、 高效合成的新方法. 该方法可以兼容—F, —Cl, —Br, —NO₂, —CF₃及—MeO等多种官能团, 可以拓展到萘环、 吡啶环等其它类型芳基二硫醚的合成. 与现有方法相比, 该方法不需要使用过渡金属催化剂, 无需化学计量的化学氧化剂和恶臭复杂的硫试剂, 具有较好的实用价值.



多组分一锅法合成多取代噻吩衍生物

任传清, 季晓晖, 季建伟, 张强

2023, 44(6):  20230073.  doi:10.7503/cjcu20230073

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噻吩骨架存在于噻氯匹定、 奥莫替尼以及替诺立定等药物中, 可用作抗血栓药、 抗肿瘤药和消炎镇痛药. 目前, 对该骨架分子的修饰研究一直是药物合成的热点之一. 本文报道了一种在碳酸钾存在条件下, 由 1,3-二羰基化合物、 二硫化碳、 溴乙烷以及溴乙腈, 通过连续多组分“一锅”反应合成多取代噻吩类化合物的新方法. 通过核磁共振波谱和质谱对所得化合物的结构进行了表征, 并探讨了该合成反应的机理. 该合成方法条件温和、 操作安全且收率高.



In(OTf)₃催化双亚胺分子间环化反应合成吖啶

南江, 刘石磊, 黄冠杰

2023, 44(6):  20220714.  doi:10.7503/cjcu20220714

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使用廉价易得的亚胺化合物在In(OTf)₃与氧化剂串联条件下进行[3+2+1]环化反应, 实现了亚胺分子的新化学转化模式, 最终以良好至优秀的产率合成了23种结构新颖的吖啶衍生物. 该方法条件简单, 具有良好的底物适用性与基团兼容性, 为在光电材料领域广泛应用的吖啶化合物的合成提供了一种新途径.



芴羟甲基化合成9-芴甲醇过程中脱水产物生成的影响因素及机理

刘俊丽, 叶翠平, 郭美鑫, 李文英

2023, 44(6):  20220701.  doi:10.7503/cjcu20220701

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以多聚甲醛为羟甲基化试剂, 在碱催化下芴一步生成9-芴甲醇过程极易发生单分子共轭碱消除, 脱水生成富烯化合物, 导致9-芴甲醇的选择性下降. 为实现对该过程的调控, 本文考察了温度、 碱的种类、 乙醇和多聚甲醛的添加等对9-芴甲醇脱水反应的影响, 并结合动力学计算和同位素示踪, 推测了芴羟甲基化合成 9-芴甲醇过程中副产物生成的机理. 结果表明, 升高温度、 增加碱性和添加甲醛有利于脱水反应发生. 乙醇通过氢键作用促进脱水反应, 添加量大时会导致芴负离子和9-芴甲醇负离子发生质子化作用. 中间体可能会发生分子内氢传递或者夺取芴和9-芴甲醇的9位氢, 促进脱水反应发生.



连续流动下多组分串联合成结构对称N-芳基-4-吡啶酮

杨棋, 李伟强, 黄顺桃, 李靖鹏, 刘腾, 黄超

2023, 44(6):  20220671.  doi:10.7503/cjcu20220671

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报道了一种从多个简单易得原料出发, 在单反应线圈连续流动下简洁高效合成结构对称的N-芳基- 4-吡啶酮衍生物的合成方法. 该路线以廉价易得的芳香胺、 原甲酸三乙酯及3-氧代戊烷二酸二烷基酯为原料, 乙醇为反应溶剂, 在无催化剂条件下, 经连续流动20~90 min串联环化反应, 合成了24个N-芳基-4-吡啶酮衍生物. 该方法操作简洁、 产率高, 且产物仅需重结晶, 无需柱层析分离, 为结构对称N-芳基-4-吡啶酮类化合物的制备提供了新方案.



物理化学

基于水滑石衍生钌催化剂光驱动合成氨的研究

卞宣昂, 周超, 赵运宣, 张铁锐

2023, 44(6):  20230095.  doi:10.7503/cjcu20230095

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通过在还原性气氛中煅烧钌基水滑石前驱体, 制备了高度分散于金属氧化物纳米片上的钌纳米颗粒(MgAlRu-500R). 利用X射线衍射(XRD)、 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 X射线光电子能谱(XPS)和紫外- 可见-近红外漫反射光谱(UV-Vis-NIR DRS)对MgAlRu-500R的晶体结构、 形貌、 元素组成和光学特性进行分析表征. 基于流动相反应体系研究了MgAlRu-500R催化剂在常压条件下的光热催化合成氨性能. 结果表明, MgAlRu-500R可以仅依靠光照升温至300 ℃以上, 并驱动光热催化合成氨反应. 在380 ℃下, MgAlRu-500R光热催化合成氨速率高达3.0 mmol·g^‒1·h^‒1, 显著高于相同温度下的热催化合成氨速率(1.5 mmol·g^‒1·h^‒1). 动力学分析(包括表观活化能和动力学反应级数的测定)结果表明, 优异的光热催化合成氨活性是因为光激发加速了N₂解离, 进而降低了反应活化能.



诱导期测定法对碳酸锂成核动力学的研究

程文婷, 李倩倩, 成怀刚, 程芳琴

2023, 44(6):  20230074.  doi:10.7503/cjcu20230074

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在288.15~323.15 K温度范围内, 采用诱导期测定法研究了碳酸锂(Li₂CO₃) 在有无添加NaCl的 LiCl-Na₂CO₃过饱和溶液中的成核动力学. 通过OLI电解质与水化学物性分析软件内嵌的全组分模型严格计算Li₂CO₃在溶液中的过饱和度, 研究了温度、 过饱和度和NaCl的添加量对Li₂CO₃成核诱导期的影响, 并结合经典初级成核理论计算了活化能、 固-液界面张力和接触角等成核动力学参数. 结果显示, 在相同的过饱和度下, NaCl的添加使得Li₂CO₃的成核诱导期增长; 添加NaCl后Li₂CO₃成核反应的活化能从63.69 kJ/mol(溶液中Cl^‒的超额含量Y=0)增加到72.85 kJ/mol(溶液中Cl^‒的超额含量Y=0.5), 表明NaCl的添加抑制了Li₂CO₃的成核. 采用经典初级成核理论研究了Li₂CO₃的两种成核机制(均相成核和非均相成核), 计算结果表明, 在同一温度下, 均相成核时的固-液界面张力始终大于非均相成核时的固-液界面张力, 温度的变化以及NaCl的添加对固-液界面张力的影响均可忽略.



g-C₃N₄/TiO₂-PVDF光响应膜界面实现高效油水分离: 不同暴露晶面诱导的渗透性和选择性差异及性能

祖鹏, 袁鹏程, 王曙光, 孙雪菲

2023, 44(6):  20230085.  doi:10.7503/cjcu20230085

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油滴堵塞导致的膜污染问题限制了膜技术在油水分离中的应用, 构建选择性分离油水混合液的功能 界面是实现高效油水分离的重要途径. 本文制备了TiO₂(001)和(101)晶面暴露的g-C₃N₄/TiO₂-PVDF(聚偏氟乙 烯膜)光催化膜, 研究了不同暴露晶面对油水分离效果的影响及作用过程. 结果显示, 光照射下, TiO₂(001)晶 面赋予了g-C₃N₄/TiO₂(001)-PVDF膜优异的超亲水和水下超疏油特性, 与TiO₂(101)晶面暴露的膜相比, g-C₃N₄/ TiO₂(001)-PVDF膜具有更优异的油水分离性能. g-C₃N₄/TiO₂(001)PVDF膜在可见光照射下, 纯水通量达到2002.9 L·m^‒2·h^‒1, 较g-C₃N₄/TiO₂(101)-PVDF膜提升了60.8%, 较黑暗条件下提升了47.1%; 对5种不同油类物质的截留效率均>99%, 且保持420.4~665.2 L·m^‒2·h^‒1的高渗透通量. 而g-C₃N₄/TiO₂(101)-PVDF膜截留效率最高仅有61.8%, 且渗透通量不足200 L·m^‒2·h^‒1. 通过瞬态光电流响应和电子顺磁共振技术探究了不同晶面暴露光催化膜的作用机理. 结果表明, g-C₃N₄/TiO₂(001)-PVDF膜的光响应电流更强且羟基自由基产量更多. g-C₃N₄/ TiO₂(001)-PVDF膜经过长达360 min的连续实验, 渗透通量依然有264 L·m^‒2·h^‒1; 8次循环再生实验中始终保持高截留效率和渗透通量.



铜掺杂多孔氧化镍非均相催化材料的制备及催化氧化性能

侯俊英, 侯传源, 郝建军, 李建昌, 王雅雅

2023, 44(6):  20230042.  doi:10.7503/cjcu20230042

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采用离子交换法制备了铜掺杂多孔氧化镍(Copper-doped NiO)非均相催化材料; 通过扫描电子显微镜、 X射线衍射、 傅里叶变换红外光谱和热重分析对其形貌和结构进行了表征. 结果表明, Copper-doped NiO呈均匀的片状花形结构分布， 其晶体结构与NiO的晶体结构相同， Copper-doped Ni-MOF稳定性比Ni-MOF好. 以苯甲醇催化氧化反应为探针反应, 对Copper-doped NiO的催化性能进行测试, 结果表明, 苯甲醇的转化率高达99%, 苯甲醛的选择性为99%, 且该催化材料在循环5次后具有良好的循环稳定性.



氮掺杂PtCo/C合金催化剂的研究

赵倩, 李赏, 程矿伟, 文智勇, 张晓宇, 易少杰, 潘牧

2023, 44(6):  20230016.  doi:10.7503/cjcu20230016

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通过调节氮原子在商业化PtCo/C中的含量来调整催化剂的活性和稳定性, 最终使催化剂的质量比活性(MA)提升为改性前的2倍, 半波电势由0.90 V增加到0.93 V, 并且在0.6~1.0 V之间进行5000次循环之后, 半波电势下降幅度由原来的66 mV降低到26 mV, 表现出优异的氧还原反应活性和出色的循环稳定性. 活性的提升主要归因于氮与铂的结合降低了对含氧中间体的吸附结合能, 提高了氧还原反应(ORR)过程中羟基的脱附速率. 耐久性的提高表明Pt—N键的存在使催化剂不容易在循环过程中溶解, 有助于合金催化剂在碳载体上的稳定.



质子交换膜燃料电池阴极侧不同部位水淹对性能的影响

陈亚锋, 曾刘莉, 郭伟

2023, 44(6):  20230003.  doi:10.7503/cjcu20230003

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通过对阴极侧不同部位(催化层、 碳纸、 微孔层和流道)进行亲疏水处理得到不同部位局部水淹, 然后在不同过量系数、 加湿度和背压等工况下分析燃料电池水淹情况. 测试结果表明, 随着过量系数降低, 电池出现水淹时碳纸未做疏水处理的电池性能下降最为严重, 且该电池的阻抗弧半径扩大1.5倍; 阴极10%加湿时, 碳纸和流道未做疏水处理的电池性能较差, 且这两个电池的阻抗弧半径比阴极60%加湿时扩大50%; 阴极100%加湿时碳纸未做疏水处理的电池性能最好, 而催化层未做疏水处理的电池性能最差, 且催化层未做疏水处理的电池阻抗弧半径比10%加湿时扩大1倍; 随着背压降低, 碳纸未做疏水处理的电池性能下降最严重, 且该电池高背压下的阻抗弧半径较低背压缩小50%.



TiO₂提高富碳氮化碳的光生电荷存储性能

王锡慧, 唐笑, 刘婷婷, 李艳虹, 荆川, 凌发令, 刘俊, 周贤菊, 姚璐, 周衡, 张家忠

2023, 44(6):  20230028.  doi:10.7503/cjcu20230028

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氮化碳材料固有的导电性差、 电子迁移率低等问题导致高光生电荷复合率, 阻碍了其光生电荷存储性能的提高. 为此, 构建了TiO₂富碳氮化碳共轭聚合物(CPCN)界面异质结, 以提高光生电荷分离率. 采用具有高比表面积(220.03 m²/g)的TiO₂纳米晶介孔薄膜作为电子传输物质, 通过增大TiO₂与CPCN之间的界面面积提高了电极反应活性, 促进了光生空穴的高效抽取, 获得了197 C/g的光生电荷存储容量.



客体异构化对主客体型有机掺杂晶体余辉颜色的影响

毛嘉懿, 冯文慧, 汪天洋

2023, 44(6):  20220771.  doi:10.7503/cjcu20220771

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通过磁力搅拌分别使客体材料苯并蒽(BA)与苯并菲(BPT)两种同分异构体均匀地混合在熔融的主体材料4,4′-二甲基二苯甲酮(2MBP)中, 构建了两种主客体掺杂型晶体材料2MBP∶BA及2MBP∶BPT. 研究发现, 由于主客体之间的Förster能量转移性能差异, 两种晶体呈现出明显的余辉颜色不同. 通过客体分子结构的改 变, 实现了从绿色余辉向红色余辉的转变, 并获得了时间长达2 s的深红色余辉(2MBP∶BA). 利用余辉颜色的差异, 构建了一种新颖的基于ASCII二进制码的双色微阵列用于信息加密, 体现出此类长余辉材料的独特性能优势.



树状PAMAM改性纳米二氧化硅负载镍催化剂的制备及催化乙烯齐聚性能

黄金, 郭丽君, 李锋, 李杨, 李翠勤

2023, 44(6):  20220778.  doi:10.7503/cjcu20220778

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以纳米二氧化硅为载体, 树状聚酰胺-胺(PAMAM)镍络合物为催化活性中心, 通过共价负载制备了一种具有良好催化活性和循环利用性的PAMAM改性纳米二氧化硅负载镍催化剂(化合物G). 采用元素分析、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了化合物G的组成及形貌. 研究了该类负载镍催化剂催化乙烯齐聚的性能, 考察了齐聚条件对其性能的影响. 结果表明, 化合物G具有良好的催化乙烯齐聚活性和循环利用性. 基于灰色关联分析得出反应压力是影响乙烯齐聚活性的最主要因素, 反应温度是影响乙烯齐聚选择性的最主要因素. 当以甲基铝氧烷(MAO)为助催化剂, 反应压力0.7 MPa, n(Al)/n(Ni)为500, 反应温度为35 ℃, 主催化剂用量为5 μmol时, 化合物G催化乙烯齐聚活性为3.75×10⁵ g/(mol Ni·h), 齐聚产物中C₄~C₈烯烃选择性为94.98%. 化合物G的树状效应使其金属负载量、 催化乙烯齐聚活性和C₈烯烃的选择性均高于氨基化改性纳米二氧化硅负载镍(化合物E); 且化合物G经3次回收循环使用后, 催化乙烯齐聚活性为3.12×10⁵ g/(mol Ni·h), 齐聚产物中C₈烯烃选择性为36.37%.



(Ag, Au)/MoS₂的电解水性能及等离激元光热作用

桑丽霞, 马梦楠

2023, 44(6):  20220768.  doi:10.7503/cjcu20220768

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MoS₂是电解水体系的一种备受关注的非贵金属析氢催化剂, 优化其活性位点是提高其活性的研究重点. 采用水热法在三维导电碳布(CC)上合成了二维片状MoS₂, 将反应温度从200 ℃调至180 ℃可保留具有更多活性位点的1T相, 相应的MoS₂(180)/CC电极表现出相对更低的析氢过电位. 利用电化学方法在MoS₂(180)/CC上分别沉积Ag和Au纳米粒子, 得到Ag/MoS₂(180)/CC和Au/MoS₂(180)/CC电极. 扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)表征结果以及无光照、 光照和加热条件下电化学极化曲线、 电化学阻抗谱(EIS)和Tafel斜率的测试结果表明, 20 nm Ag和30 nm Au的负载及光照条件均可降低析氢过电位和增加电流密度, 而体系温升的作用与金属的种类有关. 利用COMSOL Multiphysics软件构建MoS₂, Ag/MoS₂和Au/MoS₂模型, 模拟计算了光照下的电场和温度场, 证实了Ag和Au纳米粒子的热等离激元效应及其加速电极反应从而提高电解水析氢性能的作用.



高分子化学

HATU介导的苯硼酸快速接枝羟丙基壳聚糖反应

李奥琪, 胡传智, 石涵, 邓明宇, 肖波, 江波

2023, 44(6):  20220698.  doi:10.7503/cjcu20220698

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苯硼酸(PBA)在水溶液中可与顺-1,2-二醇或1,3-二醇形成可逆共价键, 常在纳米/水凝胶中用作葡萄糖响应单元或动态交联基团. 本文提供了一种快速合成苯硼酸接枝壳聚糖衍生物(CPBA-HPCS)的方法. 以羟丙基壳聚糖(HPCS)为原料, 2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯(HATU)为缩合剂, 在二甲基亚砜(DMSO)中反应1 h即可得到在pH>8.5的水溶液中可溶的CPBA-HPCS. 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振波谱(NMR)对该衍生物结构进行验证, 并对反应动力学进行了研究, 得到了一系列不同取代度的CPBA-HPCS, 其取代度最高可达0.78. 这种新的壳聚糖衍生物在制备智能水凝胶和药物载体方面具有较好的应用前景.



具有图灵结构的聚苯并咪唑耐溶剂纳滤膜的制备及性能

尚尔慧, 陈慧龄, 贺苗苗, 周昕来, 陈冬菊

2023, 44(6):  20220705.  doi:10.7503/cjcu20220705

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以聚苯并咪唑(PBI)为原料, 采用配位诱导相转化法制备具有图灵结构的纳滤膜. 通过改变聚合物的含量调控图灵膜的形貌, 探究图灵膜的纳滤性能, 并对图灵膜在有机溶剂中的稳定性进行测试. 使用光学显微镜(OM)、 扫描电子显微镜(SEM)及傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等对制备的图灵膜的表面形貌及结构进行表征. 首次将配位诱导相转化法制备的图灵膜应用于耐溶剂纳滤中. 研究结果表明: 制备的图灵膜具有优异的纳滤性能和溶剂稳定性, 该膜对玫瑰红(RB)、 溴百里香酚蓝(BTB)及亚甲基蓝(MB)的截留率均可达到99%以上, 在强极性溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中过滤时间长达40 h时, 对RB的截留率仍达到86.66%以上, 在耐溶剂纳滤(SRNF)中具有良好的应用前景.