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化学进展 2018, No.7 上一期 后一期 返回主页

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2018, 30 (7): 0-0 |
出版日期: 2018-07-15
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摘要
综述
超分子组装体系中基于三重态-三重态湮灭的上转换发光
范鸿川, 杨东, 段鹏飞
2018, 30 (7): 879-887 | DOI: 10.7536/PC180222
出版日期: 2018-07-15
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摘要
超分子组装实质上是对分子的精密组织和调控，结合三重态-三重态湮灭上转换发光，能够调控分子激发态能量的转移，提高上转换效率。本文综述了超分子组装体系中上转换发光的研究进展，包括基于有机凝胶、亲疏溶剂组装的超分子膜、纳米颗粒、聚合物薄膜以及主-客体配位超分子等体系。这些超分子体系为上转换发光提供了良好的基质，取代了传统三重态-三重态湮灭上转换发光的溶液体系，既解决了由于染料溶解性导致的聚集荧光猝灭，又有效地阻隔了氧气，同时，将上转换发光体系固体化而便于集成到器件等各个应用领域。值得注意的是，不同的超分子组装体系中的上转换发光，有着温度响应，可逆开/关效应，甚至是将光能转化为机械能的特性。
基于磷脂膜的界面相互作用研究
王雪, 陈中慧, 卿光焱*
2018, 30 (7): 888-901 | DOI: 10.7536/PC171127
出版日期: 2018-07-15
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摘要
磷脂是一类非常重要的生物分子，它是细胞膜的主要组成部分，同时也在诸多生命活动（如细胞激活、代谢维持和激素分泌等）中发挥着不可替代的作用。磷脂种类繁多，且具有自组装能力强、生物相容性好、无细胞毒性、易于获得等一系列优点。作为一种最典型的界面材料，磷脂膜特殊的双层结构及出色的生物学性能引起了科研人员的广泛关注，其能够模拟生物膜结构，有助于研究界面上的分子特征及作用行为。此外，磷脂可被用作生物医学材料，改性磷脂以及磷脂与纳米颗粒的复合物在肿瘤成像技术、药物靶向递送系统等方面具有良好的发展前景，显著促进了新型生物材料的开发与进步。本文先归纳了磷脂的分类，并比较了磷脂在不同基底的吸附行为；之后重点分析了磷脂膜界面的选择性识别功能以及与多肽、酶、蛋白质等生物分子之间的相互作用；最后对基于磷脂膜的生物材料在生物传感、药物研究和成像技术中的应用作出了展望。
阴离子-萘四酸双酰亚胺相互作用及其应用
闫吉军, 康传清*, 高连勋
2018, 30 (7): 902-912 | DOI: 10.7536/PC171118
出版日期: 2018-07-15
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摘要
萘四酸双酰亚胺（NDI）具有较大的正四极矩，是探索阴离子-π相互作用的理想π酸性芳香体系。阴离子-NDI相互作用的机制和应用受到了广泛关注，利用阴离子-NDI电子转移导致的NDI体系的颜色变化或光谱学变化实现阴离子识别，已经成为一种有效的离子识别传感器设计策略，尤其在强碱性阴离子识别方面，由于形成易于辨识的自由基阴离子相关UV谱带而展现出了独特的优势。本文综述了近年来阴离子-NDI相互作用的机制、作用模式及其在阴离子识别、对映体识别、有机催化和离子通道构建中的应用研究进展，兼顾基于孤对电子-π相互作用的中性分子-NDI相互作用研究，讨论了NDI结构与阴离子-π相互作用及应用的功能相关性。本文最后展望了阴离子-NDI体系构建及应用研究面临的挑战与未来发展趋势。
抗菌肽及类抗菌肽的设计、合成及应用
周欣宇, 周春才*
2018, 30 (7): 913-920 | DOI: 10.7536/PC171125
出版日期: 2018-07-15
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摘要
抗菌肽是大多数生物体中均存在的阳离子型短肽，其构成了生物免疫系统的重要部分。抗菌肽具有广谱高效的抗菌性和细胞选择性，其独特的膜破坏杀菌机制不易引起病原体的耐药性突变，有望成为新一代控制病原体的有效"抗生素"。但天然抗菌肽的提取成本高、产率低且周期长，不利于大规模生产推广，所以依托化学合成方法合成抗菌肽及其模拟聚合物应运而生。该方法为抗菌肽的设计及合成提供无限可能。本文介绍了抗菌肽的来源、结构和其作用机理并对现有的抗菌肽合成方法进行综述，阐述了现今抗菌肽及类抗菌肽的研究进展以及抗菌肽组装体的应用，最后对抗菌肽及类抗菌肽的发展前景作了展望，为开发高效、低毒的"新一代"抗生素提供重要信息和策略。
重要性采样方法与自由能计算
陈淏川, 付浩浩, 邵学广, 蔡文生
2018, 30 (7): 921-931 | DOI: 10.7536/PC171026
出版日期: 2018-07-15
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摘要
分子动力学模拟与自由能计算已经在化学、生物学与材料学等领域得到广泛的应用。然而，由于在传统分子动力学模拟的时间尺度内，体系很难跨越较高的自由能能垒，在相空间内的采样大大受限，采样困难使自由能计算难以收敛。增强采样是解决这一问题的有效途径，重要性采样方法就是其中一类。本文综述了四种广泛应用的重要性采样方法——伞状采样方法、metadynamics方法、自适应偏置力方法和温度加速分子动力学方法的原理和进展，其中重点概述了自适应偏置力方法的最新发展——扩展自适应偏置力方法和扩展广义自适应偏置力方法，并对这四种重要性采样方法的优缺点进行了比较。最后，讨论和展望了重要性采样与自由能计算方法面临的挑战和前景，并提出了对自适应偏置力方法可能的改进，如与加速分子动力学（aMD）或弦方法结合以提高在高维度空间中的采样效率。
二维MXene材料的制备与电化学储能应用
姚送送, 李诺, 叶红齐, 韩凯*
2018, 30 (7): 932-946 | DOI: 10.7536/PC171114
出版日期: 2018-07-15
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摘要
将MAX相陶瓷通过液相刻蚀等方法移除A原子层可得到与石墨烯（Graphene）类似二维结构的过渡金属碳或氮化物（MXene），是近年来二维材料领域出现的新成员。独特的二维结构与丰富可调的组分使得MXene具有优异的导电与机械性能、高亲水表面与离子传输性能，受到越来越广泛的关注。目前已成功制备出的MXene材料有20余种，研究发现MXene应用于锂离子、非锂离子（如Na+、K+、Mg2+、Ca2+和Al3+）二次电池和电化学超级电容器均表现出优异的性能，是一种很有潜力的电极材料。本文总结对比了MXene材料制备方法，简要概述了MXene材料的电子、电磁与机械性能，重点介绍了MXene在电化学电池与超级电容器储能方面的应用，最后对MXene材料目前存在的主要问题及未来研究与应用前景进行了展望。
自支撑型过渡金属磷化物电催化析氢反应研究
吕宪伟, 胡忠攀, 赵挥, 刘玉萍, 袁忠勇
2018, 30 (7): 947-957 | DOI: 10.7536/PC171103
出版日期: 2018-07-15
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摘要
氢能作为一种零碳排放的清洁能源，主要通过电解水的途径获得。电解水析氢过程所使用的贵金属Pt基催化剂非常稀缺和昂贵，因此开发具有高活性和稳定性的非贵金属催化剂仍然是一个巨大的挑战。自支撑型过渡金属磷化物析氢性能优异，加之有效结合了自支撑基底的诸多优势，有望成为可替代贵金属Pt基催化剂的优良析氢材料。本文详细介绍了自支撑型过渡金属磷化物的研究进展，着重论述了此类型电催化剂的析氢优势及作用机理：（1）自支撑基底3D集成框架导电性较强，可提供大量的电子转移通道，从而加速催化反应进程；（2）自支撑型过渡金属磷化物较大的比表面积将会暴露出更多的活性位点，进而促进催化反应的发生；（3）自支撑型过渡金属磷化物可以直接作为阴极进行析氢反应，避免传统涂覆法中催化剂容易从玻碳电极脱落的弊端。最后，总结了此类型电催化剂用于电解水反应所面临的问题和挑战，并进行了合理的展望。
刺激响应性电纺纳米纤维
郑勰, 周一凡, 陈思远, 刘晓云, 查刘生
2018, 30 (7): 958-975 | DOI: 10.7536/PC171117
出版日期: 2018-07-15
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摘要
采用静电纺丝法制备的、平均直径通常小于1000 nm的刺激响应性电纺纳米纤维是一种可响应外界刺激而发生物理化学性能改变的智能聚合物纤维，由它形成的纤维膜具有比表面积大、孔隙率高、对外界刺激产生响应速度快等优点，因此在诸多领域显示出诱人的应用前景，是近年来受到国内外高度关注的一种智能纳米材料。本文首先归纳了制备刺激响应性电纺纳米纤维的三种方法。然后从成纤聚合物的合成或选用、纺丝液配制、静电纺丝和后处理4个方面讨论了制备过程中影响纳米纤维尺寸、结构和刺激响应性等性能的主要因素。接下来重点述评了除电场外的其他各种刺激响应性电纺纳米纤维的设计及其构建研究进展，另外介绍了这些刺激响应性电纺纳米纤维膜在分离与纯化、药物控制释放、伤口敷料、细胞培养、传感器与检测等方面的应用研究情况。最后，就它们的未来研究方向进行了展望。
b轴取向MFI型分子筛膜二次生长合成策略及其应用
倪秀秀, 丁鹤, 张景双, 曾周靓子, 白鹏, 郭翔海*
2018, 30 (7): 976-988 | DOI: 10.7536/PC171029
出版日期: 2018-07-15
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摘要
b轴取向MFI型分子筛膜因其在膜分离、膜催化反应器研究领域的重要应用引起了广泛关注。本文综述了二次生长法合成b轴MFI型分子筛膜的最新研究进展，从晶种的合成、晶种涂覆方式以及二次生长溶液的组成等方面详细总结了调控b取向MFI型分子筛膜合成的方法；比较了不同分子筛膜合成策略的优缺点，及这些合成策略对不同体系的分离效果（分离因子与通量）和催化性能的影响。本文还介绍了近年来二维（2D）分子筛和分子筛纳米片的监测与生长控制方法，自下而上直接合成纳米片与高通量、高选择性分子筛膜合成方面的最新突破。通过深入探讨各种分子筛膜制备策略，对b轴取向分子筛膜制备的发展趋势进行了展望。
体离子印迹材料的制备方法
王俊莲, 刘新宇, 谢美英, 王化军
2018, 30 (7): 989-1012 | DOI: 10.7536/PC170814
出版日期: 2018-07-15
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摘要
离子印迹材料经过四十余年的发展，制备技术趋于成熟和多样化。根据离子印迹材料的主要特征，可将其大致分为三类：体印迹材料、表面印迹材料和磁性印迹材料。体印迹材料的识别位点分布于整个离子印迹材料中；表面印迹材料识别位点仅分布于离子印迹材料的表面；磁性印迹材料的识别位点既可分布于整个离子印迹材料中，亦可分布于表面，因其具有磁性容易分离而单独归为一类。本文综述了普通体离子印迹材料的制备方法，包括连锁聚合机理的本体聚合法、溶液聚合法、沉淀聚合法、分散聚合法、悬浮聚合法和乳液聚合法，及酚醛/胺醛缩合法、溶胶-凝胶法、自由基聚合和溶胶-凝胶结合法、以壳聚糖为配体和骨架的壳聚糖法等。此外，还总结了纳米级和热敏性体离子印迹材料的制备方法。最后，展望了体离子印记材料的应用和研发前景。
纳滤膜新型材料研究
赵凤阳, 姜永健, 刘涛, 叶纯纯
2018, 30 (7): 1013-1027 | DOI: 10.7536/PC171104
出版日期: 2018-07-15
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摘要
纳滤是一种介于超滤与反渗透之间的重要膜分离过程，具有工作压力低、无相转变及分离效率高等独特优势。膜污染及渗透性/选择性之间的平衡是纳滤膜在使用和研发过程中面临的亟待解决的两个主要问题。膜材料是膜与膜分离技术的核心，开发新型的纳滤膜材料是解决上述问题的重要手段。本文从新型纳滤膜材料的设计与选择的角度出发，总结归纳了近年来新型材料在纳滤膜的制备与应用研究现状，包括新型有机纳滤膜材料、新型无机纳滤膜材料和新型有机-无机杂化纳滤膜材料三个方面，拓展了对纳滤膜材料的认知，探讨了新型纳滤膜材料的共性及其存在的主要问题，并对未来高性能纳滤膜材料的研制方向进行了展望。
海洋毒素电化学生物传感器
梁晨希, 曹立新*, 张跃娟, 闫培生
2018, 30 (7): 1028-1034 | DOI: 10.7536/PC171019
出版日期: 2018-07-15
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摘要
由藻类产生的海洋毒素对人类健康和环境安全构成了较大威胁，对其进行快速准确的检测是减小海洋毒素危害的有效手段之一。电化学生物传感器具有快速简便、灵敏度高、检测限低和成本低等特点，为检测海洋毒素提供了新的技术途径。目前，应用于海洋毒素检测中的电化学生物传感器主要有免疫传感器、酶传感器和DNA传感器等。本文综述了迄今为止国内外海洋毒素电化学生物传感器研究所取得的成果，并对其当前研究存在的问题和未来发展趋势进行探讨和展望。
基于零价铁的地下水化学还原修复体系中的电子转移有效性和电子竞争机制
范淑芬, 辛佳, 黄静怡, 荣伟莉, 郑西来
2018, 30 (7): 1035-1046 | DOI: 10.7536/PC171106
出版日期: 2018-07-15
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摘要
近年来，基于零价铁的化学还原技术因其高效性逐渐被应用于受污染地下水的原位修复。但是，该技术在实际应用中仍面临一些亟待解决的问题。零价铁作为一种高活性的电子供体，除了和目标污染物反应外，还可以与地下水中其他的氧化性物质（如O2、H+或NO3-等）反应。这些反应所造成的零价铁腐蚀，不仅会降低修复效率还会增加地下水修复成本。此外，同类或多类污染物间也存在对零价铁所释放电子的相互竞争，从而影响各自的去除效率。本文综述了基于零价铁的地下水修复体系中的电子传递过程和氧化物间的电子竞争机制，从零价铁的腐蚀和电子传递、零价铁电子选择性量化指标的提出和量化方法、地下水体中多种共存氧化物间电子竞争作用、电子效率的影响因素以及强化措施等方面进行详细介绍。最后，对该技术今后发展方向作出了展望，以期为其今后实际的地下水修复应用提供参考。