化学进展

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杨柳, 雷霆, 裴坚^*, 刘晨江^*

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摘要

有机微纳米材料是一类新型的材料体系,具备了传统体相有机材料诸多特点,同时由于尺寸效应表现出独特的物理化学特性,因而在最近几年引起了广泛的关注。相比传统的无机微纳米材料体系,有机微纳米材料构筑单元选择广泛、可调控性强、加工成本低以及易于大规模加工,目前已被应用在有机场效应晶体管、有机光伏太阳能电池等方面。本文总结了有机微纳米材料的加工方法,利用超分子化学的概念探讨了有机微纳米材料的分子设计思路,以及有机微纳米材料的生长机理,并介绍了其相关应用。

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固体催化剂活性中心的分子设计及其XAFS表征

龙金林, 顾泉, 张子重, 王绪绪

2011, 23 (12): 2417-2441 |

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摘要

表面金属有机化学是设计制备组成和结构明确的表面金属物种的一条有效途径。同步辐射X射线吸收精细结构光谱技术(XAFS)是当前表征固体催化剂活性中心结构的有力工具。二者结合为在分子水平上设计构筑催化中心提供了一条可借鉴的分子研究途径和方法,已发展成为催化基础研究的重要方向之一。本文综述了过去十年内,我们研究组在利用表面金属有机化学方法在沸石分子筛孔道表面分子构筑单分散金属氧活性单元和XAFS在表征多相催化材料活性位结构方面取得的一些进展。简要介绍了XAFS技术的基本物理原理、实验方法、数据分析及在表征催化材料方面的优缺点,并回顾了固体表面金属有机化学的化学基础。借助表面金属有机化学的理论和方法实现了在沸石分子筛表面分子构筑“单点”单核或“单点”多核金属钛、铜和铁催化活性中心。通过对其微观结构的详细表征,并结合其催化性能的研究建立起活性与组成、结构三者之间的关联,阐明了这些金属物种化学态与其催化活性之间的本质联系。研究结果从分子层面揭示了MCM-41表面Cu ₂的热解化学机制,给出了具有明确组成和微观结构的CuO、Cu₂O和Cu(0)/MCM-41材料的新制备途径, 并阐明了含铜介孔分子筛催化苯酚羟基化反应中Cu活性中心的作用本质以及铁核性相关的苯酚羟化机制;基于分子构筑的、结构和组成明确的双核二铁簇,发现并提出了铁催化HC-NO选择性催化还原反应新途径;借助X射线精细结构分析光谱技术鉴别了含铁、钛沸石分子筛光催化剂和N掺杂二氧化钛可见光催化剂的光活性物种及局域结构,提出了“表面激发光催化作用模型”新概念。

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功能离子液体/氧化硅基多孔复合材料*

陈传东翟尚儒翟滨王少君安庆大孙予罕

2010, 22 (10): 1921-1928 |

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摘要

利用有巨大界面特征和发达孔道结构的氧化硅基多孔材料作为功能离子液体的载体，不仅可实现离子液体的固相化从而解决均相离子液体分离难的瓶颈，而且也可增加离子液体的比表面积进而提高离子液体的使用效率和稳定性；探索结合离子液体和氧化硅基多孔材料双重优点的目标功能材料的制备及应用成为近年来的一个研究热点。本文综述了离子液体/氧化硅基多孔复合材料的最新研究进展，探讨了其合成手段的有效性，并对其应用前景进行了展望。

二维光子晶体

陈诚, 董志强, 陈昊文, 陈杨, 朱志刚, 施惟恒

2018, 30 (6): 775-784 | DOI: 10.7536/PC171105

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摘要

光子晶体是一种介电常数周期变化的功能材料，其基本特征是具有光子带隙。光子晶体理论诞生已三十年，基于理论及实验的研究取得了许多成绩。当所制备的光子带隙与光波的波长相当时，光子晶体材料抑制光子在一定频段内的传播。由于在光学、电学、热学、磁学等方面均有优良特性和潜在应用，光子晶体作为一种新型材料也越来越受到科研人员的青睐。不论在可加工性方面还是在传播特性方面，二维光子晶体的优势正逐渐体现出来。本文重点阐述二维光子晶体的研究进展，分别介绍了二维光子晶体的结构与性能特点以及近年来发展出的新型制备方法，如自组装法、刻蚀法、多光束干涉法等，并着重列举其在传感器、波导、光纤、太赫兹技术等领域的发展现状，表明二维光子晶体作为超材料具有巨大的发展空间和潜力。最后，本文对二维光子晶体今后的研究方向和发展前景作了展望。

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微波波谱技术和应用^*

唐守渊,夏之宁,付钰洁,勾茜

2009, 21 (05): 1060-1069 |

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摘要

微波波谱法具有研究分子系统的结构、构象平衡、分子间相互作用、分子内部运动等物理化学动力学过程的能力。本文综述了微波波谱技术的进展。对微波吸收波谱仪、脉冲喷嘴傅立叶变换微波波谱仪、线性脉冲傅立叶变换微波波谱仪等技术进展进行了论述,详细介绍了脉冲喷嘴阀技术、外部场调制、微波二次共振、线性脉冲、快速扫描等技术，分析了微波谱仪在分析测试领域的发展。对微波谱仪的未来发展做了展望。

稀土上转换发光纳米材料的应用

刘涛, 孙丽宁, 刘政, 仇衍楠, 施利毅

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摘要

稀土上转换发光纳米材料(简称UCNPs)不仅光稳定性强、发射带窄、荧光寿命长、化学稳定性高、潜在生物毒性低,而且采用近红外连续激发光源激发还使其具有较大的光穿透深度、无光闪烁和光漂白、无生物组织自发荧光以及对生物组织几乎无损伤等显著优点,已经成为当前很多领域乃至交叉科学的应用研究热点。由于氟化物基质的UCNPs具有较高的发光效率,本文首先归纳总结了近年来氟化物UCNPs的主要合成及表面改性方法,然后重点综述了近年来UCNPs在免疫分析及生物传感、生物成像、载药、光动力理疗及热致理疗、光导开关和信息存储以及太阳能电池等方面的研究与应用进展。

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ZIF-8纳米颗粒的粒径调控及生物医学应用

胡强强, 郭和泽, 窦红静

2020, 32 (5): 656-664 | DOI: 10.7536/PC190929

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摘要

沸石咪唑酯骨架材料(Zeolitic Imidazolate Framework-8, ZIF-8)是由锌离子与2-甲基咪唑配位自组装成的多孔结晶材料,其比表面积大、孔隙率高、合成便捷、尺寸可控,在功能物质的包封与输运中具有突出的优势。与此同时,这类材料更具备优异的生物相容性,且其结构在生理条件下具有良好的稳定性,而在酸性条件下解体,对于与恶性肿瘤等多种疾病相关的弱酸性环境具有响应性,是控制药物运输与释放的理想载体,因而在生物医学上有很大的应用潜力。事实上,ZIF-8不但能高效负载阿霉素、5-氟尿嘧啶等小分子化疗药物,而且可以充当抗体、核酸等生物大分子的保护层。ZIF-8的粒径等性能对于相应的生物医学应用非常关键,而如何实现ZIF-8功能性的精准调控将是实现其生物医学应用的重要挑战,基于此,本文就ZIF-8的制备机理、性能调控及其生物医学应用进行综述和展望。

MAlH₄(M=Li, Na)储氢材料^*

陶占良,陈军

2009, 21 (09): 1945-1953 |

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摘要

氢能是一种新型的清洁能源，有望替代碳经济，而氢的储存是氢能应用的关键。近年来，研究集中在具有储氢容量高和可逆性好等优点的固态储氢材料上。许多新型储氢材料不断出现，其中以MAlH₄(M=Li, Na)为代表的金属复合氢化物体系被认为是最有前景的储氢材料之一。本文综述了MAlH₄(M=Li, Na)作为可逆储氢材料的研究现状，主要从吸放氢反应、储氢性能、反应机理、理论计算和存在的问题等方面进行了讨论，并指出其相关发展趋势。

作为信息分子的糖类

王克夷

1996, 8 (02): 98- |

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摘要

糖生物学是生物化学中最后一个重大的研究前沿。糖类研究的复杂性在于其结构的复杂多变, 但是近年来对糖类结构, 特别是糖复合物中的糖部分的测定取得了很大进展。糖结构的复杂性, 也使糖类成为携带着最大信息量的生物分子。作为信息分子的糖类在生物体内发挥多方面的生物作用: 决定了分子的抗原性和细胞的表型; 在很多生理和病理过程中起了关键的识别作用; 也可作为动态和时空调节的信号。

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β-酮脂酰-ACP合成酶（FabH）抑制剂研究进展

刘晓博,李玉艳,尤启冬

2009, 21 (09): 1930-1938 |

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摘要

脂肪酸的生物合成对病原细菌的存活至关重要。近年来，在这一生物合成途径中所涉及的关键酶引起了人们的广泛关注。其中β-酮脂酰-ACP合成酶Ⅲ(KAS Ⅲ，FabH)控制着细菌脂肪酸生物合成的起始步骤，普遍存在于病原体中且在人体中无其同源蛋白，成为新型抗菌药物靶标研究的热点。抑制FabH酶活性的小分子抑制剂有望成为对细菌具选择性而对人体无毒的广谱抗菌药。本文对脂肪酸的生物合成，FabH相关结构研究以及目前FabH抑制剂的研究进展进行了综述。

巯基-烯点击化学

徐源鸿, 熊兴泉, 蔡雷, 唐忠科, 叶章基

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摘要

点击化学自2001年由 Sharpless提出后,由于其高效、可靠、高选择性的特点迅速成为药物和高分子材料合成的新方法。随着对点击化学研究的深入,其反应类型在不断增多,应用范围也在不断扩大。自由基或亲核试剂引发的巯基-烯反应作为其中一种新型的点击反应具有点击化学的所有特性。本文从点击化学的概念、特征和类型出发,重点介绍了巯基-烯反应的机理和在合成功能聚合物、制备拓扑结构高分子、表面修饰以及生物药物等方面的应用,并对巯基-烯反应的最新研究成果进行综述,最后展望了巯基-烯的点击化学的发展前景。

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污染土壤修复技术研究现状与趋势^*

骆永明

2009, 21 (0203): 558-565 |

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摘要

本文综述了国内外污染土壤修复技术的研究现状和发展趋势，并联系我国土壤污染态势探讨了中国土壤修复技术研发的需求。文中指出，包括生物修复、物理修复、化学修复及其联合修复的污染土壤修复技术体系已经基本形成；土壤修复技术正朝着6大方向发展，即向绿色与环境友好的生物修复、联合杂交的综合修复、原位修复、基于环境功能修复材料的修复、基于设备化的快速场地修复、以及土壤修复决策支持系统及修复后评估等技术方向发展。我国土壤环境污染态势严峻，需要发展能广泛应用、安全、低成本的原位农田生物修复技术和物化稳定技术，发展安全、土地能再开发利用、针对性强的工业场地快速物化工程修复技术与设备，发展能控制水土流失与污染物扩散的矿区植物稳定化与生态工程修复技术，建立污染土壤修复技术规范、评价标准和管理政策。

海藻酸钠水凝胶的制备及其在药物释放中的应用

高春梅*, 柳明珠*, 吕少瑜, 陈晨, 黄银娟, 陈远谋

2013, 25 (06): 1012-1022 | DOI: 10.7536/PC120953

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摘要

近年来, 由于智能水凝胶在药物的控制释放、基因传送、组织工程等领域的应用前景诱人, 研究者对智能水凝胶的研究十分活跃。合成类水凝胶常用的单体有丙烯酸及其衍生物、丙烯酰胺及其衍生物等, 合成水凝胶具有较好的稳定性, 但其生物降解性和生物相容性较差。天然类水凝胶的原料主要有壳聚糖、海藻酸钠、纤维素、淀粉等。由于这些天然多糖具有较好的生物相容性和生物降解性, 同时价廉易得, 因此, 天然类水凝胶在药物控制释放领域更具有优势。海藻酸钠是β-D -甘露糖醛酸(β-D -mannuronic, M)和α-L -古洛糖醛酸(α-L -guluronic, G)按照(1→4)糖苷键连接而成的线型聚合物, 每个糖醛酸单元上含有一个羧基, 因此, 海藻酸钠在中性或碱性条件下呈现聚阴离子电解质的性质。本文综述了海藻酸钠水凝胶的制备方法, 包括物理交联法、化学交联法、酶交联法、互穿聚合物网络等;概述了海藻酸钠水凝胶在药物释放中的应用, 包括口服给药、皮下给药、黏膜给药、肺部给药、经皮给药等;最后讨论了海藻酸钠水凝胶在研究与应用中存在的问题。

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石墨烯研究进展

徐秀娟秦金贵李振

2009, 21 (12): 2559-2567 |

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摘要

石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp²杂化碳的基本结构单元，具有很多奇异的电子及机械性能。因而吸引了化学、材料等其它他领域科学家的高度关注。本文介绍了近几年石墨烯的研究进展，包括石墨烯的合成、去氧化、化学修饰及应用前景等方面的内容。

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环氧乙烷环氧丙烷开环聚合反应动力学研究^*

张治国,尹红

2007, 19 (04): 575-582 |

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摘要

环氧乙烷和环氧丙烷由于具有较高的环张力，因而容易发生开环聚合。本文综述了环氧乙烷合环氧丙烷开环聚合反应的动力学研究进展，考察了环氧乙烷和环氧丙烷开环聚合反应的机理，分别讨论了各类催化剂体系中环氧乙烷和环氧丙烷开环聚合的动力学常数、两者的竞聚率及开环聚合产物的分子量分布，并指出了开环聚合反应动力学研究对于环氧乙烷和环氧丙烷的开环聚合研究及工业应用的重要性。

双光子荧光探针

黄池宝, 易道生, 冯承浩, 任安祥, 孙世国

2010, 22 (12): 2408-2419 |

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摘要

双光子吸收是指在强光激发下,介质分子同时吸收两个光子,从基态跃迁到两倍光子能量的激发态的过程。荧光显微成像是研究活体生物的重要工具,而最通常的细胞成像方法则是使用单光子激发荧光团的单光子显微成像。近红外光源激发的双光子荧光探针克服了单光子荧光探针的光漂白与光致毒而更适于生物检测与成像,为生命科学研究提供了更为锐利的工具。双光子荧光探针的作用机理包括分子内电荷迁移(ICT)、荧光共振能量迁移(FRET)、光诱导电子迁移(PET)与基团转换(GC) 4种方式。该文综述了双光子阳离子探针(Mg²⁺, Ca²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Ag⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Na⁺, Cr³⁺)、双光子阴离子探针(F^-)、pH探针、双光子葡萄糖示踪器、双光子脂筏探针、双光子巯基探针、双光子半胱氨酸探针和双光子生物标记探针,以及双光子荧光探针在生物成像方面的应用,展望了双光子荧光探针的发展趋势与应用前景。

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功能性无机-晶态纳米纤维素复合材料的研究进展与展望

徐雁

2011, 23 (11): 2183-2199 |

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摘要

纤维素是自然界储藏量最大,可再生且可生物降解的生物高分子。晶态纳米纤维素是天然纤维素复合材料的结构支撑体,其多级孔道结构,手性液晶排列和活性羟基官能团赋予它优异的模板效应。本篇综述回顾了功能性无机-晶态纳米纤维素复合材料的研究进展。概述组装方法,侧重讨论静电纺丝法,细菌纤维素和纤维素气凝胶模板矿化法,凝胶-溶胶法,溶液浇铸法和静电层贴法的组装特点。扼要介绍了晶态纳米纤维素的形貌和晶体结构,提取方法,排列方式,化学修饰和溶剂等。天然复合材料的生物功能与其多级结构和多元组分的协同效应息息相关,文章以木质纤维素的刚性和海参表皮的化学感应性为例,浅谈晶态纳米纤维素微束的螺旋结构和纤维素复合体的多级结构在仿生组装功能性纤维素复合材料中的应用。最后,作者对晶态纳米纤维素在设计组装功能性复合材料领域的未来方向提出了一些设想,藉此综述抛砖引玉。

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聚集诱导发光机理研究

张双, 秦安军, 孙景志, 唐本忠

2011, 23 (4): 623-636 |

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摘要

与传统荧光生色团聚集后导致荧光猝灭相反,有一类化合物在单分子状态下荧光微弱甚至观察不到荧光,而在聚集状态下荧光显著增强,这就是聚集诱导发光(AIE)现象。AIE现象独特的优越性使得众多研究组开发出越来越多的新AIE体系,其机理也被广泛而深入地研究。本文总结了目前为止已经提出的AIE机理,包括分子内旋转受限、分子内共平面、抑制光物理过程或光化学反应、非紧密堆积、形成J-聚集体以及形成特殊激基缔合物等;着重评述了目前研究最为全面、适用范围最广的分子内旋转受限机理。同时介绍了一些基于这些机理设计的新AIE体系。

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FeOCl层状材料及其插层化合物:结构、性质与应用

王金岭, 温玉真, 汪华林, 刘洪来, 杨雪晶

2021, 33 (2): 263-280 | DOI: 10.7536/PC200457

录用日期: 2020-10-15

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摘要

氧基氯化铁(FeOCl)是一种典型的Fe基层状材料,于20世纪30年代被发现,并于20世纪70年代起作为一种优异的插层主体在超分子插层化学领域进行了大量的研究。FeOCl的层状结构赋予了其远比传统铁(氢)氧化物更加灵活的调变空间,自2013年第一次发现FeOCl具有优异的固体Fenton活性以来,围绕FeOCl及其插层化合物在催化、能源等领域涌现了大量的应用性研究,展现了其巨大的发展潜力。本文首先对FeOCl及其几种典型的插层体系进行了介绍,重点对插层诱导的FeOCl晶体和电子结构变化进行了讨论,然后对FeOCl及其插层化合物在水中污染物高级氧化降解、电极材料以及其他新兴领域的应用研究进展进行了综述。最后,从FeOCl的结构设计和稳定性等方面对其未来的开发应用趋势进行了展望。

聚多巴胺在生物材料表面改性中的应用

刘宗光, 屈树新, 翁杰

2015, 27 (2/3): 212-219 | DOI: 10.7536/PC140921

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摘要

海洋生物贻贝通过其足腺分泌的具有超强黏附性能的蛋白,可在海水等潮湿环境中牢固黏附在各种材料的表面。受此黏附蛋白的启发,研究发现聚多巴胺(PDA)具有类似于贻贝黏附蛋白的结构和超强黏附性能。在碱性条件下,PDA可在各种材料的表面迅速成膜,其中含有大量亲水的羟基和氨基官能团,可提高材料表面的亲水性和化学多功能性;PDA可作为中间层,在基底材料表面强力结合功能分子。由于PDA的形成过程简单且不需要有机溶剂,近年来常被应用于材料的表面改性。此外,由于PDA可促进细胞的黏附,具有良好的生物相容性,在生物材料表面改性中也有较多的应用。本文将综述PDA的黏附机理及其在生物材料表面改性中的应用,并提出PDA在生物材料表面改性应用中的展望及研究过程中存在的问题,为PDA在生物材料和组织工程中的应用提供参考。

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