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化学进展 2012, No.04 上一期 后一期 返回主页

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综述与评论
用于NH3选择性催化还原NOx的钒基催化剂
刘福东, 单文坡, 石晓燕, 贺泓
2012, 24 (04): 445-455 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
在富氧且有催化剂存在条件下以NH3或尿素为还原剂选择性地还原NOx为N2的技术,即NH3/Urea-SCR技术,是去除固定源和移动源NOx最为有效且应用最广的技术之一,其中最重要的催化剂体系是钒基催化剂。本文从钒基催化剂的组成及其NH3-SCR反应性能、钒基催化剂的活性改进以及钒基催化剂上的NH3-SCR反应机理三个方面对该领域的研究进展做了较为全面的综述,并对NH3-SCR领域可能的发展方向做了展望。传统的V2O5-WO3 (MoO3)/TiO2催化剂以及改性后的钒基催化剂在中温段具有优异的NOx净化效率和抗SO2中毒性能,其中高分散的V5+物种以及多聚的钒酸盐物种为NH3-SCR反应的活性中心。针对采用不同方法制备的或具有不同组成的钒基催化剂体系,多数学者认为NH3-SCR反应按照Eley-Rideal (E-R)机理进行,部分学者认为按照Langmuir-Hinshelwood (L-H)机理进行,这可能与催化剂的钒负载量以及反应温度区间相关。在后续工作中研究者应结合多种测试手段,具体问题具体分析,综合考虑温度的动态影响以及表面酸碱性对反应物的吸附活化,以得出更为全面、真实的反应机理。系统了解前人在钒基NH3-SCR催化剂领域的研究进展有助于现阶段开发高效稳定、可适应复杂工作条件的钒基SCR催化转化器,同时也对设计合成新型高效、环境友好且抗中毒的非钒基SCR催化剂体系具有一定的参考价值。
阴离子蠕虫胶束
赵剑曦, 谢丹华
2012, 24 (04): 456-462 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
本文从分析蠕虫胶束形成的分子几何条件和自由能驱动因素入手,总结了传统阴离子表面活性剂蠕虫胶束的形成和性质,指出制约其构筑和产生优良黏弹性的原因。在此基础上,介绍了Gemini表面活性剂构筑蠕虫胶束的分子结构优势,以及由此构筑阴离子蠕虫胶束的研究进展,尤其是长刚性联接链Gemini表面活性剂形成的蠕虫胶束。最后特别指出,基于新颖分子结构优势,Gemini表面活性剂可望成为蠕虫胶束构筑的主要分子对象。
仿生智能纳米通道在能量转换中的应用
张明辉, 翟锦
2012, 24 (04): 463-470 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
智能纳米通道由于独特的纳米结构,导致对离子的通过具有选择性、整流性和门控性,从而在能量转换领域具有重要的应用前景。本文根据能量转换原理的不同,将纳米通道在能量转换中的应用分为:模仿电鳗鱼将化学能转换为电能,模仿绿叶将光能转换为化学能,模仿菌紫质将光能转换为电能,模仿水力发电机将流体机械能转换为电能。其中,模仿电鳗鱼系统由于广泛的能量来源、高的能量转换效率以及输出的能量形式为电能,应用前景最为广阔。能量转换的性能受纳米通道自身的几何结构以及内表面电荷密度的影响。除此之外,还受外界条件的影响,比如电解质溶液类型和浓度,浓差和气压差的大小以及pH值等。
片/板状短孔道SBA-15的控制合成及应用
马力群, 翟尚儒, 刘娜, 翟滨, 安庆大
2012, 24 (04): 471-482 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
有序介孔材料家族中,SBA-15因具有较大的孔径尺寸、规则可调的孔道结构以及卓越的机械和水热稳定性而备受关注。最近,片/板状短孔道SBA-15由于更有利于分子快速扩散和质量传递成为介孔材料研究领域的热点。目前合成片/板状短孔道SBA-15的主要方法有有机物辅助、金属离子诱导及多重模板剂协同效应。根据不同类别添加剂的作用机制,本文综述了片/板状短孔道SBA-15的控制合成方法及其在催化、吸附和生物分子固定等不同领域的最新进展,并对其应用前景进行了展望。
离子液体介导制备5-羟甲基糠醛
胡磊, 孙勇, 林鹿
2012, 24 (04): 483-491 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
5-羟甲基糠醛(5-HMF)被认为是一种非常重要的平台化合物。利用离子液体介导制备5-HMF的研究已经引起了人们越来越广泛的重视,并取得了较为理想的研究成果。本文对离子液体介导制备5-HMF的研究成果进行了系统的归纳和总结,着重介绍了离子液体作为反应溶剂和催化剂在5-HMF制备过程中的应用以及离子液体介导制备5-HMF的形成机理和影响因素,并对离子液体介导制备5-HMF的研究前景进行了展望,以期为5-HMF的进一步研究提供思路和参考。
垂直取向介孔薄膜的制备
张倩, 单锋, 陆学民, 路庆华
2012, 24 (04): 492-500 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
垂直取向介孔薄膜是指薄膜内部孔道垂直于基底定向排列的一类介孔薄膜,其在催化、吸附与分离、化学传感器、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。本文就近几年内垂直取向介孔薄膜的制备方法以及在若干领域的应用进行了回顾和综述。在此基础上,对这种特殊的薄膜材料未来的发展进行了展望。
石墨烯透明导电薄膜
唐晶晶, 第凤, 徐潇, 肖迎红, 车剑飞
2012, 24 (04): 501-511 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
石墨烯是一种新型二维晶体材料,它独特的单原子层结构显示出许多优异的物理化学性质。以石墨烯为原料制备的透明导电薄膜继承了石墨烯的优点,与氧化铟锡(ITO)薄膜相比,具有更好的力学强度、透光性以及化学稳定性,已逐渐成为全世界范围内的研究热点。本文首先介绍了石墨烯的光电性能,然后分别从石墨烯透明导电薄膜的前驱体和制备方法两个不同的角度,归纳总结了最近几年石墨烯透明导电薄膜的研究进展,就目前所面临的问题进行了讨论,并展望了石墨烯透明导电薄膜的未来发展。
衬底上石墨烯制备及改性研究
田圆, 赵倩莹, 胡靖, 周辰, 缪灵, 江建军
2012, 24 (04): 512-522 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
大面积高质量石墨烯的制备对石墨烯电子特性及石墨烯基纳器件相关研究有重要意义。本文综述了近几年来衬底上制备石墨烯的相关实验以及衬底与石墨烯相互作用研究的重要进展。目前,采用化学气相沉积、外延生长等方法可在衬底表面上制备出较大面积、高质量的石墨烯材料。衬底与石墨烯相互作用和界面间晶格匹配、原子成键及电荷转移等密切相关,其对吸附石墨烯的几何结构、能带结构及电子特性等产生明显影响。实验与理论计算的结合可望加深衬底与石墨烯作用机理的理解,指导衬底上石墨烯制备及改性的进一步研究。
非官能化芳烃与烯烃的直接氧化偶联反应
翁建全, 余志勤, 张国富
2012, 24 (04): 523-544 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
芳基烯烃是一类具有重要应用价值的化合物,其合成方法已被广泛研究。目前,过渡金属催化非官能化芳烃与烯烃的直接氧化偶联反应是构造芳基烯烃最高效、最简捷的方法,同Heck偶联反应相比,其底物无需预先官能化,这不仅大大缩短了反应步骤,并且能从源头上杜绝废盐的产生,特别是当以氧气或空气作氧化剂时,副产物仅为水,不会对环境造成任何危害。该方法同传统制备芳基烯烃的诸多方法相比具有原子利用率高、原子经济性好和环境友好等绿色化学的典型特性。本文根据催化剂的种类、底物类型及导向基类型对近年来过渡金属催化非官能化芳烃与烯烃的直接偶联反应进行了分类详述,并对若干重要体系的反应机理进行了详细讨论。
二苯乙烯类低聚物的仿生合成
李文玲, 臧鹏, 李洪福, 杨世霞
2012, 24 (04): 545-555 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
天然二苯乙烯低聚物是一类自然界分布广泛的多酚化合物,因其结构复杂且生物活性多样而受到密切关注,但此类化合物天然资源的稀少极大限制了其构效关系的调查及活性药物的筛选。近年来许多化学家对此类低聚物的仿生合成方法做了广泛而深入的研究,已形成一个新的研究热点。本文详尽综述了迄今三十多年来二苯乙烯类低聚物的仿生合成研究进展,包括在不同介质中的酶催化或金属氧化剂催化的氧化偶联方法、光催化的异构化及强酸催化下的环合反应,由不同的二苯乙烯前体通过仿生合成途径,构建出结构多样的二苯乙烯低聚物。此外,本文对该类低聚物的仿生合成研究前景做了展望。
碳十硼烷及其衍生物的反应性及应用
赵娟, 黄鹏程, 陈功, 詹茂盛
2012, 24 (04): 556-567 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
碳十硼烷(C2B10H12)是由2个C原子和10个B原子组成的二十面体笼状结构大分子,有邻位、间位和对位三种异构体。碳十硼烷庞大的体积以及类芳香族三维刚性结构使它具有优异的高温稳定性和化学稳定性,良好的溶解性使其具有广泛而灵活的应用。本文总结了近年来碳十硼烷和碳十硼烷衍生物在C原子、B原子上的化学反应性以及在环加成和金属络合方面的研究。另外,由于碳十硼烷衍生物特殊的立体结构,优异的耐高温性、热氧化性及高硼含量,本文综述了碳十硼烷衍生物近年来在功能材料、催化剂及生物医药等多个领域的应用进展。
电化学葡萄糖传感器
石文韬, 邸静, 马占芳
2012, 24 (04): 568-576 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
作为电化学生物传感器中最重要的研究内容之一,葡萄糖生物传感器在数十年的发展中取得了巨大进展。本文综述了近年来利用纳米技术设计的新型电化学葡萄糖传感器的主要研究进展,并从纳米材料维度分类进行了讨论。其中,零维纳米材料主要讨论了包括金纳米颗粒、银纳米颗粒以及铜、铂等金属纳米颗粒材料; 一维纳米材料主要讨论了通过模板法制备的金属或金属氧化物纳米线以及单臂或者多壁纳米管材料; 二维纳米材料主要总结了以碳为基础的石墨烯材料和一些片状的金属材料。纳米材料对电化学葡萄糖传感器的影响主要集中在生物相容性、增强检测灵敏度、酶的固定等方面。此外,本文也对电化学葡萄糖传感器的今后发展做了展望。
蛋白质功能化新策略:嵌入非天然氨基酸
张春秋, 罗全, 刘俊秋, 沈家骢
2012, 24 (04): 577-588 |
出版日期: 2012-04-24
下载PDF ( 1679 ) 收藏 引用
摘要
天然蛋白质由20种天然氨基酸组成,这些蛋白质的构筑基元包含功能基团:羧基、氨基、巯基、硫醚、羟基、碱性胺、烷基和芳基。然而,这些有限的功能基团却不足以完成生物体内所有的生物学功能。为了更好地让生命的体现者--蛋白质完成更加精确和多样的生物学功能,自然界会对蛋白质进行翻译后的修饰,包括:磷酸化,甲基化,乙酰化或者羟基化,甚至在某些情况下,进化出一种新型的翻译机制以便插入硒代半胱氨酸或者吡咯霉素。受此启发,生物化学家发展出各种生物或化学方法来改变或插入新的蛋白质构筑基元,使天然蛋白质完成其相应的生物学功能或者使其具有某些特殊的性质,甚至是创造一种新酶。该文将简单介绍这些蛋白质修饰策略以及该领域的最新进展。
细胞色素b5-蛋白质相互作用研究
林英武
2012, 24 (04): 589-597 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
蛋白质-蛋白质相互作用在生命过程中发挥至关重要的作用,特别是血红素类蛋白。细胞色素b5(Cyt b5)是血红素蛋白的一个典型代表,在生物体内通过多种蛋白质-蛋白质相互作用来执行其生物功能。目前所揭示的与Cyt b5相关的蛋白质相互作用包括:细胞色素b5-细胞色素b5还原酶,细胞色素b5-细胞色素P450,细胞色素b5-细胞色素c,细胞色素b5-肌红蛋白或血红蛋白,细胞色素b5-融合蛋白(谷胱甘肽S-转移酶GST和绿色荧光蛋白GFP)和细胞色素b5-转运蛋白(蔗糖转运蛋白SUT1和山梨醇转运蛋白SOT6)等。同一蛋白能与众多不同蛋白相互作用的事实,使我们认识到某些特定蛋白的生物学重要性。另一方面,研究同一蛋白与不同蛋白质间的相互作用将会进一步加深我们对蛋白质结构与功能关系的理解,以及指导新颖蛋白的理性设计与最终应用。
体外电化学测试对镁合金体内降解行为的预测
王佳力, 唐键, 张鹏, 王珏, 李扬德, 秦岭
2012, 24 (04): 598-605 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
可生物降解镁合金因同时具有优良的生物相容性和力学性能,在生物医学界显示出其作为新型骨科内植入物的巨大潜在优势和市场前景。目前,作为制约镁合金医用产业化的关键因素,即过快的降解速率已经成为研究重点。本文回顾了体外电化学测试技术对镁合金抗腐蚀性能的研究,并分析了模拟腐蚀体系对镁合金腐蚀行为的影响;同时评估了电化学测试方法作为快速有效预测镁合金体内降解性能前期分析手段的可行性与局限性。最后,对如何发展更合理的体外电化学测试技术来预测镁合金体内降解提出了可能的解决方法及构思。
多环麝香(PCMs)的环境行为及毒性效应
李卓娜, 周群芳, 刘稷燕, 史亚利, 蔡亚岐, 江桂斌
2012, 24 (04): 606-615 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
多环麝香(PCMs)作为重要的人工合成麝香广泛应用于日用品中,目前在各种环境介质中都能检测到PCMs的存在。由于其持续不断地进入环境并能够在生物体内积累,其效应类似于持久性污染物。作为一类新型污染物,PCMs所引起的环境问题受到了广泛重视。本文介绍了PCMs的物理化学性质、来源以及在不同环境介质中的分析方法和污染现状,概述了其在环境中的降解转化、生物富集行为,并总结了其能产生的急性毒性效应、亚慢性毒性效应、内分泌干扰效应和其他潜在的毒性效应,最后讨论了目前研究中存在的问题,并对未来研究进行了展望。今后,应该建立有效的、可比对的标准分析方法,更加系统地进行环境污染现状、迁移转化规律和生物降解代谢途径的研究;重视暴露途径和生物有效性的研究,并与风险评价结合;结合环境中PCMs的污染现状,探讨低剂量长期暴露和复合暴露对生物的影响。
纳米材料电化学与生物传感器--有机微污染物检测新途径
尉艳, 刘中刚, 高超, 王伦, 刘锦淮, 黄行九
2012, 24 (04): 616-627 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
本文介绍了近年来纳米材料电化学与生物传感器在有机微污染物检测中的研究现状,分析了这些传感器中纳米材料修饰电极的特点,重点阐述了纳米材料在有机微污染物检测中的重要作用,列举了一些纳米材料电化学与生物传感器在有机微污染物检测中的应用。最后对纳米材料电化学与生物传感器用于有机微污染物的检测研究进行了简要评述和展望。
用于有机物降解的电化学阳极材料
卓琼芳, 杨波, 邓述波, 黄俊, 王斌, 余刚
2012, 24 (04): 628-636 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
电化学氧化法可将难降解的有机物转化为可生化降解物质或直接矿化,具有操作简便,清洁能源,无二次污染等优点。本文介绍了电催化氧化机理最新进展,包括近年来所报道的各种电极材料直接或间接电氧化降解有机物的机制;回顾了近年来阳极材料的研究现状,以碳电极、金属电极和钛基形稳电极为主,包括各种新型电极的组成、降解性能及其钝化原因等,并对今后电氧化阳极材料及相关工艺的研究方向提出建议。
中药炮制过程化学机理研究
蔡宝昌, 秦昆明, 吴皓, 蔡皓, 陆兔林, 张兴德
2012, 24 (04): 637-649 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
中药炮制是中国的一项传统制药技术,也是中药区别于天然药物的显著特点。中药材经过加工炮制以后发生了复杂的化学变化,随着这些化学变化而改变的物质基础是中药炮制前后性味、功能改变的重要原因。阐明中药炮制过程中发生的这些化学变化是中药炮制机理研究的主要内容。近年来,国内外很多研究机构对中药炮制过程的化学机理进行了深入研究,初步阐明了多味中药炮制过程中发生的化学反应及化学成分变化,主要的化学反应包括水解反应、氧化反应、置换反应、异构化反应和分解反应等。本文对近年来中药炮制过程中化学反应机理领域取得的研究成果进行了综述,并对中药炮制过程化学机理研究的方向及前景进行了探讨。
铝/水反应可控制氢
马广璐, 庄大为, 戴洪斌, 王平
2012, 24 (04): 650-658 |
出版日期: 2012-04-24
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摘要
铝是地壳中最富有的金属元素,理论上可100%重复利用。铝/水反应所提供的绿色能源--氢能,很有可能解决人类将面临的能源短缺和环境污染问题。本文介绍了铝/水反应可控制氢的原理、反应机理、制氢方法及制氢装置的最新研究进展,并讨论了研发中需解决的问题。铝/水反应制氢的关键在于破坏或抑制铝表面固有的或原位再生的致密钝化膜。该制氢系统的实际应用需具备快速的反应动力学,而制氢装置的设计应综合考虑反应热的利用、燃料电池产生的水循环利用、燃料盒和膜分离技术的应用,使用回收的废铝将降低其生产成本,实现铝基制氢系统的商业化应用。