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2025年 第46卷 第11期    刊出日期：2025-11-10

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高等学校化学学报2025年第46卷第11期封面和目次

2025, 46(11):  1-4. 

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研究论文: 无机化学

旋转包覆法构筑高反射低导热型HGM@TiO₂@ZnO核-壳-壳材料

齐文甲, 赵开庆, 吴刚, 吾麦尔·亚森, 童刚生

2025, 46(11):  20250185.  doi:10.7503/cjcu20250185

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以空心玻璃微球（HGM）为基体， 通过旋转包覆工艺和两步非均相沉淀法在其表面依次均匀包覆鸡蛋壳状TiO₂与纳米针状ZnO， 构建了一种高反射低导热型核-壳-壳材料HGM@TiO₂@ZnO. 研究结果表明， HGM@TiO₂@ZnO具有的空心核结构减少了热量传递效率， 高、 低折射率双壳层结构对光产生了多级反射和散射， 且纳米针状ZnO之间形成了空腔结构， 进一步降低了HGM@TiO₂@ZnO的导热系数， 实现了“反射-隔热”双重协同作用. HGM@TiO₂@ZnO材料在可见-近红外（380~2500 nm）波段的太阳光平均反射率高达88.64%， 较HGM、 HGM@TiO₂及物理共混材料（HGM&TiO₂&ZnO）分别提升了25.6%， 6.2%和10.0%. 向丙烯酸树脂基体中加入体积分数40%的HGM@TiO₂@ZnO时， 所得涂层的可见-近红外波段太阳光平均反射率高达72.86%， 导热系数低至0.08 W·m^-1·K^-1， 较添加相同体积分数HGM的丙烯酸树脂基涂层的反射率提升5.4%， 导热系数降低34%. 本文揭示了核-壳-壳层级结构对光热性能的协同调控机制， 为开发高效热反射隔热功能涂料提供了理论支撑与材料基础.



碘化亚铜簇基闪烁体的制备及X射线激发活性氧产生性能

肖康, 薛程文, 沈嘉成, 刘湘梅

2025, 46(11):  20250163.  doi:10.7503/cjcu20250163

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碘化亚铜簇基配合物因其结构多样性、 强X射线吸收能力和可调激发态特性, 在闪烁体材料领域具有重要的应用前景. 然而, 现有高性能碘化亚铜配合物通常需获得其单晶才能实现高效发光, 且研磨会引发力致变色效应, 这严重限制了其在生物医学领域的应用. 本研究通过简便的溶液法获得基于Cu₄I₄Py₄的配合物闪烁体, 系统研究了晶体结构、 共晶溶剂分子及高分子基质对其发光性能的影响规律. 进一步采用聚苯乙烯(PS)作为包覆基质, 调控闪烁体的发光波长使其与光敏剂亚甲基蓝(MB)的光谱高度匹配以提高能量传递效率, 同时增强了材料的生物相容性和环境稳定性, 最终获得高稳定性的X射线激发光敏剂纳米粒子(Cu₄I₄Py₄-PS-MB). N,N-二甲基-4-亚硝基苯胺(RNO)脱色实验结果表明, 该纳米复合体系在紫外光和X射线激发下均展现出高效的产生单线态氧(¹O₂)的能力, 证实了其构建高效稳定的X射线光动力治疗(X-PDT)纳米平台的潜力, 为深层肿瘤光动力治疗提供了新的解决方案.



分析化学

2-氨基-二氢丁苯那嗪非对映异构体的分离及氟[¹⁸F]标记

刘春仪, 方毅, 李靓雯, 李倩, 陈正平

2025, 46(11):  20250172.  doi:10.7503/cjcu20250172

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基于新型VMAT2显像探针的开发需求, 本文聚焦于2-氨基-二氢丁苯那嗪(2-NH₂-DTBZ)非对映异构体的分离技术及其氟[¹⁸F]标记方法开发， 以丁苯那嗪为起始原料, 通过Borch还原氨化反应合成2-NH₂-DTBZ粗品, 继而采用柱层析分离技术实现了α型和β型非对映异构体的有效分离, 并通过质谱(ESI-MS)及核磁共振波谱(¹H/¹³C NMR)进行了结构确证. 鉴于α型异构体潜在的生物活性优势, 建立两步一锅法策略实现了氟[¹⁸F]标记α型2-NH₂-DTBZ. 经高效液相色谱分析证实, 所得放射性标记产物的放射化学纯度>99%. 进一步的体内实验结果表明, 该标记化合物具有穿透血脑屏障的能力, 为其在中枢神经系统显像应用提供了重要基础. 本研究构建的2-NH₂-DTBZ非对映异构体有效分离体系及同位素标记方法, 为基于α型2-NH₂-DTBZ分子骨架的新型脑内PET探针研发提供了关键技术支撑.



新型荧光碳点的一步法制备及细胞成像性能

范红婷, 徐佳彤, 齐春轩, 马恒昌

2025, 46(11):  20250166.  doi:10.7503/cjcu20250166

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以1,8-萘二酸酐(NA)和1,2-邻苯二胺(OPD)为前驱体, 采用一步水热法快速制备了一种新型荧光碳点. 通过调控反应条件, 合成了具有优异发光性能的黄色荧光碳点Y3-CDs. 高分辨透射电镜(HRTEM)表征结果显示, Y3-CDs的平均粒径为2.6 nm, 晶格间距为0.21 nm, 对应的是X射线粉末衍射(XRD)谱图中 42.88^o处石墨烯衍射峰的(100)晶面. 光电子能谱元素(XPS)分析结果表明, 碳点中存在sp² /sp³ 杂化碳(C=C/C—C, 284.8 eV)、 碳氮键(C—N, 286.5 eV)和羰基碳(C=O, 288.4 eV). 进一步利用荧光光谱(FL)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光寿命对Y3-CDs的发光性能进行了表征, 其表现出不依赖于激发的发射行为, 表明Y3-CDs为单一发射中心. 红外光谱(FTIR)和核磁共振波谱(NMR)揭示了更详细的碳原子和氢原子存在状态, ¹H NMR表明所有氢原子存在于碳核表面, 表现出邻位取代模式和偶联效应. ¹³C NMR和DEPT 135谱图表明存在10种不同的叔碳原子. 将Y3-CDs应用于细胞示踪及细胞成像, 结果表明, Y3-CDs具有优异的细胞成像能力和抗光漂白性能, 即使在连续照射180 min后, Y3-CDs仍保持强烈的荧光, 可实现长时间HeLa细胞成像. 同时, 细胞共染实验表明, Y3-CDs具有优异的脂滴选择性成像能力, 皮尔森相关系数为0.846.



纳米片FeSe基电化学传感器用于压裂返排液中痕量亚硝酸根的快速检测

张翔, 吕海燕, 吕宝强, 吕小明, 李娥, 徐春丽, 苏小东

2025, 46(11):  20250140.  doi:10.7503/cjcu20250140

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利用水热法将含氧官能团的碳点(CDs)生长在介质阻挡放电(DBD)改性的柔性碳布(CC)上, 构建了稳定且具有均匀锚定位点的CDs/CC超亲水基底材料. 进一步通过简便快速的微波法在该基底上生长片状的FeSe纳米材料, 构建了FeSe/CDs/CC亚硝酸盐电化学传感器, 并利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 X射线光电子能谱(XPS)及能量色散光谱(EDS)等手段进行了表征. 电化学性能测试结果表明, CDs和FeSe的 修饰显著提高了CC的电荷转移电阻. 在最佳检测条件下, 氧化峰电流与0.3~10 µmol/L和10~1000 µmol/L 范围内亚硝酸盐浓度呈良好的线性关系, 灵敏度分别为5477.80和1828.84 µA∙(mmol/L)∙cm², 检出限为 0.11 µmol/L. 此外, 该传感器具有优异的抗干扰能力、 长期稳定性、 重复性和重现性, 对压裂返排液中亚硝酸盐检测的加标回收率在97.75%~103.12%之间.



巯基-烯点击反应制备手性多亚胺大环键合手性固定相用于高效液相色谱对映体分离

吴嘉蕾, 俞力琴, 谢生明, 王帮进, 章俊辉, 袁黎明

2025, 46(11):  20250102.  doi:10.7503/cjcu20250102

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以(S)-2,2′-二羟基-1,1′-联萘基-3,3′-二醛和1,2-苯二胺通过一步缩合反应合成了一种手性多亚胺大环(BINOL-CPM), 将其修饰后利用巯基-烯点击反应键合到巯基硅胶表面, 制得了一种高效液相色谱手性固定相(CSP). 该CSP填充的色谱柱在正相(NP)和反相(RP)洗脱模式下均具有较好的手性拆分性能, 有12种外消旋体在NP洗脱模式下实现了拆分, 6种外消旋体在RP洗脱模式下实现了拆分. 将该柱对这些外消旋体的拆分效果与两种常用的商品柱(Chiralpak AD-H和Chiralcel OD-H)进行了比较. NP洗脱模式下拆分的12种外消旋体中有1-(3-氟苯基)乙醇、 1-苯乙醇、 3-羟基-2-丁酮和1-(4-氟苯基)乙醇4种不能在Chiralpak AD-H柱上获得拆分, 有1-(3-氟苯基)乙醇、 3-羟基-2-丁酮和1-(4-氟苯基)乙醇3种外消旋体不能在Chiralcel OD-H柱上获得拆分; RP洗脱模式下拆分的6种外消旋体中1-苯乙醇不能在Chiralpak AD-H柱上获得拆分, 一些手性化合物在该柱上的分离度(R_s)也高于这两种商品柱. 因此, 该制备柱与两种商品柱之间具有良好的手性拆分互补性, 可拆分它们不能拆分或不能很好拆分的一些手性化合物. 此外, 该柱还表现出优秀的拆分重现性和稳定性, 在经历数百次进样使用后, 对扁桃酸乙酯拆分的两个对映体色谱峰的保留时间(t_R)和R_s与柱使用之初无显著变化, 其色谱峰t_R的相对标准偏差RSD(n=5)<0.49%, R_s的RSD(n=5)<2.88%. 此外, 该色谱柱的柱间重现性也较好, 不同批次制备的柱对扁桃酸乙酯拆分的两个对映体色谱峰的t_R和R_s的RSD(n=3)分别小于1.09%和5.75%. 研究结果表明BINOL-CPM是一种良好的HPLC手性分离材料, 具有重要的研究价值, 也为新型高效液相色谱CSP的研究提供了参考.



有机化学

超声辅助自组装构建多功能铁-原卟啉纳米粒及多模态肿瘤治疗

李勇, 李燕, 杨景儿, 王柏萍, 尹君雅, 耿鹏, 杨扬, 黄文权

2025, 46(11):  20250176.  doi:10.7503/cjcu20250176

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多模态协同治疗纳米材料对肿瘤精准治疗具有重要研究价值， 但其传统制备方法复杂且协同治疗效果低. 本文采用超声辅助自组装策略合成了铁-原卟啉IX(PpIX)配位纳米粒(Fe-PpIX)， 实现了光/声/化学动力三位一体多模态肿瘤治疗. 采用透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对制备的纳米粒进行了表征， 结果表明Fe与PpIX羧基有效配位. 基于荧光光谱定量分析， 发现在光和声协同处理下Fe-PpIX可有效产生活性氧(ROS). 邻苯二胺/亚甲基蓝双探针检测结果表明， Fe-PpIX可催化内源性H₂O₂发生类Fenton反应生成羟基自由基， 从而触发化学动力治疗. 采用L929和4T1细胞进行了噻唑蓝(MTT)实验， 结果显示Fe-PpIX具有良好的生物相容性. 经光/声/化学协同治疗后， 4T1肿瘤细胞的存活率显著下降(最低15.0%)， 活/死细胞染色实验进一步证实了此结果. 所制备纳米粒有望实现高效治疗， 为理性设计多模态联合治疗的纳米粒提供了新策略.



物理化学

钴(Ⅱ)@膦酸锆复合物的制备及催化过一硫酸盐降解藏红T的性质

侯晴梓, 王克菁, 李春闯, 邵倩, 郝海军, 徐庆红

2025, 46(11):  20250240.  doi:10.7503/cjcu20250240

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以骨架含有1，4，7，10-四氮杂环的膦酸锆ZrDP（由1，4，7，10-四膦酸亚甲基-1，4，7，10-四氮杂环十二烷与Zr⁴⁺在酸性水溶液中反应得到）为载体， 通过配位作用合成了一种Co²⁺负载型催化剂TTFA@Co²⁺@ZrDP （TTFA： 2-噻吩甲酰三氟丙酮）， 并将该催化剂用于催化过一硫酸盐氧化降解藏红T反应. 研究发现， TTFA@Co²⁺@ZrDP的催化活性与其尺寸大小和负载的Co²⁺含量及分散度密切相关. 配体TTFA能够促进催化反应过程中电子的转移， 提升催化活性中心Co²⁺的催化能力. 在一定条件下， TTFA@Co²⁺@ZrDP催化过一硫酸盐氧化藏红T的降解率达到100%， 且催化剂具有良好的重复利用性.



十二烷基磺酸钠在正丙醇/水混合溶液中囊泡的形成及性能

吴燕茹, 李安明, 高美华, 庄文昌

2025, 46(11):  20250210.  doi:10.7503/cjcu20250210

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通过动态光散射(DLS)、 透射电子显微镜(TEM)、 小角X射线散射(SAXS)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术, 考察了十二烷基磺酸钠(SDS)在正丙醇(NPP)/水混合溶液中的自组装行为. 结果表明, NPP的引入显著提升了SDS的溶解度, 在50%(质量分数)NPP/水混合溶剂中SDS的溶解度达225.71 g/L, 较纯水体系(2.42 g/L)提升93倍. 研究发现, 在SDS/NPP/H₂O三元体系各向同性相中, 除了典型的胶束结构外, 还观察到了囊泡聚集体的形成. 随着NPP含量的逐步增加, 囊泡结构逐渐向胶束转变, 当NPP含量大于50%时, 体系中的聚集体主要以胶束形式存在. 通过FTIR光谱分析证实, SDS与NPP分子间形成的氢键(—S=O…H—O—)、 SDS分子间的“水桥”和“阳离子(Na⁺)桥”(—SO₃⁻ …Na⁺… —SO₃⁻ )发挥了重要作用, 有效抑制了阴离子头基间的静电排斥, 这对于SDS/NPP囊泡相的形成起着关键作用. 此外, SAXS与原子力显微镜(AFM)证实囊泡双层膜中存在烷基链交叉构型, 交叉度为28.57%, 这种高度交叉的烷基链结构也是SDS/NPP囊泡形成和稳定的内在原因. SDS/NPP囊泡在长期储存、 高温处理以及冻融循环等条件下均表现出良好的稳定性, 同时对亲水性染料钙黄绿素具有一定的包覆能力. 另外, 囊泡膜对OH⁻具有一定的渗透性, 其跨膜渗透过程符合一级动力学模型.



CeO₂改性V-NiFeP双功能催化剂的制备及电解海水性能

蔡奇, 张令杰, 赵芳, 杨阳, 于静

2025, 46(11):  20250201.  doi:10.7503/cjcu20250201

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通过水热法、 磷化处理、 元素掺杂以及电沉积方法在泡沫镍基底上原位生长了CeO₂修饰的钒掺杂多孔镍铁磷化物纳米片催化剂电极(V-NiFeP@CeO₂). V掺杂增加了活性位点的数量, 磷化可调节电子结构, CeO₂与V-NiFeP发生界面相互作用, 有利于电子转移和反应物吸附, 从而提高了催化活性. 对制备的双功能催化剂在碱性溶液和碱性海水溶液中的析氢和析氧性能进行了研究, 全水解电化学测试结果表明, 催化剂在碱性溶液和碱性海水溶液中100 mA/cm²电流密度下所需的电池电压仅为1.83和1.85 V, 并且在10 mA/cm²电流密度下稳定运行27 h无电压衰减, 表现出优异的电催化性能和长期耐久性.



纳米结构Co-Nd-MOF/GO电极材料的制备及电化学性能

王德龙, 邢世禄, 李春丽, 周楠, 郝亚玲, 霍蓉, 李秀华, 刘惠锋

2025, 46(11):  20250191.  doi:10.7503/cjcu20250191

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钒氧化还原液流电池(VRFB)被认为是最具有前景的大规模储能体系之一， 但电极材料在高电流密度下能量效率低制约了VRFB的发展, 对电极材料进行修饰改性可提高其能量效率和稳定性. 本文以钕基金属有机框架(Nd-MOF)为前驱体, 引入过渡金属钴进行掺杂； 并采用水热法使Co-Nd-MOF与具有高导电性的氧化石墨烯(GO)通过GO的含氧官能团键合, 制备出具有优异电化学性能的Co-Nd-MOF/GO-2复合材料, 并将其作为修饰空白碳毡(CF)的电极材料应用于VRFB负极. 电化学测试结果表明， Co-Nd-MOF/GO-2对V²⁺/V³⁺的氧化还原反应具有优异的电催化作用, 可以提高VRFBs的电压效率(VE)和能量效率(EE). 在50 mA/cm²电流密度下, Co-Nd-MOF/GO-2复合材料修饰电极相较于CF过电位降低了259.7 mV, 放电容量提高了263 mA·h; 在140 mA/cm²电流密度下, 该修饰电极相较于CF的VE和EE分别提高了9.2%和10.0%, 循环之后电流密度调回50 mA/cm², VE和EE几乎无衰减, 表现出良好的循环稳定性. 研究结果表明, Co的掺杂提供了额外的金属节点和自由空穴, 而GO的复合降低了MOF的团聚程度并为V²⁺/V³⁺反应提供了更多活性位点, 从而促进了电荷转移和离子传递. 上述效应加上GO与Co-Nd-MOF之间的协同作用, 共同显著提升了复合电极材料的导电性能. 该研究为推进VRFB的进一步应用提供了一种可行的方法.



核受体FXR与天然产物激动剂Sarmentol H的作用机制

张莉, 黄可轩, 顾博嫒

2025, 46(11):  20250182.  doi:10.7503/cjcu20250182

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近期研究发现， 从植物垂盆草分离得到的天然产物Sarmentol H(SMH)是一种具有新颖骨架结构的法尼醇X受体(FXR)激动剂， 表现出良好的体内外活性. 然而， SMH与FXR的具体作用机制尚不清楚. 本文综合运用分子对接、 分子动力学模拟和结合自由能计算等方法， 解析了SMH与FXR之间的作用模式. 通过比较结构动力学和结合自由能， 确定了SMH与FXR的最优结合模式， 并识别出在SMH结合过程中起关键作用的氨基酸残基.



废糖蜜改性赤泥零价铁强化电芬顿降解环丙沙星机制

刘春祥, 李晨光, 杨文静, 李佳潞, 李轶

2025, 46(11):  20250178.  doi:10.7503/cjcu20250178

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抗生素的广泛使用导致其在水环境中持续累积， 引发抗性基因传播等生态风险. 非均相电芬顿(HEF)技术因可规避铁泥生成且操作简单而成为用于处理水污染极具发展潜力的高级氧化技术， 但其实际应用仍受限于Fe²⁺/Fe³⁺循环动力学迟缓及高成本等问题. 本文以工业废料赤泥(RM)为原料， 通过与另一工业废料废糖蜜共热解制备了零价铁(Fe⁰)基催化剂(RMM-1∶1). 表征结果证实， 废糖蜜热解产生的还原性气体将RM中的铁氧化物高效还原为Fe⁰， 赋予RMM-1∶1高比表面积与快速电子转移能力， 通过强化Fe²⁺再生与多路径活性氧( ^· OH， ¹O₂， ^· O₂⁻ )协同作用实现抗生素高效降解： RMM-1∶1在优化条件下对30 mg/L环丙沙星60 min的去除率达93.6%(表观速率常数0.1081 L·mg^-1·min^-1)， 其Fe⁰介导的电子转移与非自由基路径(¹O₂主导)协同驱动污染物的去除. 机理研究结果表明， Fe⁰的持续电子供给是突破Fe²⁺/Fe³⁺循环瓶颈的核心机制， 而多活性氧的时空协同效应则保障了污染物的降解效能.



落入式量热法对熔盐储热材料热力学性质的研究

吴冰, 尹楠, 胡金玲, 魏小兰, 赵红, 史全

2025, 46(11):  20250170.  doi:10.7503/cjcu20250170

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熔盐储热材料是当前高温储热技术领域备受关注的储热介质， 对于其热力学性质的研究与理解是开展熔盐储热材料研究的重要基础. 本文建立了高温落入式量热装置， 并用于熔盐储热材料热力学性质的研究； 通过测量标准物质α-Al₂O₃的焓值确定量热装置的测量准确度为±0.5%； 利用测得的高纯度Sn固-液相变前后的焓值， 分析得到量热装置的相变温度、 焓值与差示扫描量热方法测量结果偏差分别为±0.12%和±1.30%. 使用该量热装置测量了NaNO₃、 KNO₃及其太阳熔盐（60%NaNO₃-40%KNO₃）在350~750 K温区的焓值， 通过数据拟合分别得到了固相与液相的焓值多项式方程， 计算得到相变温度与相变焓值. 结果表明， 落入式量热法能够准确测量熔盐储热材料焓值、 相变温度与相变焓值等热力学性质， 可为熔盐储热材料热力学性质的研究提供可靠的量热实验手段.



高分子化学

直接MOF化诱导电活性高透气聚乳酸Janus纳纤滤膜

张龙, 马良, 徐超, 吴洋, 高娜, 汪少振, 李欣雨, 王存民, 徐欢, 张生辉

2025, 46(11):  20250215.  doi:10.7503/cjcu20250215

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通过微波辅助合成法高效可控制备了高介电纳米晶锆-富马酸金属有机框架(MOF-801), 利用“静电纺丝-喷雾”策略将MOF-801纳米晶锚定于聚乳酸纤维表面, 构筑了一种特殊的Janus结构. 高介电MOF-801纳米晶显著提高了聚乳酸纤维的驻极效果, 使聚乳酸(PLA)纤维膜具有高介电常数(2.5)和初始表面电势(5.6 kV)等高电活性及优异的电荷储存和再生能力. Janus结构具有多种过滤效应协同作用, 可分级捕获不同粒径的细颗粒物(PMs). 即使处于最高的气体流速下(85 L/min), 聚乳酸Janus纳纤滤膜(J-PLA/MOF)也可达到超高的PM_0.3过滤效率(96.4%)和低空气阻力(121.5 Pa). 同时, 在100 Pa压差测试条件下, J-PLA/MOF纤维膜的气体分子通过速率最高可达225.1 mm/s, 明显高于Normal PLA(气体分子透过速率102.2 mm/s). 由于适量高表面活性MOF-801纳米晶的锚定, J-PLA/MOF纤维膜的力学性能有所改善, 其抗拉强度和杨氏模量分别高达4.7 MPa和100.3 MPa. 本文制备的J-PLA/MOF可降解纤维膜在超细PMs过滤研究中具有广阔的应用前景.