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化学进展 2012, No.05 上一期 后一期 返回主页

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综述与评论
离子液体表/界面性质与结构
闫燕, 杨启炜, 邢华斌*, 苏宝根, 任其龙
2012, 24 (05): 659-673 |
出版日期: 2012-05-24
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摘要
离子液体与气体、溶剂等物质组成的多相体系为吸收、萃取、两相催化等技术的发展提供了新的平台。离子液体的表/界面性质与结构是含离子液体多相体系的重要科学问题,可在介观尺度下显著影响多相体系反应和分离过程的效率。近年来,离子液体表/界面性质和结构的研究得到了广泛的关注。本文综述了离子液体及其与水、有机溶剂组成的混合物的表/界面张力及结构研究进展,介绍了现有的研究方法、研究对象与研究成果,归纳了离子液体及其混合物表/界面张力及结构的变化规律,分析了表/界面结构与表/界面张力之间的关系,探讨了离子液体表/界面研究存在的问题和未来的发展方向。
离子液体催化CO2与环氧化物合成环状碳酸酯
张媛媛, 罗胜联, 尹双凤*
2012, 24 (05): 674-685 |
出版日期: 2012-05-24
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摘要
综述了离子液体催化CO2与环氧化物的环加成反应制备环状碳酸酯的研究进展。目前报道的离子液体主要包括咪唑盐、季铵盐、季鏻盐等。对比了传统离子液体与功能化离子液体对CO2环加成反应的催化活性、选择性以及催化作用机制。与传统的离子液体相比,功能化离子液体的羟基或羧基等官能团与卤素离子等Lewis碱之间存在协同效应,使得其对CO2与环氧化物的环加成反应具有更好的催化活性;将功能化离子液体固载于无机材料(SiO2,SBA-15, MCM-41等)或聚合物所得的多相催化剂不仅保持了官能团与阴离子之间的协同效应,而且载体与离子液体活性组分之间也显示出协同效应,使得该类催化剂具有很好的催化活性,稳定性好,可以多次重复使用,具有较好的工业化前景,是值得深入研发的一类催化材料。此外,离子液体对于手性环状碳酸酯的合成也具有较好的催化活性和立体选择性。
离子液体参与构建的胶束
赵学艳, 郑利强, 曹桂荣, 肖瑞杰
2012, 24 (05): 686-695 |
出版日期: 2012-05-24
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摘要
离子液体参与构建的有序组合体,以其独特的物理化学性质及在众多领域的应用潜能而引起广泛关注。本文结合我们的研究工作,对离子液体参与构建的胶束体系的主要研究成果进行了综述,重点介绍了传统表面活性剂在离子液体中胶束的形成、表面活性离子液体在水溶液中的聚集行为、离子液体作为添加剂对传统表面活性剂胶束的影响。在此基础上,归纳了部分体系胶束形成的机理和规律,并展望了离子液体构建的胶束体系研究和发展的方向。
仿生超疏水性表面的最新应用研究
陈钰, 徐建生, 郭志光
2012, 24 (05): 696-708 |
出版日期: 2012-05-24
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摘要
近年来,除了荷叶表面,更多具有特殊润湿性的动植物表面同样受到关注。通过研究这些表面微观结构,人们成功地仿生制备出各种功能化超疏水表面,从而更好地满足工业中实际应用的需要。该综述简单地介绍了表面润湿的基本模型和最新的几种特殊表面结构,重点介绍近几年仿生超疏水表面应用的最新研究进展,主要包括超疏水表面在超疏油、表面润湿转换、外界刺激下的润湿行为调控、微流体、抗结冰等方面的应用。最后,对超疏水表面研究的未来发展进行了展望。
光敏性BZ反应的时空动力学
路兴杰, 赵跃民, 任林, 杨莹莹, 高庆宇*
2012, 24 (05): 709-721 |
出版日期: 2012-05-24
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摘要
作为研究非线性时空动力学最理想的化学反应体系之一,三联(2,2'-联吡啶)钌(Ⅱ)(Ru(bpy)32+)为催化剂的Belousov-Zhabotinsky (BZ)振荡反应具有独特的光敏特性并能呈现丰富的时空动力学行为。研究光控BZ反应有助于我们对一系列物理、化学和生命体系中复杂动力学现象的理解。本文综述了不同实验条件下光效应对钌催化BZ反应均相复杂振荡和空间反应扩散化学波的影响, 以及光响应BZ反应与软物质耦合体系的复杂动力学行为,在此基础上介绍光抑制和光诱导反应机理和模型。对光控BZ反应体系存在的问题和发展方向进行了探讨。
染料敏化太阳电池阻抗特性研究
刘伟庆, 寇东星, 蔡墨朗, 胡林华, 戴松元
2012, 24 (05): 722-736 |
出版日期: 2012-05-24
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摘要
电化学阻抗谱(EIS)是染料敏化太阳电池(DSC)领域中最重要的研究手段之一。本文详细介绍了EIS在DSC研究中的理论模型、实验方法、内部电荷传输和转移过程、阻抗信息提取和动力学过程解析的最新研究进展;综述了其在光阳极、电解液体系、对电极、稳定性、新结构设计等DSC各个研究领域中的应用,特别总结了DSC内部各个组成部分的阻抗特性。最后,对这些方面存在的问题进行了评论,并对未来新材料和电池机理的深入研究进行了展望。
磷灰石晶体构型及其与生物分子相互作用的计算模拟研究
沈娟*, 金波, 蒋琪英, 钟国清, 霍冀川
2012, 24 (05): 737-746 |
出版日期: 2012-05-24
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摘要
生物磷灰石是动物和人体骨骼及牙釉质的主要无机矿物成分,磷灰石矿物晶体的组成和结构影响了骨及牙釉质的机械强度和生理功能。羟基磷灰石空间群的确定一直存在争议,其中羟基存在两种不同排列方式,使得其具有六方和单斜两种晶相。另外,磷灰石晶体结构中的类质同象替换,影响了其结构、物理和化学特性。本文综述了计算机模拟方法在原子及分子水平上对磷灰石晶体的空间群确定、磷灰石替代机制、小分子及生物大分子相互作用的研究,对磷灰石晶体化学、界面化学及开发生物材料的深入研究具有一定的科学意义和较强的应用价值。
金属-有机骨架材料在烯烃氧化中的应用
黎林清, 吕迎, 李军, 董晓丽, 高爽
2012, 24 (05): 747-756 |
出版日期: 2012-05-24
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摘要
本文分别从以骨架中的金属(金属簇)为催化中心的MOF材料、利用具有催化活性的刚性有机配合物构筑的MOF材料和MOF负载催化材料三个方面详细介绍了MOF作为催化剂在烯烃氧化反应中的应用情况,分析了其各自的优缺点。具有催化活性的刚性有机配合物构筑的MOF材料稳定性较好,能够引入具有光学活性的催化剂,可以作为不对称催化氧化催化剂使用,是未来的一个研究发展方向。
Ni2P加氢脱硫催化剂
宋华, 代敏, 宋华林
2012, 24 (05): 757-768 |
出版日期: 2012-05-24
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摘要
环境法规对硫氧化物脱出的限制日益严格以及原油品质的不断下降,使得有必要研发高效的加氢脱硫催化剂。Ni2P由于具有优异的加氢脱硫活性和稳定性,引起了广泛的关注。本文综述了Ni2P加氢脱硫催化剂的特性、反应活性相、制备方法、改进和加氢脱硫活性等方面的研究进展。在Ni2P中存在两种不同的初始活性位,四面体几何构型的Ni(1)初始活性位在加氢脱硫反应中参与直接脱硫反应,四方锥几何构型的Ni(2)初始活性位则与催化剂的高加氢活性有关。在加氢脱硫反应中,催化剂表面生成的NixSyP相被认为是真正的活性相。制备Ni2P的方法主要是程序升温还原和液相合成。载体、助剂和络合剂对Ni2P活性相的形成和催化剂的活性有重要影响。相比于商用硫化物催化剂,Ni2P催化剂对噻吩、二苯并噻吩和4,6-二甲基二苯并噻吩均表现出更高的加氢脱硫活性。
含三唑-有机羧酸混合配体的配位聚合物
任红, 张萍, 吴平, 芦菲
2012, 24 (05): 769-775 |
出版日期: 2012-05-24
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摘要
配位聚合物由于具有丰富的拓扑结构,并在客体交换与分离、气体存储、手性拆分、选择性催化、分子识别、荧光和磁性等方面有潜在应用,已成为当前配位化学、材料化学和晶体工程学的热点研究领域之一。本文结合近年来本课题组的研究工作及国内外相关研究进展,概述了含三唑-有机羧酸混合配体的配位聚合物结构和性质,着重讨论了有机羧酸配体在构筑配合物结构中的作用,并对今后的研究和发展方向进行了展望。
基于金纳米棒的核壳纳米结构及其光学性质研究
葛余俊, 赤骋, 伍蓉, 郭霞, 张巧, 杨剑*
2012, 24 (05): 776-783 |
出版日期: 2012-05-24
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摘要
以金纳米棒为核的核壳结构纳米粒子由于它独特的光学性质、结构特点以及在催化、表面增强拉曼散射方面的应用前景,成为目前纳米材料研究的热点之一。本文重点介绍以金纳米棒为核,包覆其他无机材料的核/壳结构之合成方法,同时阐述其结构特征、光学性质以及外界条件对结构和性质的影响。其中,由于金银纳米核壳结构的研究开始最早,研究最为深入,故对其进行重点阐述。最后对以金纳米棒为核的核壳结构未来研究进行了展望。
计算机辅助蛋白质分子理性设计:从肌红蛋白到一氧化氮还原酶
林英武
2012, 24 (05): 784-789 |
出版日期: 2012-05-24
下载PDF ( 948 ) 收藏 引用
摘要
计算机辅助蛋白质分子理性设计在解决化学及生物学重要问题中被证实十分有效。在NOR本身三维结构未知的情况下通过计算机分子模拟,使用肌红蛋白(Mb)作为蛋白质分子模型,设计了结构功能型一氧化氮还原酶(NOR),所设计的NOR蛋白质模型——FeBMb一年后被天然NOR的晶体结构所证实。本文综述了设计FeBMb, I107E FeBMb以及FeBMb(-His)的研究过程及其设计合理性,评述了通过使用计算机分子模拟,获得Mb处于双组氨酸配位的非天然状态的原子层次结构信息,而这些信息很难通过实验方法来获得。计算机辅助蛋白质分子理性设计的广泛应用将会为生物体系提供更深刻的内涵。
基于胆固醇的有机超分子智能凝胶
孔丽, 孙涛, 张峰, 辛飞飞, 郝爱友*
2012, 24 (05): 790-800 |
出版日期: 2012-05-24
下载PDF ( 1314 ) 收藏 引用
摘要
胆固醇分子具有特色的多环、多手性碳结构,因此可用于构筑有机超分子凝胶智能材料。该凝胶体系除了对温度有良好的感知响应性外,对其他的外界刺激,如光、pH、超声等也能够感知并响应。由于胆固醇分子是生命体中普遍存在的生物分子,基于胆固醇的有机超分子智能凝胶在生命现象模拟、药物输运等方面具有天然的优势。本文先根据胆固醇凝胶体系的不同种类,包括光响应型、氧化还原响应型、酸碱响应型、超声响应型,金属离子响应型以及触变响应型等,对该体系的结构与性能进行了介绍,然后介绍了对凝胶因子的修饰方法,最后结合目前的研究现状,探讨了胆固醇有机超分子凝胶的应用方向及前景。
生物质转化合成新能源化学品乙酰丙酸酯
彭林才, 林鹿, 李辉
2012, 24 (05): 801-809 |
出版日期: 2012-05-24
下载PDF ( 1841 ) 收藏 引用
摘要
生物质是唯一可替代化石资源获取液态燃料和化学品的可再生资源,近年来由生物质转化合成乙酰丙酸酯引起了研究者们越来越广泛的关注。乙酰丙酸酯是一类重要的化学中间体和新能源化学品,具有高的反应特性和广泛的工业应用价值。目前开发的从生物质资源出发转化合成乙酰丙酸酯的潜在合成途径可概括为4种:直接酸催化醇解法、经乙酰丙酸酯化、经5-氯甲基糠醛醇解和经糠醇醇解。本文分别介绍了这4种转化合成途径的化学反应过程及最新研究进展,从反应合成工艺、催化体系、经济可行性等方面评述了各自的特点与发展趋势,并分析了目前工业规模转化生物质合成乙酰丙酸酯仍面临的一些科学难点。最后,对今后该领域的研究前景进行了展望。
锂离子电池有机硅电解液
秦雪英, 汪靖伦, 张灵志
2012, 24 (05): 810-822 |
出版日期: 2012-05-24
下载PDF ( 2436 ) 收藏 引用
摘要
有机硅电解液具有优良的热稳定性、低可燃性、无毒性、高电导率和高分解电压等优点,近年来成为了锂离子电池新型电解液的研究热点。本文综述了有机硅电解液的研究进展,重点介绍了聚醚有机硅电解液的设计合成、物理化学性能、与电解质盐和电极材料的匹配性关系及其在电池中的性能表现;简述了有机硅功能化电解液添加剂的研究进展,如成膜添加剂、阻燃添加剂、吸酸吸水添加剂等;最后对有机硅电解液的进一步研究趋势和应用前景进行了展望。
基于罗丹明染料的金属阳离子荧光探针
黎俊波, 胡启辉, 曾阳, 余响林, 潘志权*
2012, 24 (05): 823-833 |
出版日期: 2012-05-24
下载PDF ( 1497 ) 收藏 引用
摘要
罗丹明是以氧杂蒽为母体的碱性呫吨染料,具有优良的光学性质,如延伸到可见光区的吸收及荧光、高的荧光量子产率及大的摩尔吸光系数等,使其成为制备荧光探针的理想生色团。本文综述了近年来用于检测金属阳离子的罗丹明类荧光探针的研究进展,特别是对基于螺酰胺环“关-开”机理、荧光共振能量转移(FRET)机理和光诱导电子转移(PET)机理的罗丹明类铜离子、汞离子、铁离子荧光探针进行了系统的阐述,包括结构特征、检测水平和应用范围。最后提出了这类荧光探针面临的问题与发展趋势。
金属蛋白的提取分离技术
彭晓敏, 张金超, 高愈希, 柴之芳
2012, 24 (05): 834-843 |
出版日期: 2012-05-24
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摘要
微量元素在生命活动中起着十分重要的作用。体内微量元素(主要指金属元素)水平的反常、存在形态的变化以及特定的金属酶、金属蛋白的表达、定位、结构和功能等方面的变化常常与某些病理状态相关,甚至是关键的病理环节,所以对生物体系中金属蛋白的定位、含量、化学形态及其结构的高通量分析是生命科学研究领域的重要课题。本文介绍并比较了各种金属蛋白的提取、分离方法(包括高效液相、毛细管电泳和电泳技术)及与之对应的元素分析技术(包括激光剥蚀(LA)-等离子体电感耦合质谱(ICP-MS)、同步辐射(SR)-X射线荧光(XRF)技术等),主要介绍了各种电泳方法在金属蛋白分离中的应用。同时评价各种方法对蛋白结合金属的影响,针对方法的局限性提出了可能的解决办法。
分子印迹在仿生免疫吸附分析中的应用
吕春晖, 王硕, 方国臻, 汤轶伟, 王岁楼
2012, 24 (05): 844-851 |
出版日期: 2012-05-24
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摘要
分子印迹聚合物是一种含特异性识别位点的高分子材料,具有高稳定性、低成本、制备简单和可重复利用等特点,常被作为仿生抗体应用于免疫分析。本文综述了分子印迹免疫吸附分析(molecularly imprinted sorbent immunoassays, MIAs)的研究进展,介绍了以不同标记物为探针的仿生免疫分析方法的发展,着重介绍了均相免疫分析系统与分子印迹聚合物的新型合成方法在MIAs中的应用。最后,本文指出分子印迹聚合物的一些缺点并没有阻碍其在免疫吸附分析中的应用,并对MIAs仍然存在的问题和发展前景进行了分析。
支撑磷脂双层膜的研究进展
张治磊, 王志宁, 高学理, 高从堦*
2012, 24 (05): 852-862 |
出版日期: 2012-05-24
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摘要
支撑磷脂双层膜(supported phospholipid bilayers, SPBs)是细胞膜研究中普及的模型,是固定生物活性物质的理想材料,不仅可以保持生物分子的活性,还能有效抑制其他生物分子的非特异性吸附,在跨膜蛋白、仿生膜、水处理、生物医学和生物传感器等研究领域具有广泛的应用前景。本文介绍了支撑磷脂双层膜的表征方法和制备方法,包括Langmuir Blodgett(LB)膜提拉法、囊泡融合法和LB膜提拉法与囊泡融合联合法;详细阐述了囊泡融合法制备SPBs的机理;综述了囊泡融合法制备SPBs的影响因素,包括囊泡浓度、缓冲溶液、温度、囊泡和基底表面电荷等因素;列举了支撑磷脂膜的应用,并展望了支撑磷脂双层膜的研究趋势。
解读纳滤:一种具有纳米尺度效应的分子分离操作
方彦彦, 李倩, 王晓琳*
2012, 24 (05): 863-870 |
出版日期: 2012-05-24
下载PDF ( 1454 ) 收藏 引用
摘要
纳滤膜是20世纪80年代末期发展起来的一种广泛用于液体分离的新型分离膜。早期研究中,先后提出的基于筛分效应的细孔模型,基于静电效应的电荷模型,以及同时考虑上述两种效应的静电位阻模型和道南位阻模型等为人们更好地理解纳滤膜分离机理和指导纳滤膜过程应用发挥了十分重要的作用。然而由于这些具有“疏松型反渗透膜”特点的纳滤膜没有相应的膜性能预测评价软件,使得针对具体应用过程的纳滤膜的大规模标准化应用受到了一定的制约。为此,结合上述模型,根据一些特定实验拟合确定混合盐体系同号离子间的竞争作用和异号离子间的调节作用,提出了一个适于混合盐体系的纳滤膜分离性能评价模型,促进了纳滤膜技术在水处理过程的大规模推广。最近,根据纳滤膜对离子选择性分离性能及其伴随的动电性质的细致而深入的实验研究,发现仅考虑筛分效应和静电效应并不能完全合理地解释纳滤膜的分离性能,且在动电性质的解析上也存在一定缺陷,进而对纳滤膜纳米级孔径引起的特殊效应和溶液体系中复杂相互作用引起的荷电性质变化有了更为深刻的认识和理解,提出并定量分析了离子透过纳滤膜时存在的介电排斥效应。