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综合评述
卤化物钙钛矿微纳阵列的可控制备及应用
范黎明, 王时茂, 叶雨琪, 丁博文, 单雪燕, 孟钢, 方晓东
2020, 37(4): 367-379  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.04.190297
[摘要]  (71) [PDF 997KB] (0)
摘要:
卤化物钙钛矿不仅具有光吸收系数高、激子束缚能低、载流子迁移率高等优异的光电性能,而且具有缺陷容忍度高、低温溶液法生长、带隙可调等传统半导体不具备的优点,迅速成为光电领域的研究热点之一。在单个光电器件的基础上,开发阵列型器件将推动卤化物钙钛矿在(柔性)光电器件中的应用。但卤化物钙钛矿因对常规有机溶剂较敏感而与现有光刻工艺不兼容,开发适合卤化物钙钛矿的微纳制作工艺尤为重要。本文系统归纳了近年卤化物钙钛矿微纳阵列制备采用的各种策略和方法,分析了不同方法的优缺点和适用性,介绍了卤化物钙钛矿微纳阵列在光电领域的应用,并对该领域目前存在的问题及发展前景进行了展望,以期为新型卤化物钙钛矿光电器件的研究提供参考。
磷酸铁锂电池低温性能的改性方法简述
胡晨, 金翼, 朱少青, 徐晔, 水江澜
2020, 37(4): 380-386  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.04.200005
[摘要]  (40) [PDF 819KB] (0)
摘要:
LiFePO4电极材料具有比容量高、工作电压稳定、成本低及环境友好等优点,被视为理想的锂离子电池正极材料,是目前电动汽车主要正极材料之一。然而在低温下LiFePO4电池性能显著降低,限制了其在冬季和高寒地区中的使用。研究人员分析了低温下磷酸铁锂电池性能快速下降的原因,并提出解决办法。本文概述了提高磷酸铁锂电池低温性能的4个方法:1)脉冲电流;2)电解液添加剂;3)表面包覆;4)体相掺杂。
过渡金属及其化合物应用于锂硫电池的研究进展
王春丽, 孙连山, 钟鸣, 王立民, 程勇
2020, 37(4): 387-404  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.04.190243
[摘要]  (43) [PDF 2876KB] (4)
摘要:
锂硫电池因具有高理论比容量和性价比,被认为是具有发展潜力的新型二次电池。但是,作为活性物质的单质硫和反应产物是电子绝缘体,充放电过程的中间产物多硫化锂在电解液中易于溶解和迁移引起“穿梭效应”和一系列的副反应,造成活性物质利用率低,电池的电化学稳定性变差。本文综述了近年来过渡金属纳米材料应用于锂硫电池的研究进展,重点介绍了材料的合成方法以及其抑制多硫化锂溶解并促进其转化的反应机理,并对锂硫电池正极载体材料的发展方向进行了展望。
静电纺丝纳米纤维在燃料电池质子交换膜中应用的研究进展
付凤艳, 程敬泉
2020, 37(4): 405-415  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.04.190230
[摘要]  (35) [PDF 801KB] (0)
摘要:
保护环境,开发环保型能源,对人类和社会具有重要意义。质子交换膜燃料电池由于具有燃料转化率较高和无污染的优点,备受关注。静电纺丝纳米纤维具有比表面积大、高孔隙率和三维的相互连通的网状结构等特点,可以在燃料电池质子交换膜中得到广泛应用。静电纺丝纳米纤维类复合质子交换膜具有较高的质子传导率,较低的燃料渗透率,较好的化学稳定性能、热稳定性能和机械性能。本文首先介绍了质子交换膜燃料电池,然后从不同的离子型聚合物基质复合质子交换膜的类别出发,介绍了静电纺丝纳米纤维在Nafion、磺化聚酰亚胺(SPI)、聚苯并咪唑(PBI)、磺化聚醚醚酮(SPEEK)等不同种类的离子型聚合物质子交换膜中的研究现状及作用机理,同时对静电纺丝纳米纤维在质子交换膜的应用方面存在的问题及应用前景做了评论和展望。
研究论文
磺酰脲类化合物在水稻田中的除草性能
孟凡飞, 魏巍, 周沙, 周莎, 李正名
2020, 37(4): 416-423  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.04.190263
[摘要]  (36) [PDF 608KB] (0)
摘要:
水稻是我国重要的粮食作物,但杂草对水稻的产量和品质产生了严重影响。化学防除是治理水稻田杂草最有效的途径。文中设计合成了苯环2,6-取代和2,5-取代两个系列磺酰脲类化合物,并通过核磁共振波谱仪(NMR)和高分辨质谱仪(HRMS)等对其进行了结构表征。通过水稻田除草活性和安全性测试发现化合物在水稻田中具有较好的除草活性,尤其是化合物10a对水稻田中的主要杂草稗草和醴肠除草活性(目测初筛防效大于90%)优于对照药醚苯磺隆和氯磺隆,安全性与之相当。
可见光诱导的烯炔和多氟烷基卤环化合成含氟异喹啉酮
王硕文, 刘缘, 徐振华, 曾蓉, 陈义, 唐石
2020, 37(4): 424-432  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.04.190140
[摘要]  (42) [PDF 703KB] (1)
摘要:
发展了一种可见光诱导的1,7-烯炔与全氟烷基卤串联原子转移自由基加成(ATRA)/环化合成含氟2,4-二氢异喹啉-2(1H)-酮的反应。以多氟烷基碘或溴为自由基前体,面式-三(2-苯基吡啶)合铱(摩尔分数1%)为光敏剂,在5 W蓝光发光二极管(LED)照射下,多种苯桥联1,7-烯炔顺利发生串联(ATRA)/环化反应,以中等到优秀(62%~84%)的产率合成了一系列多氟化异喹啉酮衍生物。此合成方法反应条件温和、清洁、高效且底物适用范围广,为具有潜在药用价值的多氟化2,4-二氢异喹啉-2(1H)-酮的合成提供新的途径。
C.I.颜料红177中间体的制备工艺改进
张天永, 任忠静, 李彬, 姜爽, 史继星, 石志强, 吕东军
2020, 37(4): 433-439  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.04.190251
[摘要]  (41) [PDF 654KB] (2)
摘要:
本文较为系统地研究了铜粉催化剂加入方式对C.I.颜料红177中间体4,4'-二氨基-1,1'-二蒽醌-3,3'-二磺酸(DAS)合成过程中的乌尔曼偶联反应速率的影响规律。研究结果表明,在55℃较佳反应温度下,先加入与溴氨酸钠质量比为2:5的铜粉,反应一段时间后再加入与溴氨酸钠的质量比为1:5的铜粉,与一次性加入与溴氨酸钠的质量比为3:5的铜粉相比较,综合反应时间可节省2~3 h。另外,对于DAS中混有的铜盐,采取在制备过程中加入柠檬酸的方法予以去除,此举可提高DAS的纯度。当铜粉与柠檬酸的质量比为6:1时,可使DAS中铜盐的含量小于0.001%。此外还探究了蒸馏后滤液的剩余量对DAS收率的影响,结果表明,滤液的剩余量在20 mL时,DAS的收率在95%以上。基于本文的研究结果提出,欲进一步提高该反应的收率,需要寻找更高效的催化剂。
一种红光发射的粘度荧光探针
蔡丰泽, 徐永玲, 周乐, 许丙嵩, 陈浩, 孙建强, 李迪, 王慧
2020, 37(4): 440-446  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.04.190284
[摘要]  (41) [PDF 806KB] (3)
摘要:
以三苯胺和苯并噻唑盐为原料,设计合成了一种具有红光发射特性的D-π-A型荧光粘度探针N-乙酸乙酯基-2-(4-甲酸甲酯基三苯胺-4'-乙烯基)苯并噻唑六氟磷酸盐(L),运用现代分析测试手段进行了系统地表征。研究结果表明,探针L的最大发射波长为630 nm,能有效地降低生物背景,提高生物成像的信噪比。该探针对粘度有很好的荧光响应,其荧光强度比值(I/I0)的对数与粘度的对数呈现很好的线性关系(R2=0.9934)。此外,探针L对极性的敏感性小,且荧光信号不受生物分子的干扰。生物学研究结果表明,探针L具有低的细胞毒性,可应用于细胞内微环境粘度的荧光成像。
硅烷基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺离子液体气相色谱固定相的性能评价
马浩, 赵雪, 李坤兰, 邵国林, 安庆大, 杨丽玉, 魏立纲
2020, 37(4): 447-454  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.04.190231
[摘要]  (38) [PDF 716KB] (0)
摘要:
以双三氟甲烷磺酰亚胺离子([NTf2]-)为阴离子,合成阳离子烷基取代不同(C1、C2和C4)的硅烷基咪唑离子液体,以其为固定相制备气相色谱填充柱。硅烷基咪唑离子液体为强极性固定相;阳离子结构影响固定相的热稳定性、极性和分离性能。在这些离子液体固定相中,1-丁基-3-[(3-三甲氧基硅基)-丙基]咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺([PBIM] NTf2)对Grob试剂分离性能较好。利用溶剂化作用参数模型,评价[PBIM] NTf2固定相特性,研究固定相-组分分子之间相互作用机制;同时考察[PBIM] NTf2色谱柱对不同类型化合物的分离性能。结果表明,[PBIM] NTf2固定相主要作用力是氢键碱性和偶极作用,对烷烃、醇、酯和胺等不同类型的样品组分表现出良好的分离能力。
K-Means聚类分析法筛选柠檬香茅茎叶差异蛋白及鉴定
黄惠明, 李珊珊, 李海明, 吴水金, 李跃森, 林洪涛, 郑开斌
2020, 37(4): 455-463  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.04.190249
[摘要]  (35) [PDF 840KB] (0)
摘要:
柠檬香茅含有大量的香茅精油,运用十分广泛,然而其茎、叶的精油含量却相差悬殊。为探索柠檬香茅精油代谢相关的蛋白途径,本文对柠檬香茅旗叶、成熟叶及茎秆等材料进行精油含量、总蛋白含量测定及双向凝胶电泳(2-DE)表达谱分析,运用k-means聚类分析方法对2-DE电泳中差异蛋白斑点的丰度、等电点和相对分子质量进行聚类分析和讨论,结果表明,旗叶和茎秆上调表达的蛋白质斑点的聚类对于相对分子质量变化敏感,成熟叶上调表达蛋白质斑点对于丰度的变化较为敏感。预测了精油代谢功能相关的蛋白质斑点15个,挖取预测蛋白质斑点通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF/TOF-MS)成功鉴定了9个蛋白质。本研究为柠檬香茅精油的蛋白代谢途径提供新的基础信息及研究思路。
紫外光固化水性油墨及墨膜耐磨性能
侯成敏, 张伟, 夏卫民, 张治发, 寇艳萍
2020, 37(4): 464-470  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.04.190257
[摘要]  (41) [PDF 713KB] (1)
摘要:
传统紫外光固化(UV)油墨具有粘度低、固化速度快、应用范围广等优点。但存在使用少量有机溶剂、交联程度低等缺陷。本文通过自由基聚合制备的苯乙烯丙烯酸共聚物与甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)反应制备水性预聚物。通过甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和乙二胺反应制备了含有四丙烯酸官能团的活性稀释剂。最后,通过水性预聚物、活性稀释剂、光引发剂以及少量溶剂制备了UV光固化水性油墨。探讨了光引发剂的种类和质量分数、预聚物的相对分子质量和质量分数、活性稀释剂的结构和质量分数对UV油墨的光固化速度以及耐磨度的影响。当预聚物的数均相对分子质量为1.98×105且质量分数为30%、光引发剂质量分数为4%、活性稀释剂的官能团数目为4且质量分数为40%的UV水性油墨的光固化速率为1 s,经50次磨损质量损失为9%。该方法所制得的UV水性油墨可用于柔版印刷、凹印、数字印刷等。
纳米银/二维石墨相氮化碳/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化降解抗生素
霍朝晖, 杨晓珊, 陈晓丽, 张刚, 尹伟, 曹曼丽, 史蕾, 邱燕璇
2020, 37(4): 471-480  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.04.190247
[摘要]  (44) [PDF 1199KB] (0)
摘要:
为优化石墨相氮化碳(g-C3N4)光催化剂的结构,改善其对污染物的降解性能,本文以三聚氰胺为前驱体,通过高温煅烧和热氧化剥离制备了二维石墨相氮化碳(2D-C3N4),并用光还原法一步合成纳米银/二维石墨相氮化碳/还原氧化石墨烯(Ag/2D-C3N4/rGO)复合光催化剂。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光光谱(PL)、X射线光电子能谱(XPS)、氮气吸附脱附等温曲线(BET)等对材料进行表征。以头孢曲松钠为目标污染物,探究pH值、催化剂用量、头孢曲松钠初始浓度等因素对催化剂的吸附、降解性能的影响,并探究降解反应机理。当pH=6.0,催化剂用量为0.3 g/L,头孢曲松钠初始浓度为10.0 mg/L时,复合材料对头孢曲松钠的降解率可达到89.1%。催化剂的稳定性较强,具有实际应用价值,可用于处理含头孢类抗生素的废水。
Keggin型多酸基晶态材料的合成及催化性能
张转芳, 郑建华, 辛建娇, 赵楠, 陈洁, 许芮
2020, 37(4): 481-488  doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.04.190268
[摘要]  (52) [PDF 898KB] (5)
摘要:
通过引入Keggin型多酸离子[PW12O40]3-到Co-bbp(bbp:3,5-双(4-吡啶基)吡啶)体系中,在水热条件下合成一个新的物质Co{bbp}2(H2O)4(HPW12O40)(1)。通过X射线单晶衍射(CDD)分析表明该化合物为单斜晶系,C2空间群。所呈现的结构由金属Co和有机配体bbp配合形成金属-有机单体,然后通过配体间的ππ键堆积成二维层状框架结构,多酸[PW12O40]3-作为模板嵌入框架的空穴内,形成一个以多酸为模板超分子化合物。通过研究化合物1的催化性质,结果发现其对罗丹明B(RhB)具有很好的催化降解能力(可见光照120 min后降解率为94%),并且可以电催化亚硝酸根(NO2-)和抗坏血酸(AA),是一个具有多功能的催化剂。

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]  (105) [HTML全文] (105) [PDF 1120KB] (105)
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]  (85) [HTML全文] (85) [PDF 886KB] (85)
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]  (99) [HTML全文] (99) [PDF 757KB] (99)
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]  (91) [HTML全文] (91) [PDF 798KB] (91)
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]  (84) [HTML全文] (84) [PDF 1050KB] (84)
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]  (81) [HTML全文] (81) [PDF 839KB] (81)
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
[摘要]  (99) [HTML全文] (99) [PDF 852KB] (99)
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
[摘要]  (73) [HTML全文] (73) [PDF 1025KB] (73)
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
[摘要]  (86) [HTML全文] (86) [PDF 1214KB] (86)
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
[摘要]  (76) [HTML全文] (76) [PDF 892KB] (76)
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
[摘要]  (70) [HTML全文] (70) [PDF 1229KB] (70)
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
[摘要]  (84) [HTML全文] (84) [PDF 899KB] (84)
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]  (72) [HTML全文] (72) [PDF 1074KB] (72)
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.