化学进展

Mini Accounts

万鹏博, Hill Eric H., 张希

2012, 24 (01): 1-7 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

超分子化学和界面的结合有效地促进了超分子化学和胶体与界面科学的发展。刺激响应性超分子界面，因在外界刺激作用下能够引起界面物理化学性质的改变并带来新的界面功能，而受到广泛的关注。近年来,溶液中基于偶氮苯环糊精主客体相互作用的超分子组装体已经得到了广泛的研究。我们将溶液中基于偶氮苯环糊精主客体作用的可控可逆超分子组装体转移到界面上,构筑了具有刺激响应性的功能化超分子界面，并实现了表面浸润性的可逆调控、生物大分子的可控吸附与脱附、光可控的生物电化学催化等功能。我们期待类似的概念可以拓展到其他超分子体系,构筑具有特定结构的功能界面。

本期推荐

宽光谱太阳能电池

李承辉, 王锴, 郑玮, 王致祥, 刘建, 游效曾

2012, 24 (01): 8-16 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

太阳能电池的光谱响应特性和光电转换效率与光伏材料的微观能带结构及其宏观组装方式密切相关。无论使用哪种光伏材料,普通单结或单层太阳能电池都只能对部分波段的太阳光进行有效利用。宽光谱研究的目标是要使太阳能电池更好地利用太阳光谱所覆盖的全部波段范围的能量,从而提高太阳能电池光电转换效率。本文从化学角度综述了实现宽光谱太阳能电池的基本方法和当前的研究进展,其中包括叠层太阳能电池、中间带太阳能电池、量子点太阳能电池、热光伏太阳能电池、上转换和下转换、分子基柔性太阳能电池等方法。

巴豆醛气相选择性加氢催化剂

陈萍, 谢冠群, 罗孟飞

2012, 24 (01): 17-30 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

巴豆醛是α, β-不饱和醛中最具代表性的一类有机化合物,采用气相催化巴豆醛选择加氢制备巴豆醇符合原子经济和绿色化学要求,具有重要的工业应用和学术价值。本文综述了近十年国内外巴豆醛气相选择性加氢合成巴豆醇的负载型催化剂的研究成果,评述了贵金属催化剂(铂、金、铱、银、钯)和非贵金属催化剂(钴、铜)上巴豆醛选择性加氢性能,分析了活性组分、载体、助剂以及活性组分粒径对催化剂性能的影响,探讨了巴豆醛选择性加氢的反应机理和失活机理。最后,对气相巴豆醛选择性加氢催化剂所存在的问题进行总结,并对催化剂的发展趋势作出了展望。指出了非贵金属催化剂的巴豆醛选择性加氢性能因具有价廉易得等优势,将是该领域的研究方向之一。催化剂失活是巴豆醛气相选择性加氢工业化的最大障碍,因此研究和认识反应机理,解决催化剂失活问题是重点研究方向。

综述与评论

SiO₂/聚合物核壳型杂化粒子及其空心结构的制备

黄平, 柴仕淦, 袁建军, 路国红, 杨婷婷, 程时远

2012, 24 (01): 31-38 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

SiO₂/聚合物核壳型杂化粒子及其空心结构以其独特的形貌在药物控制释放、催化剂载体、生物医药等领域应用前景广阔,引起了人们的广泛关注。本文着重从乳液聚合法、仿生矿化法等制备方法角度阐述了SiO₂/聚合物核壳型杂化粒子及其空心结构的研究进展。乳液聚合制备SiO₂/聚合物核壳型杂化粒子简单易行,一般需要预先合成SiO₂纳米粒子,其合成过程通常需要一些非理想的条件,如高温高压、极端pH、昂贵或有毒的有机试剂等,而且预先合成的SiO₂粒子无法与聚合物实现100%匹配,即总有纯的聚合物粒子存在。相比之下,原位仿生矿化法制备SiO₂杂化粒子不仅在环境条件下可进行,而且能够精确控制其纳米尺度的形态及分级有序结构。目前对材料科学家来讲,要使人工合成SiO₂/聚合物杂化粒子实现像自然生物硅那样优异的性能,仍然是很大的挑战。

低温催化法制备石墨化碳空心球

靳权, 刘应亮, 武拥建, 谢春林, 肖勇

2012, 24 (01): 39-46 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

石墨化碳空心球因具有密度小、稳定性好和可填充中空结构等特点,受到了研究者的广泛关注。本文结合国内外的研究进展,综述了近年来发展起来的采用过渡金属如铁、钴、镍等为催化剂,低温(<1 000℃)催化法合成石墨化碳空心球的最新研究进展。介绍了低温催化法提高碳空心球石墨化程度的机理,说明了石墨化碳空心球的表征方法,展望了石墨化碳空心球的应用前景。最后指出了相关研究中有待解决的问题。

动力锂离子电池正极材料磷酸钒锂制备方法

李月姣, 洪亮, 吴锋

2012, 24 (01): 47-53 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

锂离子电池新型正极材料的开发是当前的研究热点,其中磷酸盐材料以其结构稳定、安全性能好及资源丰富等优点备受关注。磷酸钒锂理论能量密度可达500mWh/g,具有较高的电子离子导电性、理论充放电容量及充放电电压平台,被认为是一种极具竞争优势和应用前景的动力锂离子电池正极材料。传统磷酸钒锂合成方法有固相合成法、碳热还原法、溶胶凝胶法和水热合成法等,近年来,又出现了湿法固相配位法、微波固相合成法和流变相法等新型合成方法。本文简要介绍了磷酸钒锂的结构和性能特点,对磷酸钒锂制备方法的最新研究进展进行了较为全面的阐述,并详细介绍了本研究团队近年来在磷酸钒锂材料新型合成方法方面的探索成果。同时对各种合成方法的制备工艺及材料性能进行了对比分析,并探讨了当前存在的问题及未来的研究方向。

有机-无机杂化骨修复材料

范群英, 詹红兵

2012, 24 (01): 54-60 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

寻找理想的骨修复材料一直是骨科领域的研究热点之一。骨修复材料已由最初单纯取代天然骨组织的惰性材料向具有诱导骨组织再生功能的生物活性材料发展,其中有机-无机杂化材料由于有机和无机组分在分子/纳米水平的复合使其能够最大程度地实现二者的优势互补和协同优化,近年来受到广泛关注。本文着重介绍了有机-无机杂化骨修复材料近些年来的研究进展,并对其发展趋势进行了展望。

具有生理活性的甾体酰胺类化合物

黄燕敏, 崔建国, 甘春芳, 姚秋翠, 贾琳怡

2012, 24 (01): 61-69 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

在甾体的甾核或支链上引入不同的官能团后可得到不同生理活性的化合物,它们有可能会成为人类治疗不同疾病的药物,因此甾体药物除了作为传统激素类药物使用外,在抗肿瘤药物、抗炎药物中的应用也成为甾体的重要研究内容之一。含有酰胺官能团的甾体化合物具有很好的生物活性。本文按照酰胺基团在甾体酰胺化合物中的位置进行分类,同时结合本课题组在甾体酰胺化合物的合成和生理活性研究方面所取得的一些成果,概述了近几年来新合成及发现的甾体酰胺类化合物及其衍生物的生理活性及研究进展,包括作为抗肿瘤药物的甾体酰胺化合物的设计、筛选、对5α-还原酶的抑制作用、抑制肿瘤细胞生长增殖活性及抗菌作用,并对此方面的发展趋势、应用前景作了展望。

基于环糊精和偶氮化合物的光控可逆超分子体系

孙涛, 李月明, 辛飞飞, 李尚洋, 侯月会, 郝爱友

2012, 24 (01): 70-79 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

超分子化学是当前化学领域的研究热点之一。基于环糊精和偶氮化合物的光控超分子可逆体系是近几年在超分子化学基础上发展起来的活跃领域。二者的复合物具有的优秀光学性质使其在光敏型自组装、催化、分子机器设计和智能材料领域受到极大的关注。本文综述了基于环糊精和偶氮化合物的光控超分子可逆体系的研究进展。介绍了该体系的研究背景、优势与原理; 根据该体系控制组装体的不同进行了分类总结,包括囊泡、凝胶、轮烷、催化体系、分子触手等; 最后结合现阶段的研究情况,对其前景与发展方向进行了展望。

有机共轭分子自组装方法

宋世松, 戴郁菁, 范曲立, 黄维

2012, 24 (01): 80-93 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

本文综述了有机共轭分子自组装方法的最新研究进展,从有机共轭分子的合成、自组装方法、光电性质及应用等方面进行了阐述,着重阐述了适用于有机共轭分子的各种自组装方法。认为它们的自组装在有机光电材料或器件方面具有广阔的应用前景及潜在的应用价值。

蛋白质与高分子的自组装

何乃普, 王荣民

2012, 24 (01): 94-100 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

蛋白质是一类具有独特三维空间结构的生物高分子,其分子内部非共价键协同作用是形成三维空间结构的重要驱动力。同时,蛋白质分子与其他高分子之间也可以通过非共价键作用实现自组装。高分子链和蛋白质的结构特征是实现自组装的关键,溶液pH值、离子强度以及温度的变化会影响它们之间非共价键作用的类型和强度。本文归纳了水溶性高分子、嵌段共聚物和多糖与球状蛋白自组装的最新研究进展,分别从分子结构特征和溶液性质等因素讨论了其对高分子与蛋白质实现自组装的影响。其中,多糖与蛋白质的非共价键作用是化学与生物科学交叉领域最为活跃的研究课题之一,通过研究蛋白质与其他高分子的非共价键作用,对于理解和认识生命过程的本质与规律具有重要的意义,同时,在材料科学、纳米技术、食品科学等相关领域具有重要的应用价值。

实时直接分析质谱的原理及应用

张佳玲, 霍飞凤, 周志贵, 白玉, 刘虎威

2012, 24 (01): 101-109 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

新型常温常压离子化技术是近几年质谱学领域的一个研究热点。实时直接分析(direct analysis in real time,DART)作为该技术的一种,自2005年首次报道以来,已被应用于不同样品的分析。本文介绍了DART技术的发展过程、离子化机理以及影响DART离子化效率的参数,综述了其在活体果蝇费洛蒙检测、假药识别、墨水成分分析等方面的应用,并在结论部分对其应用前景进行了展望。

纳米材料修饰电极在重金属离子检测中的应用

尉艳, 高超, 杨苒, 王伦, 刘锦淮, 黄行九

2012, 24 (01): 110-121 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

本文介绍了近年来纳米材料修饰电极在重金属离子检测中的研究现状,分析了这些修饰电极的特点,重点阐述了纳米材料在重金属离子检测中的重要作用,列举了一些纳米材料修饰电极在重金属离子检测中的应用,最后对纳米材料修饰电极用于重金属离子的检测研究进行了简要评述和展望。

硅胶基质高效液相色谱填料研究进展

赵贝贝, 张艳, 唐涛, 王风云, 张维冰, 李彤

2012, 24 (01): 122-130 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

高效液相色谱(HPLC)不仅是一种有效的分析分离手段,也是一种重要的高效制备分离技术。色谱柱是HPLC系统的核心,不同性能的填料是HPLC广泛应用的基础。硅胶是开发最早、研究最为深入、应用最为广泛的HPLC固定相基质,其制备方法主要有喷雾干燥法、溶胶-凝胶法、聚合诱导胶体凝聚法及模板法等。近年来,亚2μm小粒径硅胶、核-壳型硅胶、双孔径硅胶、介孔性硅胶、有机杂化硅胶等新型硅胶应用于HPLC并取得了色谱分离技术的飞速发展,例如基于亚2μm填料的超高压液相色谱技术、基于核-壳型填料的快速分离技术、基于杂化硅胶填料的高温液相色谱技术等。硅胶经表面化学键合、聚合物包覆等有机改性可制得先进的大分子限进填料、温敏性填料、手性填料等,大大扩展了HPLC的应用范围。本文对液相色谱用硅胶的制备方法、改性与修饰方法以及硅胶基质固定相的评价方法加以系统综述,概述了新型硅胶在HPLC中的应用进展,并对硅胶基质填料的发展方向与应用前景进行了展望。

电化学酶传感器在环境污染监测中的应用

刘佳, 殷立峰, 代云容, 江帆, 牛军峰

2012, 24 (01): 131-143 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

电化学酶传感器是一种应用广泛的生物传感器,它将酶及其底物相互作用的特异性与电化学的强大分析功能相结合,已经被广泛应用于药理学、临床、食品、农业以及环境监测中。制备电化学酶传感器的关键步骤是酶的固定化,选择用于制备电化学酶传感器的合适的酶固定化方法,在传感器电子转移动力学、稳定性和重现性等方面起着主要作用。本文在阐述电化学酶传感器工作原理的基础上,简要介绍了用于电化学酶传感器制备过程中的酶固定化方法,重点讨论了电化学酶传感器在监测环境中广泛存在的有机污染物、无机污染物和重金属等方面的应用,并对电化学酶传感器的发展方向进行了展望。

钴催化过一硫酸氢盐降解水中有机污染物:机理及应用研究

韩强, 杨世迎, 杨鑫, 邵雪停, 牛瑞, 王雷雷

2012, 24 (01): 144-156 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

钴/过一硫酸氢盐(Co/PMS)是为了克服Fenton技术的诸多缺陷而基于类Fenton思路(过氧化物+过渡金属)建立起来的一种高级氧化技术。该体系具有Co用量少(μg/L数量级),产生的SO₄^-·氧化还原电位高,能够在广泛的pH范围(2—9)降解有机污染物,反应后不产生污泥等优点,在环境污染治理领域具有广阔的应用前景。本文从自由基链式反应、溶液pH、阴离子效应、光照条件、反应气氛及固液两相交换六个方面分析了Co/PMS体系降解水中有机污染物的机理,并在此基础上综述了Co/PMS (黑暗条件)、UV/Co/PMS、Vis/Co/PMS三类均相Co/PMS体系以及Co氧化物催化、Co负载催化两类非均相Co/PMS体系降解水中有机污染物的国内外研究进展,并就存在的问题提出了展望。

微生物燃料电池生物阴极

陈立香, 肖勇, 赵峰

2012, 24 (01): 157-162 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

微生物燃料电池(microbial fuel cells, MFCs)利用微生物处理废水的同时产电,是一种清洁可再生能源技术。近年来新兴起的生物阴极是指阴极室中的功能微生物附着在电极表面形成生物膜,电子由电极传递给微生物并发生相应的生物电化学反应;是微生物燃料电池研究的一个重要方向。本文根据厌氧、好氧操作体系的不同将生物阴极进行分类;归纳总结了微生物组成、电极和分隔材料的研究进展,探讨了生物阴极在去除污染物和生成高附加值产品中的实际应用,并提出了其将来发展的可能方向。

双相致密透氧膜

陈婷, 赵海雷, 谢志翔, 徐景璨, 徐南生, 李福燊

2012, 24 (01): 163-172 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

混合导体透氧材料由于在高温下具有氧离子导电特性,在纯氧制备、膜反应器及富氧燃烧等方面显示出广阔的应用前景。单相混合导体材料用作透氧材料时存在稳定性不足、机械性能差等问题,限制了其在生产中的实际应用。在离子导体相中掺入电子导体相形成双相导体膜可以提高透氧材料在高温下和高氧浓度梯度下的工作稳定性和化学稳定性。本文详细论述了双相透氧材料的透氧机理和研究进展,包括氧离子导体/贵金属电子导体和氧离子导体/氧化物电子导体和氧离子导体/混合导体等的复合形式。重点分析了材料的组成、结构以及两相之间的化学相容性和混合比例对材料透氧率和工作稳定性的影响。介绍了双相材料在甲烷部分氧化制合成气(POM)膜反应过程及富氧燃烧中的应用,分析了目前有待解决的问题并提出了今后的研究方向。

间充质干细胞扩增载体材料

赵爽, 赵燕燕, 孟恒星, 李茜, 尹玉姬

2012, 24 (01): 173-181 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

间充质干细胞(MSCs)具有高度自我更新能力、多分化潜能、体外易分离和培养的特性,是细胞治疗和组织工程重要的种子细胞来源,但如何大规模地获得具有可再生活性的MSCs一直是限制其临床应用的关键因素,近几年发展起来的贴壁动物细胞动态培养技术为MSCs的大规模体外扩增提供了一条重要的途径。本综述结合动物细胞扩增载体的发展现状,主要介绍了用于间充质干细胞三维动态培养的明胶载体、海藻酸盐载体、壳聚糖载体和其他多糖载体等常规载体及其表面修饰和改性方法,并进一步介绍了以非酶解途径回收扩增细胞的新型干细胞载体的研究进展。随着新型载体材料的涌现以及人们对干细胞生长和扩增特点的了解,采用三维动态培养技术安全而有效地大规模体外扩增MSCs的必要性将得到进一步的确认。

宽温域蓝相液晶材料

何万里, 王玲, 王乐, 崔晓鹏, 谢谟文, 杨槐

2012, 24 (01): 182-192 |

出版日期: 2012-01-24

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摘要

蓝相常在高手性液晶体系的清亮点附近温度区间出现,由于具有优异的光学特性如无双折射现象和选择性反射可见光等,近年来蓝相在光电和光子领域越来越受到人们的关注。本文综述了蓝相的发现、分子排列和光学特性等,详细介绍了宽温域蓝相液晶材料在国内外的研究进展和应用现状。最后分析了蓝相液晶用于平板显示领域在技术方面存在的主要问题和未来发展方向。

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