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2025年 第46卷 第8期    刊出日期：2025-08-10

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高等学校化学学报2025年第46卷第8期封面和目次

2025, 46(8):  1-6. 

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研究论文: 无机化学

配体工程增强金纳米团簇的聚集诱导发光

叶伟卿, 逯慧, 陈婉京, 李宁静, 张瑜, 王丽华, 李江, 诸颖, 李明强, 樊春海, 贾思思, 陈静

2025, 46(8):  20250100.  doi:10.7503/cjcu20250100

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金纳米团簇的聚集诱导发光特性在生物成像、 化学传感和光电器件领域展现出重要的应用潜力. 然而, 如何通过有效设计增强金纳米团簇的聚集诱导发光性能仍具有挑战性. 本文报道了一种配体工程策略, 在Au₈纳米团簇中实现了显著的聚集诱导发光增强. 与溶液状态相比, 聚集态Au₈纳米团簇的量子产率提升约 90倍, 发射强度增强达560倍. 通过结合光学表征和聚集体系中亚稳态组分的追踪, 阐明了其聚集诱导发光机制. 由于该配体工程策略缩短了团簇间距(从1.31 nm压缩至0.72 nm), 进而有效了抑制分子间旋转/振动弛豫, 使得金纳米团簇的聚集诱导发光和结晶诱导发光均得到增强. 这种空间位阻缩减策略为精准调控金纳米团簇在聚集态和晶态的光致发光行为建立了新范式.



分析化学

Dy₂O₃/La₂O₃稀土复合氧化物催化发光传感1，2-环氧丙烷

张雨薇, 杜一浩, 张琰图, 李云云

2025, 46(8):  20250108.  doi:10.7503/cjcu20250108

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开发了基于Dy₂O₃/La₂O₃稀土复合氧化物的高性能催化发光传感平台， 用于1，2-环氧丙烷（PO）的特异性检测. 通过优化调控稀土氧化物的组成比例， Dy₂O₃/La₂O₃异质界面产生了显著的协同催化效应， 实现了对PO分子的高灵敏度与高选择性检测（LOD=82.8 μmol/L， 对PO的响应强度是干扰物的10倍以上）. 在最佳实验条件下（检测波长575 nm, 检测温度360 ℃, 气体流速320 mL/min）， 催化发光强度与PO浓度呈良好线性关系， 线性方程为y=9701.25x+15085.19， 检出限为8.28×10^-5 mol/L， R²=0.9969. 该传感系统具有良好的稳定性（11次循环测试RSD<3%）, 加标回收率为96%~108%. 基于实验结果提出了“光激发-氧活化-选择性氧化-特征发光”的传感机制. 本工作为开发新型稀土氧化物基传感材料提供了新策略， 并为环境挥发性有机物（VOCs）的识别与传感提供了创新解决方案.



电导调控的双极电极电化学发光法检测尿素

杨碧芳, 郭晓戈, 戴小辉, 杨伟强, 倪建聪

2025, 46(8):  20250101.  doi:10.7503/cjcu20250101

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构建一种基于溶液电导调控的双极电极电化学发光(BPE-ECL)传感平台, 用于尿素的定量检测. 在图案化的双极电极(BPE)上构建了独立的传感检测池与信号收集池, 采用钌联吡啶/三正丙胺作为电化学发光(ECL)试剂. 当传感池中存在不同浓度的尿素时, 脲酶可特异性催化分解尿素分子, 产生导电离子促使溶液电导增大, 基于BPE的电荷平衡机制, 信号池中ECL响应强度随之增强. 尿素浓度越高, ECL信号强度越大, 据此建立了基于电导调控的BPE-ECL平台用于尿素的检测. 在最优条件下, 该传感平台对尿素在10 nmol/L~1 mmol/L浓度范围内呈现良好的线性关系, 检出限为0.19 nmol/L(S/N=3). 将该传感平台用于人尿液样品的加标回收 实验, 表现出良好的准确性和抗干扰能力. 基于溶液电导调控的传感机制无需加入外源电活性指示剂, 且传感-信号分离的模式可有效避免复杂生物样本与信号反应交叉的干扰.



结直肠癌野生型和耐药型细胞系之间基因表达状态的比较分析

于成鲲, 周海超, 张聪敏, 任艳, 刘斯奇

2025, 46(8):  20250049.  doi:10.7503/cjcu20250049

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对3种结直肠癌细胞系(HCT116， LoVo及HT29)的野生株和Oxaliplatin/SN38耐药株的转录组和蛋白质组分别进行了检测， 通过分析野生株与耐药株基因表达的差异发现， 在Oxaliplatin耐药细胞系中， 3种细胞系的转录组响应较为一致； 但在SN38耐药细胞系中， HT29细胞系转录组响应模式与其它2个细胞系显著不同. 野生株和耐药株之间的蛋白质组比较分析显示， 发生变化的蛋白质与转录本有较大程度的重合； 与转录组数据不同的是， LoVo和HT29的蛋白质丰度受药物的影响较大， 但从差异蛋白质功能聚类来看， LoVo和HCT116呈现相似性. 比较分析结果还表明， Oxaliplatin在3个细胞系中引发的蛋白质丰度响应明显低于SN38造成的蛋白质丰度变化. 从野生型和耐药型结肠癌细胞系的转录组和蛋白质组的整合分析出发， 获得了新的候选耐药性相关蛋白. 本研究可能为结直肠癌耐药性机制研究奠定了实验基础， 提供了另一种启发性的思路.



有机化学

催化剂调控多元醇与2-硝基芳烃的选择性氢转移反应

张瑶瑶, 刘珊珊

2025, 46(8):  20250057.  doi:10.7503/cjcu20250057

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将生物质衍生多元醇选择性转化为含氮化合物是可持续化学领域的一项艰巨挑战. 虽然氢转移策略已成为替代传统还原胺化的一种环境友好型方法, 但在多元醇转化过程中仍然存在难以精确调控C—C键选择性断裂的难题. 本文报道了一种通过不同催化体系调控多元醇选择性C—C键的裂解, 从而生成不同含氮化合物的方法. 该体系无需外加还原剂， 在温和条件下高效合成了喹喔啉及吲哚类含氮杂环化合物. 底物普适性研究表明, 含富电子基团（或缺电子基团）的芳胺及吲哚底物均能以中等至优异产率获得目标产物. 该策略突破了传统还原胺化对苛刻条件与外源还原剂的依赖， 为生物质转化提供了原子经济性高、环境友好的新途径.



氨基烷基萘酚类化合物的合成及抑菌和杀线虫活性

张琦璘, 史衍常, 高堃, 王林松, 宋亚东, 王郁森, 李鹏程, 刘松, 邢荣娥, 宋琳, 秦玉坤

2025, 46(8):  20250031.  doi:10.7503/cjcu20250031

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通过一锅法三组分反应， 合成了一系列氨基烷基萘酚类化合物， 并对其抗植物病原真菌和杀线虫活性进行了评估. 结果表明， 在200~25 μg/mL浓度范围内， 化合物8对链格孢菌的抑制活性约为50%， 且抑制效果与浓度无明显相关性. 活体抑菌实验表明， 化合物8在50 μg/mL浓度下具有与阳性对照嘧菌酯相当的抑菌作用. 此外， 在温室试管实验中， 合成的化合物对南方根结线虫表现出显著的抑制活性， 其中化合物10在 10 μg/mL浓度下能显著减少根结数量， 抑制率高达90.91%， 与阳性对照氟吡菌酰胺相当. 综上， 氨基烷基萘酚类化合物作为一种新型农药活性物质， 具有潜在的抑菌和杀线虫双重功效， 研究结果为开发环境友好型多靶点农药提供了新思路.



物理化学

P-NiCoMo-LDH电催化5-羟甲基糠醛氧化制备2,5-呋喃二甲酸的性能

惠辰洋, 徐晨晖, 杨洋, 刘佳伦, 李亚太, 郭振国, 杨真真, 张根磊

2025, 46(8):  20250126.  doi:10.7503/cjcu20250126

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近年来, 催化氧化5-羟甲基糠醛(5-HMF)合成2,^{5-呋喃二甲酸(FDCA)的研究备受关注. 与传统热催化方法相比, 电催化5-HMF氧化具有反应条件温和、 环境污染小等优势, 被认为是一种绿色可持续的替代方案. 本文通过溶剂热与高温煅烧两步法制备了具有独特海胆状形貌的P-NiCoMo-LDH材料, 并研究了其在电催化 5-HMF氧化制备FDCA反应中的催化性能. 通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对材料的组成、 结构和表面化学性质进行了表征； 同时, 利用线性扫描伏安(LSV)和电化学阻抗谱(EIS)等方法评估了其电化学性能. 结果表明, 该催化剂展现出优异的电化学性能和催化性能, 在1.5 V(vs. RHE)电位下进行5-HMF氧化反应时, FDCA产率可达93.2%, 法拉第效率可达89.7%, 与未掺杂P的NiCoMo-LDH相比, 分别上升了44.3%和40.5%. 通过反应机理的探究和稳定性测试, 进一步揭示了P-NiCoMo-LDH材料的催化机制及其在FDCA合成中的应用潜力.}



原位构筑Co-MOFs/碳纤维复合电芬顿阴极及其高效降解四环素

秦彩翼, 李娟, 李莹, 张九文, 龙含意, 李信宇, 米楠, 刘金炜, 李华

2025, 46(8):  20250118.  doi:10.7503/cjcu20250118

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传统的芬顿氧化法通过Fe²⁺催化H₂O₂生成羟基自由基(^•OH), 能够高效降解水中抗生素类有机污染物, 但铁泥产生量大、 Fe²⁺再生困难及二次污染的问题限制了其广泛应用. 电芬顿技术结合电化学和芬顿氧化过程, 可以显著提升H₂O₂的活化效率. 使用钴基金属有机框架(Co-MOFs)作为电芬顿催化剂不但具有高的催化活性和稳定性, 而且可以避免铁泥的产生, 达到高效降解去除水中抗生素类有机污染物的目的. 本文在碳纤维电极上原位生长Co-MOFs纳米晶材料, 并以该复合材料为阴极, 铂片为阳极, 构建了非均相电芬顿体系. 通过调控纳米晶材料的制备方法、 配体类型、 配体和金属比例、 煅烧温度及氛围、 体系电压及H₂O₂添加量等条件, 探索出最佳制备条件: 在水热反应条件下, 对苯二甲酸和钴盐以摩尔比1∶1配位合成Co-MOFs, 并原位生长于碳纤维基底上, 在100 ℃空气氛围下煅烧活化. 通过优化反应体系, 确定了最佳反应条件: 电压为-0.8 V, H₂O₂添加量为60 μL, 最终90 min时四环素的降解率为91%.



氮掺杂多孔碳化钼纳米棒的制备及在酸碱条件下的析氢性能

王乙童, 曹圆圆, 周丽娜, 叶荣榕, 李娣, 刘芯辛, 郭彪, 周丽景, 赵震

2025, 46(8):  20250095.  doi:10.7503/cjcu20250095

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电解水制氢技术凭借资源可再生性、 产物零碳排放及高纯度氢气产出等优势, 被视为绿氢规模化生产的理想途径. 作为电解水反应的核心半反应, 析氢反应(HER)的动力学迟缓特性制约了其能量转换效率. 因此, 开发兼具高活性与稳定性的析氢电催化剂是推动该技术实用化的关键挑战. 本文通过调控碳化温度与葡萄糖含量等关键合成参数, 制备了具有多孔结构的氮掺杂碳化钼纳米棒催化剂. 采用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 氮气吸附-脱附实验、 拉曼光谱(Raman)、 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段, 揭示了产物的物相组成、 化学态分布及微观形貌特征. 电化学性能测试结果表明, 在0.5 mol/L H₂SO₄与1 mol/L KOH中, 该催化剂达到10 mA/cm²电流密度时过电势分别为161和118 mV; 在酸性条件下可于10 mA/cm²恒电流密度下连续稳定运行200 h, 而在碱性条件下同样电流密度的稳定性测试时长可达120 h.



硼掺杂金刚石电极对PFAS的电化学去除性能

张森崇, 吕继涛, 王森, 吕继磊, 王少龙, 王亚韡

2025, 46(8):  20250096.  doi:10.7503/cjcu20250096

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采用微波等离子化学气相沉积技术， 以铌片作为基底， 制备了6种不同硼掺杂量的掺硼金刚石 （Nb/BDD）电极， 探究了不同硼掺杂量对Nb/BDD电极电化学性能及氧化全氟辛酸（PFOA）的影响， 并将其应用于不同全氟及多氟烷基类化合物（PFASs）的电化学去除. 结果表明， 随着硼掺杂量的增加， Nb/BDD薄膜的晶粒尺寸逐渐减小， 电极表面的电子转移速率逐渐增加， 但薄膜质量下降， 导致其脱落率增加. 以Na₂SO₄作为电解质， 在30 mA/cm²电流密度下， 以Nb/BDD电极为阳极在120 min内使PFOA的降解率达到78.3%， 矿化率在240 min内达到78.1%. 在6种不同硼掺杂量的Nb/BDD电极中， 中低掺杂的Nb/BDD电极对PFOA具有更高的降解和矿化能力， 说明通过调控BDD的硼掺杂量可实现PFAS的高效电化学去除. 对降解产物进行分析的结果表明， PFOA的电化学降解遵循碳链逐级去除的规律， 其中， 阳极与污染物之间的直接电子转移是降解的关键起始步骤. 通过对不同链长全氟磺酸（PFSA）和全氟羧酸（PFCA）的电化学降解发现， 碳链长度与PFAS的降解率和矿化率呈正比， 因此， 降解产生的短链产物是限制PFAS彻底矿化的主要原因. 未来需要更加关注短链和超短链PFAS的高效去除， 以满足通过电化学技术实现PFAS完全无害化处理的需求.



硅烯-二硫化锡复合材料表面锂/钠原子的吸附及迁移行为

卫诗倩, 李佳妮, 邱梅, 李纤, 陈茂霞, 范强, 唐凡, 范未峰, 胡育

2025, 46(8):  20250054.  doi:10.7503/cjcu20250054

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硅烯作为碱金属离子电池负极材料具有一定潜力， 然而受到sp²-sp³杂化的影响其结构稳定性较差且导电性不佳， 难以满足实际应用的要求. 与二硫化锡复合或硼掺杂可以解决上述问题， 但目前这两种改性方法对硅烯其它性能的影响尚不清楚， 不利于有效设计材料的原子结构. 考虑到碱金属原子吸附及迁移的难易程度是评价负极材料性能的重要因素， 本文基于第一性原理研究了硅烯与二硫化锡复合并引入硼元素对锂/钠原子吸附及迁移行为的影响. 根据吸附能可知， 锂/钠原子均能够稳定地吸附于材料表面， 这归因于二者之间的电荷转移促使了化学键的形成. 然而， 在不同基底材料表面上成键情况存在差异， 使得锂/钠原子吸附及迁移行为受到影响. 对于硅烯表面， 与二硫化锡复合可以增强硅与锂/钠之间的成键作用， 导致吸附能和迁移能垒降低， 有利于促进锂/钠原子的吸附和迁移； 而硼元素的引入虽能够通过新键的形成进一步降低吸附能， 但会使迁移能垒升高. 对于二硫化锡表面， 两种材料的复合或在其中引入硼元素对锂/钠原子的成键情况影响较小， 迁移能垒无明显变化. 以上结果说明硅烯和二硫化锡的复合材料性能最佳， 在硅烯表面上锂/钠原子的吸附和迁移更加容易， 且二硫化锡面在增强对锂/钠原子吸附作用的同时较好地维持了它们的迁移能力.



季铵盐阳离子辅助合成富含硫空位MoS₂催化含硫硝基芳烃加氢性能

凌宗鹏, 陈海涛, 高红霞, 戴慧聪, 赵侦超, 杨启华

2025, 46(8):  20250048.  doi:10.7503/cjcu20250048

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催化含硫硝基芳烃加氢制备其相应的氨基化合物是实现药物中间体绿色催化转化的重要反应. 然而, 由于硫原子强配位作用会毒化过渡金属加氢催化剂, 抑制了催化剂活性的发挥. 本文选择具有本征抗硫中毒的MoS₂作为催化剂, 利用具有不同有机链长季铵盐阳离子取代钼酸铵前驱体中铵离子来调变其硫化晶化行为, 制备了相应的MoS₂催化剂. 电子顺磁共振(EPR)及O₂滴定原位红外(IR)表征结果显示, 随季铵盐碳链增长MoS₂的边缘硫空位显著增加. 在催化模型底物5-硝基苯并噻唑(NBZ)加氢反应中, MoS₂的边缘硫空位可能是主要的活性中心. 所得最优催化剂的性能优于Co-Mo-S催化剂, 在固定床连续流反应器中, 在80 ℃, 0.3 MPa条件下催化剂转化效率可达49 mg_NBZ·g_cat^‒1·h^‒1, 优于同等条件下的Pt/TiO₂催化剂.



碳化稻壳/聚吡咯Janus结构光热蒸发器的制备及抗污染性能

王镇玉, 方伟, 赵雷, 陈辉, 王大珩, 何漩, 杜星, 李薇馨

2025, 46(8):  20250019.  doi:10.7503/cjcu20250019

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利用太阳能驱动的光热蒸发器进行海水淡化和污水处理是缓解水资源短缺的有效途径之一, 但也存在盐分和污染物在蒸发器中大量沉积的问题, 影响器件的循环蒸发性能. 本文采用聚氨酯复合碳化稻壳粉末制备了具有三维多孔结构的泡沫基体, 进一步在泡沫基体上层修饰疏水性聚吡咯, 构建了上层疏水/下层亲水的不对称润湿性Janus结构光热蒸发器. 研究发现, 该蒸发器在1 kW/m²的太阳光照射下具有1.33 kg·m^‒2·h^‒1的最优盐水蒸发效率和1.29 kg·m^‒2·h^‒1的污水蒸发效率, 且展现出良好的可循环性能.



含吡啶基团的小分子三苯胺改善CsPbI₃钙钛矿太阳电池性能的研究

吕海军, 王胜港, 马嘉茁, 郝彦忠

2025, 46(8):  20250018.  doi:10.7503/cjcu20250018

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采用Suzuki-Miyaura和Ullmann等经典反应分别合成了两种具有D-Π-A结构的新型小分子三苯胺衍生物N,N-双(4-甲氧基苯基)-4-(4-吡啶基)苯胺(H432)和N,N-双(4-甲氧基苯基)-4-[4-(氰基)-3-吡啶基]苯胺(H462), 将两种小分子三苯胺分别用结晶修饰和表面后处理修饰的方法沉积在FTO/c-TiO₂/m-TiO₂/CsPbI₃复合薄膜上, 制备了CsPbI₃钙钛矿太阳电池; 采用扫描电子显微镜(SEM)、 电流密度-电压(J-V)曲线和电化学阻抗等方法进行表征和测试. 结果表明, 采用表面后处理修饰方法制备的CsPbI₃钙钛矿太阳电池的能量转换效率显著提高, 0.05 mol/L H432和0.05 mol/L H462修饰的CsPbI₃钙钛矿太阳电池能量转换效率由对照器件的12.44%分别提高到了15.54%和15.66%.



高分子化学

胺端基官能化反式丁戊共聚橡胶的制备及配位链转移机理

罗淑芳, 赵远进, 王硕, 周润川, 杨霞, 贺爱华

2025, 46(8):  20250067.  doi:10.7503/cjcu20250067

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端基官能化橡胶在改善填料分散性, 增加橡胶与填料之间相互作用力， 进而影响橡胶复合材料性能方面发挥重要作用. 本文采用非均相TiCl₄/MgCl₂型Ziegler-Natta催化剂， 以二环己胺(DCHA)为链转移剂， 通过配位链转移聚合法一步合成了组成和结构可控的胺端基官能化的高反式-1，4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶 (F-TBIR). 研究了DCHA和助催化剂三乙基铝(AlEt₃)的用量对催化活性、 胺端基官能化效率(CE， %)和F-TBIR链微观结构的影响. 结果表明， DCHA不改变催化剂的定向能力， DCHA用量增加时， 催化活性及聚合物的分子量降低， CE显著提高； 随着AlEt₃用量增加， 催化活性先增加后降低， CE与聚合物分子量均逐渐降低. 计算得到本文实验条件下DCHA的链转移常数为0.0537， AlEt₃的链转移常数为0.016. 结合密度泛函理论(DFT)模拟， 讨论了DCHA和AlEt₃在非均相Ziegler-Natta催化剂催化二烯烃配位聚合中的链转移机理， 为制备端基官能化的合成橡胶提供了一种简便可行的策略.



基于单体直接合成的聚酯杂化材料的结构与性能

李岩潼, 梁倩倩, 何利, 龙欣怡, 张迦宇, 李佳乐, 孙囡, 张全平

2025, 46(8):  20250060.  doi:10.7503/cjcu20250060

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聚合物杂化材料中掺杂少量无机组分会显著提升材料的力学和介电储能等物理性能. 溶液共混等传统加工策略过程复杂， 碳排放较高， 较难规模化实施. 本文采用双原位策略从有机-无机单体直接合成出聚酯杂化材料， 并利用光谱分析技术研究了有机-无机单体至聚酯杂化材料的分子结构变化. 结果表明， 聚酯原位聚合与无机组分原位生长同步， 且聚合物分子链和无机组分在分子尺度相互扩散， 形成了典型的有机-无机杂化结构； 聚酯杂化材料的拉伸强度和断裂伸长率分别从纯聚酯的58.23 MPa和17.14%提升至68.98 MPa和33.69%， 介电常数约为纯聚酯的2.1倍， 击穿强度从纯聚酯的235.03 MV/m上升至418.38 MV/m(100 ℃)， 最终储能密度从纯聚酯的5.38 J/cm³提高到10.64 J/cm³(10 Hz)， 提升了97.77%. 本文提供了一种低碳制备高性能聚酯杂化材料的策略， 拓展了聚酯材料功能开发和应用新思路.