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综合评述
卟啉框架材料在光催化领域的应用
王禹婷, 杨天怡, 章应辉
2020, 37(6): 611-619  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.190336
[摘要]  (80) [HTML全文] (80) [PDF 910KB] (3)
摘要:
卟啉分子对可见光具有较强吸收能力,被广泛应用于光催化和光敏化材料的设计开发。基于卟啉单元设计构筑框架结构材料,可以借助框架结构的大比表面积和可调控孔结构,实现对卟啉单元光物理化学性质的修饰和调控,达到提高材料光催化量子产率和光催化选择性的目的。本文综述了卟啉基金属有机框架材料(MOFs)、卟啉基共价有机框架材料(COFs)、以及卟啉基多孔共价有机聚合物(COPs)在光催化领域的研究进展,通过归纳需要解决的关键问题,对卟啉框架材料的未来发展进行了展望。
研究论文
pH可逆激活型不对称菁光敏剂的光动力杀菌活性
赵凯超, 赵旭, 严秀平
2020, 37(6): 620-626  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.200092
[摘要]  (50) [HTML全文] (50) [PDF 1100KB] (2)
摘要:
研究了一种pH可逆激活型不对称菁(Acy)的光动力杀菌性能。结果表明,Acy在细菌所处弱酸性微环境和808 nm激光照射下可特异性激活产生单线态氧,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均展现出了很好的光动力杀菌效果,而在正常体液条件下无明显的抗菌作用。这种可特异性激活的光动力特性使得Acy避免了传统光敏剂因缺乏细菌特应性而产生的非特异性损伤,在细菌感染的特异性治疗方面展现出了良好的应用前景。
二维层状钴铁双氢氧化物用于癌症协同光治疗
李伟佳, 马志方, 辛志荣, 石强
2020, 37(6): 627-634  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.190322
[摘要]  (56) [HTML全文] (56) [PDF 1209KB] (6)
摘要:
癌症的光子疗法是一种选择性治疗新技术,近几年得到迅猛的发展,该疗法拥有创伤小、选择性好且毒性低、无耐药性等优点。我们采用水热合成法制备了一种新型的层状钴铁双氢氧化物纳米片(Co-Fe-LDH),利用其具有较大比表面积、稳定高、生物相容性好等的特点,负载光敏剂IR783(LDH-IR783),在近红外激光的刺激下实现癌症的光热光动力协同光治疗。对所合成的Co-Fe-LDH进行了组成、形貌、光学性质、活性氧(ROS)生成、热量释放等表征,并在细胞及活体水平进行抗癌测试。实验结果表明,所制备的纳米复合物具有稳定的结构、高IR783负载率以及良好的分散性,并且,在近红外光源照射下表现出优异的光热/光动力效应,能够快速产生大量的活性氧,迅速地释放热量,产生显著的光毒性,能够有效地诱导HeLa细胞的凋亡。体内抗癌实验表明,所制备的纳米复合物有效地抑制了实体肿瘤的生长,并且未对正常组织产生明显的损伤,毒副作用较低。这些初步结果将为光热/光动力协同纳米粒子的设计和应用提供新的思路。
改性HZSM-5沸石分子筛对五氧化二氮硝化甲苯的影响
洪钟, 吕早生, 程广斌
2020, 37(6): 635-641  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.190338
[摘要]  (49) [HTML全文] (49) [PDF 624KB] (1)
摘要:
五氧化二氮(N2O5)作为一种新型绿色硝化剂,可替代传统高污染的混酸,然而N2O5直接硝化收率较低。本文使用3种方法对HZSM-5沸石分子筛Z5进行改性,将催化剂用于N2O5硝化甲苯,并使用吡啶红外(FT-IR)、X射线衍射(XRD)进行表征。实验表明:引入催化剂后,一硝基甲苯收率明显提升,其中浸渍法(IM)改性效果优于离子交换法,Cu-Z5-IM(Z5为HZSM-5沸石)的活性最高,一硝基甲苯产率达到了67.7%,相比未改性(45.2%)提高了22.5%;经过5种不同浓度NaOH改性后,得出0.2 mol/L改性浓度最佳,硝化产率达到了58.5%。
快速扫描量热法研究聚对苯二甲酸-1, 4-环己烷二甲醇酯的结晶和熔融行为
苗中硕, 门永锋
2020, 37(6): 642-649  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.190359
[摘要]  (56) [HTML全文] (56) [PDF 756KB] (0)
摘要:
采用快速扫描量热法(FSC)结合传统的差示扫描量热仪(DSC)考察了聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯(PCT)聚酯在接近玻璃化转变(Tg)和熔融温度(Tm)范围(100~270℃)的结晶和熔融行为。较大过冷度时PCT聚酯结晶较快,FSC有效地抑制降温过程结晶的发生,而较低过冷度下传统DSC可以避免样品降解对实验结果的影响,二者的结合能很好地对PCT聚酯结晶动力学进行测量,实验结果表明在175℃时结晶速率最快。并且利用Flash DSC对等温结晶温度下形成的片晶熔点进行加热速率的相关测量,在熔融动力学建模的基础上进行校准,以确定零加热速率下片晶的熔点。Hoffman-Weeks方程中Tm与结晶温度(Tc)的线性关系与Tc=Tm的交点给出了PCT晶体的平衡熔融温度Tmo为315℃。
聚乙二醇/氮化硼复合材料相变导热性能及其结晶行为
何玉芳, 颜品萍, 黄宝铨, 罗富彬, 李红周, 钱庆荣, 陈庆华
2020, 37(6): 650-657  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.200031
[摘要]  (48) [HTML全文] (48) [PDF 1178KB] (1)
摘要:
本文采用熔融共混浇筑的方法制备了聚乙二醇/氮化硼(PEG/BN)相变复合材料,并研究了不同尺度片状BN对相变复合材料导热性能和结晶行为的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、热常数分析仪、红外热成像分析仪和差示扫描量热仪(DSC)研究了相变复合材料的微观形貌、导热系数和相变过程,并利用莫志深法对DSC结果进行了非等温结晶动力学分析。结果表明,较大片状直径(50 μm)的BN可以更有效地提高聚乙二醇的导热系数,当BN填料质量分数为40%时,相变复合材料的导热系数可达到5.04 W/(m·K)。在快速降温条件下,片径为50 μm的BN填料可以缩短PEG的半结晶时间,提高结晶速率,使相变复合材料具有较大的相变焓。
基于一锅法的磺化聚砜质子交换膜的性能
乔宗文, 赵本波
2020, 37(6): 658-665  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.190355
[摘要]  (49) [HTML全文] (49) [PDF 655KB] (0)
摘要:
以双酚A型聚砜(PSF)为基质材料,通过傅-克烷基化反应在PSF主链引入—NCO活性基团,制备乙基异氰酸化聚砜(PS-SA)。在制备PS-SA的基础上,采用两步一锅法,PS-SA与2-萘酚-6,8-二磺酸钾通过亲核取代反应,制备一种侧链含有萘环的萘磺酸型磺化聚砜PS-NS,充分表征聚合物的化学结构,以溶液浇注的方法制备质子交换膜,研究了温度对PS-NS膜的吸水率(WU,Water Uptaking)、吸水溶胀性(Swelling Ratio)、质子传导率(Proton Conductivity)等基本性能的影响。结果表明,PS-NS膜由于亲水基团距离较远,能够很容易形成相分离结构,所制备的质子交换膜高WU下尺寸稳定性仍然很高,其中PS-NS-4膜(磺酸基团键合量为1.42 mmol/g)在25和85℃的WU高达27.2%和40.3%,但是相应的吸水溶胀性仅为25.2%和57.2%,与相同条件下Nafion115膜的性能十分接近。
二维水滑石纳米片对氧化铝/聚酰亚胺复合薄膜耐电晕性能的影响
马平川, 马莉莉, 杨正慧, 郭海泉, 高连勋
2020, 37(6): 666-672  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.190354
[摘要]  (46) [HTML全文] (46) [PDF 1049KB] (4)
摘要:
将二维层状材料水滑石剥离为二维纳米片分散液,向其中加入纳米氧化铝,并进行聚酰亚胺(PI)的原位聚合,构筑PI/水滑石纳米片/氧化铝纳米粒子三元复合薄膜。结果表明,在PI薄膜中同时加入质量分数为10%氧化铝和2%水滑石纳米片,比仅加入质量分数为10%氧化铝时的耐电晕时间(180 min)提高了12倍,拉伸强度提高了37.8%。聚合物中同时加入纳米片、纳米粒子两种不同形貌填料,能够同时提升复合材料的耐电晕性能和机械性能。
壳聚糖-Fe(Ⅲ)复合凝胶球去除磷酸根的影响因素与吸附机理
赵冰冰, 邓东阳, 陈桂华, 宋清梅, 付建平, 张素坤, 周成勇, 鞠勇明
2020, 37(6): 673-682  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.190325
[摘要]  (67) [HTML全文] (67) [PDF 1028KB] (0)
摘要:
为改善当前环境水体中的磷污染现状,利用溶胶-滴定-真空冷冻干燥法制备了壳聚糖-铁(CS-Fe)复合凝胶球去除水中磷酸根。对CS-Fe凝胶球的形貌结构进行了表征,研究了材料对磷酸根的吸附影响因素,并探索了反应机理。结果表明,CS-Fe对磷酸根的吸附为自发、吸热、熵增过程;吸附过程符合拟一级动力学方程,吸附平衡时间为50 min;根据Langmuir模型计算最大吸附量为23.97 mg/g,脱附效率大于90%。傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜-能量散射谱(SEM-EDS)、Zeta电势分析、X射线光电子能谱(XPS)等证明,CS-Fe形成利于磷酸根快速吸附的蜂窝状结构;吸附机理包含静电吸附和离子交换过程。该吸附剂将金属化合物的吸附性能与壳聚糖大分子利于构建多孔材料的特点相结合,改善了吸附效果,球状材料更利于回收,避免二次污染,具有良好应用前景。
Designed Formation of NiCo-Layered Double Hydroxide Derived from Zeolitic Imidazolate Framework-67 with Selective Dye Adsorption Property
Yongcen LIN, Xue DONG, Yuqin MA, Lang ZHAO
2020, 37(6): 683-694  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.190330
[摘要]  (67) [HTML全文] (67) [PDF 933KB] (3)
摘要:
A novel hollow composite of NiCo-layered double hydroxide and zeolitic imidazolate framework-67 (NiCo-LDH@ZIF-67) adsorbent with high adsorption capacity for pollutants, high adsorption selectivity of methyl orange (MO) and great regenerability was synthesized using ZIF-67 as a template. The sample was characterized by using scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR), N2 adsorption desorption and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The effect of solution pH, the initial MO concentration and the contact time with the mixture solution on the adsorption property of NiCo-LDH@ZIF-67 was studied. The results indicate that its adsorption kinetics for MO can be well simulated by a pseudo-second-order model and its adsorption isotherm for MO follows the Langmuir equation. The optimized adsorption condition is pH=4, contact time of 15 minutes, and adsorbent dosage of 2400 mg/L. Its maximum adsorption capacity for MO can reach as high as 1766 mg/g and is higher than those reported for all similar adsorbents in the literature. In addition, NiCo-LDH@ZIF-67 can selectively adsorb MO from a mixed solution of MO and methylene blue (MB).
制备二氧化钛分枝纳米棒阵列结构以提高聚合物杂化太阳电池的性能
钱近, 郝彦忠, 栗靖琦, 裴娟, 李英品
2020, 37(6): 695-702  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.190329
[摘要]  (52) [HTML全文] (52) [PDF 1214KB] (2)
摘要:
分别采用一步水热法和两步水热法在导电玻璃(FTO)上制备了二氧化钛(TiO2)纳米棒(NR)阵列和TiO2分枝纳米棒(B-NR)阵列。利用低温化学浴沉积法(CBD)在TiO2纳米棒阵列(NRA)和TiO2分枝纳米棒阵列(B-NRA)基底上沉积Sb2S3纳米粒子(NPs)。接着分别旋涂聚-3已基噻吩(P3HT)和2,2'7,7'-四-(二甲氧基二苯胺)螺芴(Spiro-OMeTAD)组装成TiO2(NRA)/Sb2S3/P3HT/Spiro-OMeTAD和TiO2(B-NRA)/Sb2S3/P3HT/Spiro-OMeTAD为光活性层的杂化太阳电池。结果表明,由TiO2(NRA)/Sb2S3/P3HT/Spiro-OMeTAD复合膜结构组装的杂化太阳电池的光电转换效率(PCE)是2.92%,而由TiO2(B-NRA)/Sb2S3/P3HT/Spiro-OMeTAD复合膜结构组装的杂化太阳电池的PCE提高到了4.67%。
介孔碳材料抑制锂电池负极枝晶生长
徐小龙, 王绥军, 金翼, 汪浩
2020, 37(6): 703-708  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.190285
[摘要]  (49) [HTML全文] (49) [PDF 1248KB] (0)
摘要:
为了解决锂电池负极表面锂枝晶生长带来的性能衰退和安全问题。以沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)为前驱体制得介孔碳材料(MCM),用于金属锂负极表面改性。X射线粉末衍射(XRD)和拉曼光谱表明,退火制得的MCM具有一定的石墨化程度,N2气吸脱附测试(BET)证明MCM具有典型的介孔特征。对比不同温度退火样品的XRD、拉曼光谱和BET测试结果,确定900℃为最佳退火温度。优化的MCM作为表面改性剂对金属锂负极进行改性研究。电池充放电循环后,负极样品的XRD和扫描电子显微镜(SEM)测试表明,MCM能够通过均衡锂负极表面的电荷分布抑制金属锂的取向沉积和锂枝晶的生长。本研究为制备抑制锂电池负极枝晶生长表面改性剂提供了一种简便而有效的合成方法,有利于锂电池循环寿命的延长和安全性能的提高。
高碳铬铁在氢氧化钠水溶液中电化学氧化过程
韩平, 冯海涛, 李玲, 董亚萍, 田森, 张波, 李波, 李武
2020, 37(6): 709-718  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.190333
[摘要]  (47) [HTML全文] (47) [PDF 748KB] (1)
摘要:
铬铁电化学氧化法是一种新的制备铬酸钠的方法,然而高碳铬铁在NaOH水溶液中的电化学氧化过程尚不明确。采用循环伏安法(CV)、稳态极化法(LSV)等电化学测试方法对金属铬、高碳铬铁在NaOH水溶液中的电化学氧化过程进行研究,通过扫描电子显微镜(SEM)、能量散射谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对高碳铬铁电解后固相产物表征,判断固相产物的组成。结果表明,高碳铬铁不同于金属铬的电氧化过程,它在NaOH溶液中通过Cr(0)→Cr(Ⅵ)的电氧化方式生成铬酸钠,中间产物Cr(OH)3和Fe(0)发生电化学反应生成稳定的FeCr2O4。随着NaOH浓度的增加,电势较低时,受高碳铬铁中Fe(0)的影响,高碳铬铁容易在NaOH水溶液中发生钝化;当电势足够正时,钝化膜溶解,生成铬酸钠、氢氧化铁和亚铬酸亚铁,同时,阳极表面有氧气析出。高碳铬铁电化学氧化制备铬酸钠的适宜条件:碱浓度≥2 mol/L,阳极电势≥1.6 V(vs.SCE)。
红色荧光碳点的制备及其对过硫酸根的检测
孟雅婷, 焦媛, 张羱, 高艺芳, 路雯婧, 刘洋, 董川
2020, 37(6): 719-725  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.190347
[摘要]  (48) [HTML全文] (48) [PDF 839KB] (2)
摘要:
以对苯二胺为碳源,乙醇为溶剂,采用溶剂热法合成红色荧光碳点(R-CDs)。通过透射电子显微镜、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)对其进行表征。合成的R-CDs粒径约为(3.63±0.20)nm。R-CDs的最大激发和发射波长分别为480和620 nm,具有激发波长独立性,光稳定性好。基于静态猝灭,R-CDs的荧光可以被过硫酸根(S2O82-)有效猝灭。在2.5~120 μmol/L范围内,S2O82-的浓度与R-CDs的荧光猝灭程度呈线性关系,相关系数(R2)为0.9970,检出限为1.2 μmol/L,具有良好的选择性和高灵敏度。同时,该荧光传感体系可应用于自来水和湖水样品中S2O82-的检测。
聚对氨基苯磺酸/石墨烯电化学修饰电极检测药物中氧氟沙星
司晓晶, 朱文菁, 李香, 李丽, 陈子超, 丁亚萍
2020, 37(6): 726-732  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.06.190332
[摘要]  (47) [HTML全文] (47) [PDF 650KB] (0)
摘要:
基于石墨烯纳米材料和循环伏安法技术制备了聚对氨基苯磺酸/石墨烯修饰电极并研究了氧氟沙星(OFL)在该修饰电极上的电化学行为,建立了一种简单快速灵敏测定氧氟沙星的电化学分析方法。结果表明,与玻碳电极相比,对氨基苯磺酸/石墨烯电化学修饰电极能显著提高氧氟沙星的峰电流。在优化条件下,其检测线性范围为1~600 μmol/L,最低检测限为(S/N=3)0.33μmol/L。该修饰电极具有较好的重现性和稳定性,用于实际样品氧氟沙星滴眼液的测定,效果良好。

综合评述
稀土离子特性与稀土功能材料研究进展
胡家乐, 薛冬峰
2020, 37(3): 245-255  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190350
[摘要]  (616) [HTML全文] (616) [PDF 1120KB] (616)
摘要:
稀土元素是一个包含了由钪、钇与镧系共17种元素的系列统称,它们既具有本质上的物理化学相似性,也具有各自独特和多样的电子结构。从化学水平上讲,稀土离子的特性决定了稀土永磁、磁致冷、超导、热释电、光学制冷、非线性光学、催化等高新技术应用的本质;从材料水平上讲,稀土功能材料是实现这些技术应用的基础。从科技发展要求来讲,稀土功能材料的研发是实现稀土资源高质量发展的最重要途径。本文从稀土离子特性出发,利用轨道杂化模型构建稀土离子与稀土功能材料之间的基本关系,总结了近年来不同应用领域中稀土离子在稀土功能材料的组成设计与性能优化方面的研究进展。
氧空位增强光催化还原CO2性能方面的研究进展
郭红霞, 崔继方, 刘利
2020, 37(3): 256-263  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190265
[摘要]  (430) [HTML全文] (430) [PDF 886KB] (430)
摘要:
利用太阳能和半导体光催化剂,将CO2光催化还原转变成碳氢燃料,是缓解温室效应、全球变暖、环境污染和能源危机等一系列问题的理想途径。本文对氧空位增强的光催化还原CO2反应机理进行归纳,并分别针对还原产物为C1和C2组分的光催化体系进行概括总结。作为CO2光催化还原过程的第一步,CO2捕获光催化剂导带上的电子生成CO2·-是反应的速控步骤。氧空位的引入及其带来的金属配位不饱和点,利于CO2捕获电子生成CO2·-,进而促进CO2光催化还原过程。最后,提出当前氧空位增强光催化还原CO2过程仍然存在的问题,且对发展前景进行展望。
研究论文
乙酸/氧气法高效合成取代卟啉
郭洪辰, 秦玉升, 王献红
2020, 37(3): 264-270  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190271
[摘要]  (388) [HTML全文] (388) [PDF 757KB] (388)
摘要:
卟啉在结构上可视为是由4个吡咯类亚甲基的α-碳原子通过次甲基桥互联而形成的大分子杂环化合物,具有高度共轭结构。随着卟啉与金属的配合物即金属卟啉的催化特性受到广泛关注,取代卟啉的高效合成日益显示出重要的学术和应用价值。但是现有的丙酸法和乙酸/硝基苯法存在卟啉收率低、环境污染严重等问题,导致取代卟啉的成本居高不下,限制了其广泛应用。本文利用乙酸/氧气法,在120℃下控制反应物浓度为0.24 mol/L,并在反应第一阶段(前30 min)通入氧气,得到四(4-溴苯基)卟啉(化合物d),产率高达53.8%。该方法是高效合成取代卟啉的新方法,卟啉骨架形成和氧化两个反应同时进行,方法简单、绿色且收率高,有望大幅度降低取代卟啉的合成成本。
羧酸盐双子表面活性剂的合成及性能
张成路, 宋府璐, 周龙, 韩珍, 白茹, 杨帆, 王楠, 孙越冬
2020, 37(3): 271-279  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190242
[摘要]  (393) [HTML全文] (393) [PDF 798KB] (393)
摘要:
为筛选环境友好的新型双子表面活性剂,以水杨酸为原料设计合成了5个羧酸盐型双子表面活性剂EODPN1-EODPN5[2,2'-(1,2-CH2CH2-二-O-)-二-(4-CnH2n+1COPhCOONa),n=5,7,9,11和13],并通过核磁共振波谱仪(NMR)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等对目标产物进行了结构表征。探究了EODPN作为表面活性剂的性能,并利用Gibbs表面吸附方程,通过理论计算得到相关热力学参数,结果表明,目标分子具有优异的表面活性,临界胶束浓度(CMC)值低(最低达0.4 mmol/L),表面张力性能优良(最低达29.74 mN/m),单位面积表面吸附量(Γ)高(最高达3.37×10-6 mol/m2)。通过改变疏水基烷基碳链的长度,优化了EODPN的表面活性和自组装能力,筛选出EODPN4为最佳的表面活性剂。借助EODPN4能与铜离子稳定结合,实现了表面活性剂含量的检测。
三醋酸纤维素膜辐射可控接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯及其性能
许晨曦, 曹明汉, 彭静, 李久强, 翟茂林
2020, 37(3): 293-300  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190283
[摘要]  (316) [HTML全文] (316) [PDF 1050KB] (316)
摘要:
三醋酸纤维素(CTA)是一种高强度的天然高分子衍生物,对其进行表面接枝改性将扩展其在物质分离、吸附、检测等领域的广泛应用,但是化学接枝改性CTA比较困难。本文结合辐射引发接枝和可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方法,成功地在CTA膜表面可控接枝了聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)。研究了吸收剂量、单体GMA质量分数和RAFT试剂含量等因素对接枝率的影响,采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和接触角技术手段对CTA膜接枝前后的结构、形貌和表面性质进行了表征。实验结果表明,为了得到较高的接枝率,同时又保持较好的形貌,合适的条件为:吸收剂量为10~12 kGy,GMA质量分数为30%,RAFT试剂与GMA的物质的量比为1:400;在不同条件下得到的最高接枝率为41%,接枝聚合物相对分子质量分布最低为1.33。此外,接枝PGMA后的CTA膜疏水性增加。该工作提供了可控接枝CTA的简便方法,与传统辐射接枝相比,RAFT辅助辐射接枝反应更加可控,得到的PGMA接枝链更加均匀,有利于根据实际应用来控制接枝率和进行后续的功能修饰。
阻燃超疏水棉纤维的制备及性能
吉婉丽, 钟少锋, 余雪满
2020, 37(3): 301-306  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190225
[摘要]  (345) [HTML全文] (345) [PDF 839KB] (345)
摘要:
将氢氧化镁(Mg(OH)2)凝胶沉积到棉纤维上,以提高棉纤维表面粗糙度和阻燃性能,随后将含有Mg(OH)2的棉纤维浸渍到聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液,获得阻燃超疏水棉织物。并对棉纤维进行了傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、疏水性、热稳定性、阻燃性能和耐久性测试。结果表明,Mg(OH)2负载到织物上,使得织物表面具有一定的微/纳米结构,形成了粗糙涂层。当Mg(OH)2浓度为1.0 mol/L时,Mg(OH)2/PDMS改性的织物接触角(CA)可达158°,极限氧指数(LOI)提升至24.5%,导热系数为0.0525 W/(m·K),具有超疏水和阻燃性能。整理后织物经过20次洗涤,100次磨擦,极端条件处理后,CA仍大于150°,LOI值高于23%,显示了较好的耐久性。
γ-Al2O3催化合成聚甲基膦酸乙二醇酯的适宜活化温度的确定
孙才英, 任彪彪, 董天贺, 代秋波, 肖博
2020, 37(3): 307-313  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190233
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摘要:
聚甲基膦酸乙二醇酯(PEMP)作为一种良好的阻燃剂,具有无毒、低烟、含磷量高、阻燃效果好的优点。γ-Al2O3是催化乙二醇(EG)和甲基磷酸二甲酯(DMMP)缩合生成PEMP的良好催化剂。但是由于γ-Al2O3容易吸附CO2和水分,降低其催化活性,所以使用前需要活化。活化温度影响着γ-Al2O3的催化活性。本文分别在300、400、500、600、700和800℃不同温度下对γ-Al2O3进行活化,用X射线粉末衍射(XRD)分析了γ-Al2O3晶型变化、用低温氮吸附比表面积测试法(BET法)测量了γ-Al2O3比表面积、孔径和孔容积,用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了红外吸收变化,用吡啶吸附-FTIR测定了γ-Al2O3的Brønsted酸位点与Lewis酸位点相对含量。比较了不同温度下活化的γ-Al2O3催化合成PEMP产品的纯度和粘度,找到了γ-Al2O3催化合成PEMP的适宜活化温度为400~600℃。此时,γ-Al2O3属于典型的γ-Al2O3晶型,比表面积较大,孔径较小,所得PEMP产品纯度最高。
乙烯焦油炭磺酸催化果糖脱水合成5-羟甲基糠醛
张爽, 张龙
2020, 37(3): 314-321  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190278
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摘要:
以蒸馏后的乙烯焦油重组分为原料,采用交联-磺化法制备了乙烯焦油炭磺酸。利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、热重分析(TGA-DTG)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对该催化剂进行结构和性能表征。结果表明,该催化剂呈现无定形石墨碳结构,且具有较高的酸量(4.20 mmol/g),表面的磺酸官能团是其关键活性中心。并将该催化剂用于果糖脱水合成5-羟甲基糠醛(5-HMF)的反应,在130℃反应140 min,催化剂用量0.3 g、溶剂用量8 mL及助剂用量0.3 g的条件下,果糖转化率和5-HMF产率分别为96.2%和52.1%,分离得到的5-HMF纯度可达97.0%。催化剂循环使用5次后,果糖的转化率和5-HMF的产率分别保持在85.1%和40.8%以上。
贵金属催化p-叔丁基-α-甲基肉桂醛加氢
曾利辉, 李岳锋, 延浩翔, 曾永康, 张之翔, 刘忠文, 刘昭铁
2020, 37(3): 322-331  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190192
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摘要:
采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、N2吸脱附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)揭示了微波辅助-KOH处理对活性炭的物理化学性能的影响规律。结果表明,活性炭表面的含氧基团的种类增加,微孔明显减少,中大孔的比例增大。通过浸渍-原位还原方法制备了Pt、Pd、Ru、Rh负载微波辅助-KOH处理活性炭催化剂,并对其催化p-叔丁基-α-甲基肉桂醛选择性加氢性能进行了研究。发现Pt具有优异的C═O加氢选择性,而Pd具有优良的C═C加氢选择性。进一步研究了Pd-Pt双组分催化剂催化p-叔丁基-α-甲基肉桂醛加氢产物分布,随着Pt含量的增加,C═O选择性逐步提高,C═C选择性逐渐下降,且当m(Pd):m(Pt)=4:1时,其催化剂的催化性能最佳。
一种可用于检测2, 4, 6-三硝基苯酚的杂环芳族卤化物小分子荧光探针
董子越, 周晓霞, 赵晓慧, 叶达莹, 安悦
2020, 37(3): 332-339  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190286
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摘要:
以2,6-二甲氧基苯甲酸为起始原料得到氨基噻二唑衍生物,通过Gattermann反应合成一种杂环芳族卤化物2-氯-5-(3-氯-2,6-二甲氧基苯基)-1,3,4-噻二唑(L),利用核磁共振波谱仪(NMR)和高分辨率质谱仪(HRMS)等测试手段确定了结构,并将其用作小分子荧光探针检测2,4,6-三硝基苯酚(TNP),系统地研究了其荧光特性,并且结合理论计算,探究了其可能的猝灭机制。研究结果表明,探针L对TNP具有高选择性、高灵敏度、抗干扰能力强,在较宽的pH值范围内,仍然表现出良好的荧光性能。具有较低的检测限(4.2×10-7 mol/L),可用于实际水样中TNP的检测。
Gd3+掺杂ZnO的制备及其性能
张媛, 徐嘉鑫, 邓洪权, 蒋琪英
2020, 37(3): 340-349  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190175
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摘要:
为提高ZnO的光催化性和稳定性,扩展对光的吸收范围,以乙二胺四乙酸(H4EDTA)为配体形成配位前驱体,通过低温热分解配位前驱体法制备了Gd3+掺杂ZnO复合物Zn1-xGdxO2x=0~0.1)纳米颗粒。采用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱法(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱法(FL)、紫外可见漫反射光谱法(UV-Vis DRS)、交流阻抗(EIS)以及动态光电流响应(i-t)等多种手段研究掺杂比例对氧化锌物相、表面形貌、光学性以及光电响应性等的影响。结果表明,Gd3+掺杂摩尔分数低于3%时,产物为单相纤锌矿ZnO,提高掺杂比例(>3%)不仅使ZnO晶格萎缩,同时还出现少量Gd2O3第二相,且晶粒随掺杂摩尔分数的增加而降低。Gd3+掺杂使ZnO能带结构发生改变,其价带、导带和带隙等各值都随着掺杂摩尔分数的增加而降低。I-t结果表明,适量掺杂可提高ZnO的光电响应能力,其中掺杂摩尔分数1%所得ZnO的光电流密度最大(10 mA/m2)。甲基橙(MO)的光降解结果显示,Gd3+掺杂能提高ZnO的催光化性,其中1%掺杂对ZnO的催化性提高最大。最后还对ZnO的催化选择性和耐酸碱性进行了简单研究。
氮、铁共掺杂碳纳米粒子的制备及在过氧化氢和葡萄糖检测中的应用
孙莉娜, 李, 郭汉涛, 黄庭庭, 姚碧霞, 翁文
2020, 37(3): 350-358  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190256
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摘要:
L-酒石酸和一水柠檬酸为混合碳源,以乙二胺为氮源和聚合试剂,并添加六水三氯化铁,通过一锅溶剂热法合成了氮、铁共掺杂碳纳米粒子(N/Fe-CNPs),采用制备的N/Fe-CNPs模拟过氧化物酶催化过氧化氢(H2O2)氧化3,3',5,5'-四甲基产生可溶性的蓝色产物,联合葡萄糖氧化酶建立了测定H2O2和葡萄糖含量的新方法。结果显示:H2O2及葡萄糖的浓度与反应体系的吸光度呈良好的线性关系,H2O2的线性范围为0.2~20 μmol/L,葡萄糖的线性范围为0.1~1.0及1.0~80 μmol/L,最低检出限分别可达42.5和76.1 nmol/L。
共振瑞利散射法对普萘洛尔特效适配体系的手性分析
张宇辉, 邢立刚, 程家维, 杨季冬
2020, 37(3): 359-366  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190252
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摘要:
本文提出了对于手性药物普萘洛尔手性识别和手性分析的新方法。该方法引用基于氧化石墨烯的指数富集配体系统进化筛选技术(GO-SELEX),经过10轮优化筛选出对心血管药物普萘洛尔有高度亲和力的特效适配体。然后通过共振瑞利散射光谱法(RRS)对反应体系进行特效性检测,实验表明S-普萘洛尔和R-普萘洛尔有迥然不同的光谱差异,S-普萘洛尔与特效适配体结合后的RRS显著增强,而R-普萘洛尔与适配体结合后的RRS几乎没有变化。据此可以对心血管药物手性普萘洛尔进行有效的手性识别。在考察反应体系和实验条件的基础上,可对S-普萘洛尔进行实验检测,同时对外消旋体中的R-普萘洛尔进行计算分析。实验对S-普萘洛尔的线性范围为5~275 nmol/L,检测限为0.5 nmol/L。方法应用于外消旋药片的分析检测,结果令人满意。实验表明,RRS检测特效适配体结合的手性靶标体系会彰显不同的光谱差异,从而可对手性对映体进行手性识别,尤其是可利用其光谱差异实现同时测定的手性分析,方法可在特殊情形下不经分离而同时测定手性对映体,具有推广应用价值。
Full Papers
Regio- and Stereoselective Ring-Opening Metathesis Polymerization of Amino Acid Functionalized Cyclooctenes
Maosheng LI, Jinlong CHEN, Youhua TAO
2020, 37(3): 280-292  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190253
[摘要]  (404) [HTML全文] (404) [PDF 1074KB] (404)
摘要:
Synthesis of side-chain amino acid-bearing polymers with controllable primary structures is still a long-term challenge in polymer chemistry compared to biomacromolecules (such as proteins and DNA) with completely precise microstructures. Here, we describe the synthesis of high trans-stereoregular (>99%) and high head-to-tail regioregularity (>99%) leucine-based homopolymers and block copolymers with relatively low polydispersities ranging from 1.3 to 1.6, using two designed monomers, namely (cyclooct-2-ene-1-carbonyl)-L-leucine methyl ester (1) and (cyclooct-2-ene-1-carbonyl)-L-leucine (2), via Grubbs 2nd catalyst at mild conditions. Importantly, the block copolymer of monomers1 and2 with molar ratio n(1):n(2)=50:50 is soluble in acetone to form reverse micelles with radius around 30 nm, which is composed of a hydrophilic core of poly(2) and a hydrophobic shell of poly(1). However, the random copolymers with the same proportion was partially insoluble in the solvent. These amino acid-bearing polymers with well-defined regio-/stereoregular structures provide the basis for relevant applications in biomimetic materials.