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进展评述
卟啉/酞菁配合物修饰钙钛矿太阳能电池研究
李晓晨, 曹靖
2020, 83(11): 962-969
[摘要]  (103) [HTML全文] (103) [PDF 12044KB] (6)
摘要:
为解决资源短缺和环境污染问题,太阳能电池应用研究引起了广泛的科学关注。在过去的十年间,钙钛矿太阳能电池(PSCs)作为一种新型的电池技术得到了快速发展,逐渐成为目前商业化硅基太阳能电池最有力的竞争对手之一。然而,钙钛矿薄膜在低温溶液制备过程中会不可避免地形成缺陷,这些缺陷是严重制约PSCs光电转化效率与长期运行稳定性得到进一步提高的主要因素。利用功能化有机分子钝化钙钛矿薄膜表面及晶界处缺陷是提升电池性能及稳定性的有效手段。卟啉/酞菁金属配合物具有良好的稳定性和优异的光电特性,利用卟啉/酞菁金属配合物修饰钙钛矿薄膜是提高PSCs性能和稳定性的有效方法之一。本文综述了卟啉/酞菁金属配合物界面调控实现高效稳定PSCs组装的研究进展,并对其存在的问题及今后可能的发展方向进行了总结与展望。
硒π酸催化合成含氮杂环化合物的研究进展
许阳, 廖礼豪, 赵晓丹
2020, 83(11): 970-976
[摘要]  (117) [HTML全文] (117) [PDF 974KB] (3)
摘要:
含氮杂环化合物具有独特的生理和药理活性,它们的高效合成引起了广大科研工作者的研究兴趣。近年来,发展了不同的合成方法制备含氮杂环化合物。其中,硒π酸催化合成含氮杂环化合物的合成方法因反应条件温和、操作简单、区域选择性和官能团兼容性好的优点受到越来越多的关注。本文综述了近些年来硒π酸催化合成含氮杂环化合物如吲哚衍生物、四氢吡咯衍生物、二氢喹嗪衍生物、噁唑衍生物、吡唑并喹唑啉酮类衍生物、异喹啉类衍生物及2-咪唑烷酮衍生物等的研究进展。
适配体在癌症诊断与靶向治疗中的研究进展
赵瑞瑞, 白云峰, 陈晓亮, 冯锋, 双少敏
2020, 83(11): 977-985
[摘要]  (102) [HTML全文] (102) [PDF 2974KB] (1)
摘要:
核酸适配体是利用体外筛选技术,即指数富集的配体系统进化技术(SELEX),从核酸分子文库中得到的寡核苷酸片段。其与靶标物有很高的特异性和亲和力,将适配体作为识别单元的生物传感研究以及适配体偶联成像试剂的生物体内外成像研究在临床诊断中有很大的应用前景,此外,适配体靶向癌细胞或组织的治疗方法相比传统化学治疗副作用更小,在临床上也有极大的应用前景。本文综述了适配体目前在癌症诊断和靶向治疗两个方面的研究进展,并分析现阶段存在的问题以及面临的挑战。
作用于离子型γ-氨基丁酸受体的异噁唑啉类杀寄生虫剂
艾大朋, 巨修练, 刘根炎
2020, 83(11): 986-996
[摘要]  (192) [HTML全文] (192) [PDF 939KB] (0)
摘要:
离子型γ-氨基丁酸(GABA)受体是一类重要的杀虫剂靶标,异噁唑啉类化合物是作用于该靶标的一类新型杀虫(寄生虫)剂。基于异噁唑啉类衍生物高效的杀虫活性和出色的安全性,自首个该类杀寄生虫剂氟雷拉纳被发现后,阿福拉纳、沙罗拉纳、洛替拉纳和氟噁唑酰胺等化合物相继被报道。本文主要综述了异噁唑啉类化合物在杀虫剂领域的最新研究进展,重点在化学结构、杀虫活性、作用机制、生物代谢和安全性等方面进行了总结和评述,同时探讨了异噁唑啉类杀虫(寄生虫)剂在应用上的局限性,对该类化合物在农业病虫害防治的应用前景和发展趋势作了展望。
胶原静电纺丝研究进展
吴斯佳, 吴坤远, 曾绍校, 李玉霜, 陈俊德
2020, 83(11): 997-1006
[摘要]  (114) [HTML全文] (114) [PDF 2123KB] (2)
摘要:
胶原是细胞外基质的主要结构蛋白,广泛存在于各类动物机体中。天然胶原存在纤维形态不一、机械性能差等不足,限制了其工业规模化应用。因此,如何有效地制备出性能优良的胶原材料成为热点问题。静电纺丝技术是一种新兴的纳米材料制造技术,利用该技术可获得具有不同结构和性能的胶原基纳米纤维材料,制成的纳米纤维材料展现出密度低、弹性高等优异特性,有望广泛应用于组织工程、医学、载体等领域。本文将从胶原的单独静电纺丝及其影响因素、胶原共混静电纺丝和影响因素以及应用等方面介绍胶原静电纺丝技术的研究进展,并针对存在的问题和发展方向进行了讨论和展望,为胶原的应用提供一定的理论指导和技术支撑。
其它
All Solution-Processed Planar Heterojunction Organic Solar Cells Using A Highly Crystalline Squaraine Dye
Haochen Fan, Jinhua Huang, Kejian Jiang, Yanlin Song, Xueqin Zhou
2020, 83(11): 1007-1013
[摘要]  (90) [HTML全文] (90) [PDF 6496KB] (0)
摘要:
Highly crystalline organic semiconductors with close molecular stacking could hold high charge mobility but low solubility in common organic solvents, limiting their solution processability for organic optoelectronics. Herein, a methyl-decorated high-crystalline squaraine dye (DM-SQ) is synthesized, and a highly crystalline thin film is solution-deposited using trifluoroacetic acid (TFA) as solvent. The resultant film shows a higher hole mobility as compared with that of the vacuum-deposited film (5.28×10-4 vs. 7.53×10-5 cm2·V-1·s-1). With DM-SQ as donor and PC61BM (phenyl-C61-butyric acid methyl ester) as acceptor, the solution-processed planar heterojunction solar cells exhibit an average power conversion efficiency of 6.08±0.19%, higher than 3.56±0.22% for the vacuum-deposited devices.
研究论文
离子聚合物微球负载钯催化甲酸分解产氢
邵守言, 朱桂生, 黄志军, 王忠华, 闫丰文
2020, 83(11): 1014-1018
[摘要]  (91) [HTML全文] (91) [PDF 4339KB] (0)
摘要:
催化甲酸分解产氢是氢气储存和氢能利用的重要途径。以对4-乙烯基吡啶和1,3,5-三(溴甲基)-2,4,6-三甲基苯为原料,通过季铵化和聚合制备了树枝状离子聚合物微球,负载Pd纳米粒子后用于催化甲酸分解产氢。微球的离子交换性能及含N特性使制备的Pd纳米粒子具有高分散性、小尺寸、均一粒径和优化的电子结构。考察了甲酸浓度和反应温度对产氢速率的影响。结果表明,在50℃、甲酸浓度为1mol/L、甲酸与钯摩尔比为200、甲酸与甲酸钠摩尔比为3的优化反应条件下,甲酸完全分解时间为30min。催化剂使用4次后活性无明显下降。
一种以还原氧化石墨烯为电子中继体的复合光催化剂的合成及光催化性能研究
李向群, 司瑞如
2020, 83(11): 1019-1024
[摘要]  (89) [HTML全文] (89) [PDF 5186KB] (1)
摘要:
本文构建了一种以还原氧化石墨烯(RGO)为电子中继体的复合光催化体系Pt-RGO/ZnIn2S4-CoPi/BiVO4,并分别利用若丹明B(RhB)的脱色和光催化分解水测试其催化性能。在RhB的光催化脱色实验中,反应3h后,溶液中RhB的脱色率高达99.89%。在光催化分解水的过程中,反应5h之后,复合催化剂体系产H2量达到359.6μmol,产氧量达到196.3μmol。探讨了复合光催化剂体系的工作机理,发现其卓越的光催化水处理效能主要缘于RGO作为电子中继体促进了光生电子在两个复合单体之间的传导,从而提高了系统的光催化性能。
基于菁染料响应G-四链体结构变化的半胱氨酸检测探针
田佳琦, 陈月荣, 刘铭, 张艳华, 孙旭东, 付尧, 张秀凤, 石磊
2020, 83(11): 1025-1030
[摘要]  (87) [HTML全文] (87) [PDF 3443KB] (0)
摘要:
半胱氨酸是生物体中起着重要作用的还原性氨基酸,其在体内的含量变化可能会诱发机体发生多种病变,因此高选择性、高灵敏度和低成本的半胱氨酸检测技术具有重要意义。本文利用富含鸟嘌呤的DNA链序列在钾、钠等金属离子诱导下形成对汞离子产生特殊响应的二级结构以及菁染料能够对DNA结构进行识别,并由此引起其超分子聚集形式的改变,致使其紫外和可见光谱性质随之变化,通过以Hg2+调控G-四链体与菁染料(ETC)组建传感器,实现对溶液体系中半胱氨酸高选择性检测。
蒲公英黄酮抗氧化活性的构效关系分析
杨怡萌, 陈星宇, 吴娅, 陈聪梅
2020, 83(11): 1031-1037
[摘要]  (83) [HTML全文] (83) [PDF 3534KB] (1)
摘要:
为从分子水平研究蒲公英黄酮结构与抗氧化活性之间的内在关系,本文借助于密度泛函理论,通过优化结构参数、捕获自由基的热力学能量分析、NBO电荷分布、半醌自由基的自旋密度分析等深入探讨了蒲公英黄酮化合物(槲皮素、芦丁、木犀草素、芹菜素、香叶木素等)抗氧化活性的构效关系及内在规律。结果表明,5种蒲公英黄酮化合物抗氧化活性顺序为:芦丁>槲皮素>木犀草素≫香叶木素>芹菜素,酚羟基的位置是影响蒲公英黄酮抗氧化活性差异的主要因素。蒲公英黄酮不同位点抗氧化活性的高低与其酚羟基上H原子的电荷分布、黄酮自由基的稳定性成正比关系,自由基单电子的离域程度和分子内氢键的稳定化作用共同决定了B环4'-OH是蒲公英黄酮的关键活性位点。
氨基乙内酰脲类BACE1抑制剂的特征结构与作用机制
高庆平, 詹新雨, 孔佳娣, 齐云国, 杨凌, 吴倩
2020, 83(11): 1038-1043
[摘要]  (91) [HTML全文] (91) [PDF 2576KB] (0)
摘要:
对BACE1抑制剂的研究与开发已成为目前治疗阿尔兹海默症的主要研究方向之一。本文选取105个氨基乙内酰脲类BACE1抑制剂作为研究对象,借助比较分子相似性指数(Comparative Molecular Similarity Index,CoMSIA)和分子对接方法建立定量构效关系预测模型,研究影响化合物抑制活性的特征结构信息,揭示该类抑制剂与靶标之间的作用模式。结果表明,模型具有较强的预测能力(Q2=0.45,Rncv2=0.87,Rpre2=0.85),抑制剂主要占据了靶标的S3、S1和S2'位点,其主要作用力类型为氢键力。实验所得模型和信息可为日后研究开发新型高效的BACE1抑制剂提供一定的理论指导,节省研究时间与费用。
T型及KA分子筛膜的制备、修复及其天然气脱水蒸气性能研究
张丛健, 宋庆翔, 谢小雪, 王若琳, 刘鹏霄, 刘彧, 张玉龙, 张瑛, 张晓灿, 安晨
2020, 83(11): 1044-1049
[摘要]  (97) [HTML全文] (97) [PDF 7522KB] (0)
摘要:
本文以氧化铝陶瓷为基底,合成了T型和KA两种分子筛膜,并将其应用于天然气脱水蒸气实验。研究表明,T型及KA分子筛膜对模型天然气脱水蒸气的H2O/CH4选择性分别为2.80和3.16。采用表面涂层法对分子筛膜中的缺陷进行修复,从而有效提高了其模型天然气脱水蒸气性能,修复后的T型及KA分子筛膜的H2O/CH4选择性分别达到了10.52和17.71,水蒸气的渗透系数分别为104397和28200 Barrer,甲烷损失率分别仅为2%和1%,修复后的两种分子筛膜皆具有良好的稳定性。
化学史
钛元素的发现及其概念发展
曹福臣, 袁振东
2020, 83(11): 1050-1055
[摘要]  (113) [HTML全文] (113) [PDF 2278KB] (4)
摘要:
1791年,英国矿物学家格雷戈尔发现钛矿石并意识到一种新元素的存在。至1795年,普鲁士化学家克拉普罗特进一步预言了该元素,并将之正式命名为钛(Titanium)。1910年,美国化学家亨特制取了纯净的钛单质,钛元素的概念正式形成。20世纪20年代以后,钛同位素的发现使人们对钛元素有了新认识,并逐渐形成现代钛元素概念。钛元素概念的发展使人们在科学认知上发生了转变,促进了化学元素观的演进。
进展评述
框架核酸在蛋白精确组装中的应用
黎瑜辉, 尹芳菲, 李江, 李兰英, 刘刚
2020, 83(9): 770-776
[摘要]  (260) [HTML全文] (260) [PDF 6404KB] (260)
摘要:
除了作为遗传信息的载体,DNA所展现出的特殊材料性能引起了广泛关注。基于碱基互补配对原则的精确性和可编程性使得核酸纳米结构的构建逐步从一维单链发展到二维平面以及三维立体结构。计算机辅助工具的进步也促进了各种大小和形状的DNA纳米结构的自动化设计,而近年来构建的“框架核酸(FNAs)”为生物大分子纳米尺度上的精确排列提供了新方法,其固有的生物学功能以及可定制的特性使得其在物理、化学和生物等领域具有十分广阔的应用前景。本文阐述了精确自组装的FNAs的概念,并概述了FNAs在蛋白精确组装等领域的最新进展;重点论述了FNAs的优势所带来的对蛋白空间排布及其性能的调控能力,讨论了该领域存在的挑战,并对其发展机遇进行了展望。
碳基量子点荧光传感器在环境检测中的应用研究
刘琳, 陈泽智, 黄名湖, 马艳芳
2020, 83(9): 777-784
[摘要]  (237) [HTML全文] (237) [PDF 2914KB] (237)
摘要:
由于优越的光学性能、良好的水溶性及生物相容性,碳基量子点在荧光传感器方面的应用引起了越来越多人的关注,特别是对金属离子卓越的检测性能使其广泛应用于环境检测。为了帮助更好地了解到碳基量子点的应用,本文对碳量子点、石墨烯量子点、氧化石墨烯量子点的合成及其在环境检测中的应用进行总结,并对碳基量子点荧光传感器的应用进行展望。
三元锂离子电池容量衰减机理研究进展
王永红, 来文青, 石海鹏, 陈光生, 周立超, 陈旭, 刘晶冰
2020, 83(9): 785-791
[摘要]  (231) [HTML全文] (231) [PDF 3483KB] (231)
摘要:
三元锂离子电池主要是指使用镍钴锰酸锂(NCM)或镍钴铝酸锂(NCA)作为正极材料的锂离子电池,三元锂离子电池广泛应用于电动汽车、3C电子产品、储能等领域。然而,三元锂离子电池的循环寿命已成为其进一步发展的最大障碍,因此了解三元锂离子电池的容量衰退机理具有重要意义。三元锂离子电池的衰退机理主要包括五个方面:晶体结构的改变和相变、活性材料的损失、电解质的分解和消耗、可脱嵌锂离子的损耗以及固体电解质界面的形成。本文总结了近年来相关方面的研究进展,以期更全面地总结三元锂离子电池的容量衰减机理,并对三元锂离子电池的应用前景进行了展望。
N-杂环卡宾配体在聚合反应中的研究进展
孔勇
2020, 83(9): 792-798
[摘要]  (257) [HTML全文] (257) [PDF 1088KB] (257)
摘要:
N-杂环卡宾(NHC)配体的优异催化性能引起了人们的广泛关注,已成功应用于多种烯烃聚合反应。本文主要介绍NHC及其在开环易位聚合、烯烃配位聚合和原子转移自由基聚合等反应中的应用。在此基础上,指出了今后NHC配体在聚合反应研究的发展方向。
手性4-取代色满骨架的立体选择性构建研究进展
胡家栋, 文雯
2020, 83(9): 799-804
[摘要]  (203) [HTML全文] (203) [PDF 1851KB] (203)
摘要:
手性4-取代色满骨架广泛存在于很多具有生物活性的天然产物及其类似物中,该骨架的不对称构建策略在新药开发中扮演着重要角色。本文从加成反应、氢化反应、烷基化反应、烯/炔丙基化反应、去对称化反应、羰基α位芳基化反应和重排反应七个方面综述了手性4-取代色满骨架的立体选择性构建策略,以期为含有该类骨架的活性天然产物的不对称合成提供参考。
食品中7种常见的非食用色素检测研究进展
牛家华, 卢明华, 王勇
2020, 83(9): 805-812
[摘要]  (273) [HTML全文] (273) [PDF 1645KB] (273)
摘要:
食用色素可以明显改善食品外观,激发食欲,在食品行业有着广泛的应用,但若向食品中添加非食用色素来代替食用色素,则会对人体存在致癌风险。食品中常见的非食用色素有以下7种:碱性嫩黄O、碱性橙Ⅱ、酸性橙Ⅱ、苏丹红、若丹明B、美术绿和孔雀石绿,而目前对这7种非食用色素检测的国家标准还未全部建立。本文综述了近3年来食品行业中针对这7种非食用色素的各种检验方法,以期为食品安全监督检测提供参考。
研究论文
一种新型主客体荧光探针对人体氨基酸的识别研究
蒋道法, 杨希楠, 金艳梅, 高洁, 赵威威, 马培华
2020, 83(9): 813-820
[摘要]  (236) [HTML全文] (236) [PDF 11551KB] (236)
摘要:
本文研究了环戊基全取代六元瓜环(CyP6Q[6])与2-(β-吡啶)-1H-咪唑[4,5-f][10]菲咯啉盐酸盐(即Ar-IPHS)的主客体相互作用,并利用CyP6Q[6]可使Ar-IPHS产生强烈荧光的性质制备了Ar-IPHS@CyP6Q[6]荧光探针用以识别氨基酸。结果表明,探针可高效识别甘氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸,检出限分别为2.27×10-6、1.359×10-5和1.690×10-5mol/L。
含2, 6-二甲酰胺基吡啶单元的大环合成、结构及其对四面体构型阴离子的络合性质
易贤美, 邓雅欣, 黄超, 朱必学
2020, 83(9): 821-827
[摘要]  (210) [HTML全文] (210) [PDF 5498KB] (210)
摘要:
采用前体二胺NN'-(3-氨基苯基)-2,6-二甲酰亚胺吡啶(1)和5,5'-亚甲基双水杨醛(2)进行缩合反应得到含酚羟基的[1+1]席夫碱大环L1,将其中席夫碱C=N双键还原得到环状骨架更具柔性的饱和大环L2。通过1H NMR、FABMS和元素分析等对大环组成进行了表征,并通过X射线单晶衍射解析了两个大环分子的晶体结构。采用UV-Vis光谱滴定技术对大环与系列阴离子的络合作用进行了考察,结果表明,席夫碱大环L1对四面体构型的阴离子H2PO4-、HP2O73-和H2P2O72-有明显的选择性识别作用,进一步通过UV-Vis光谱、核磁滴定等技术获得了识别反应的配位比及平衡常数(K),L1对3个磷酸阴离子的络合能力依H2PO4-、HP2O73-和H2P2O72-顺序递增。
Si取代Keggin型多酸催化光解水产氢机理
慈成刚, 董龙, 臧杰超, 罗国相
2020, 83(9): 837-843
[摘要]  (200) [HTML全文] (200) [PDF 3812KB] (200)
摘要:
本文采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究了Keggin型多酸[SiW12O40]4-催化光解水产氢机理。计算结果显示反应主要包括四个步骤:(1)光激发;(2)电荷转移和生成单电子还原(OER)中间体;(3)生成双电子还原(TER)中间体;(4)氢气从多酸表面解离和催化剂重生。当第一个电子从甲醇转移到多酸后,后续反应均为热力学上有利的放热途径,并推动第二个电子从甲醇自由基、H[SiW12O40]4-或[SiW12O40]5-转移到OER中间体H[SiW12O40]4-或[SiW12O40]5-生成TER中间体[SiW12O40]6-、H[SiW12O40]5-或H2[SiW12O40]4-,并伴随着H2产生。耦合的电子和质子转移路径在能量上最有利。甲醇和水分子的参与有利于H2产生。多酸在整个催化循环中作为光敏剂、催化剂、电子的受体和给体。
其它
Convenient and Effective Syntheses of Novel 3-Aroxymethylquinoxaline-2-carboxylic acids and Their Antibacterial Activities
Hong Zhang, Yunhe He, Yang Li, Yu Chen
2020, 83(9): 828-836
[摘要]  (181) [HTML全文] (181) [PDF 2611KB] (181)
摘要:
In the present work, a series of novel 3-aroxymethylquinoxaline-2-carboxylic acids (4a~4l) were synthesized by a simple and facile method using the newly-synthesized ethyl 3-bromomethylquinoxaline-2-carboxylate (6) as substrate through one-pot sequential Williamson reaction with various phenols (8a~8l) followed by ester hydrolysis reaction. A preliminary screening for their in vitro antibacterial activities against five bacterial strains revealed that compounds 4j, 4k and 4l with tert-butyl and halo (F, Cl and Br) substituents exhibited significant activity against Gram (+) bacterials B. subtilis and S. aureus, among them 4j possessed the best activity with the MIC values of 15.625 and 7.8125 μg/mL, respectively, better than the reference drug Ciprofoxacin.
化学教学
以油茶壳为原料制备吸附剂及其净化抗生素废水性能——“新农科”理念下培养“新农人”的综合研究性实验设计
张声森, 周子宁, 陈敏, 高琼芝, 刘海峰, 卢其明, 倪春林
2020, 83(9): 844-849
[摘要]  (214) [HTML全文] (214) [PDF 3260KB] (214)
摘要:
根据农业院校“新农科”建设需要的人才培养目标和化学类人才培养要求,通过开设本综合研究性实验设计项目,学生可充分掌握与化学、材料和环境相关的多门课程内涉及的环境材料制备、结构表征、性能分析、环境污染评价等实验技能。同时本项目还培养学生的创新意识、科研能力和团队协作能力,激发学生的环保意识和社会责任感。
知识介绍
干水:从概念提出到实际应用
崔博雅, 袁振东
2020, 83(9): 850-855
[摘要]  (269) [HTML全文] (269) [PDF 1835KB] (269)
摘要:
通过对干水的发展史考证可知,20世纪中期,科学家研制出一种由二氧化硅颗粒包裹着水滴的干性粉末并将其命名为“干水(Dry Water)”,但在很长的一段时间内并没有引起人们的关注。至21世纪初,关于干水形成机理和制备技术的一系列研究相继展开。随后,干水巨大的潜在应用价值备受人们关注,其在化妆品、水合物储气、催化剂、灭火剂等众多领域的应用得到了一定程度的开发。干水相关技术的发展会使化学物质的利用方式不断创新。干水的相关知识和发展史改变了人们对水的认识,并会成为化学教科书和百科全书的重要内容。
化学家
中国近现代工业化学家——张泽垚
白欣, 董鑫
2020, 83(9): 856-863
[摘要]  (281) [HTML全文] (281) [PDF 1560KB] (281)
摘要:
张泽垚是中国近现代工业化学家。20世纪初他留美回国后投身于中国化工教育事业与国家工业化建设事业,对国立北京大学、北京女子师范大学、私立江南大学与华东化工学院化工系的发展做出重要贡献;并且他面向社会开展化工普及工作,促进了我国陶瓷学会的建立与发展。2020年是张泽垚逝世50周年,特撰文纪念他。对张泽垚生平的梳理,可以从一个侧面反映出中国近现代化工教育发展历程。