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化学进展 2012, No.08 上一期 后一期 返回主页

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2012年8月 第24卷 第8期目 次
2012, 24 (08): 0-0 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
综述与评论
大孔吸附树脂的吸附机理
娄嵩, 刘永峰, 白清清, 邸多隆*
2012, 24 (08): 1427-1436 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
大孔吸附树脂(macroprous adsorption resin, MAR)是近几十年发展起来的一种具有多孔立体结构、人工合成的有机高分子聚合物。由于其特殊的理化性质和吸附性能,已被广泛应用于化学、医药、环保和食品等领域。本文介绍了近年来国内外对大孔吸附树脂在吸附机理研究方面的进展,重点介绍了不同温度条件下大孔吸附树脂对靶标分子的吸附热力学行为模式,靶标分子在大孔吸附树脂表面及孔内的吸附扩散行为模式。此外,大孔吸附树脂性能参数和靶标分子结构参数之间构效关系也对其吸附选择性规律具有重要的影响。因此,大孔吸附树脂与底物间构效关系的匹配程度及其对选择性的影响是大孔吸附树脂分离理论研究的核心。本文最后介绍了可以准确客观描述吸附过程并具有一定使用范围的大孔吸附树脂吸附模型的建立和评价。
高活性、高抗毒性的甲酸燃料电池阳极催化剂
卢学毅, 廖世军, 宋慧宇*
2012, 24 (08): 1437-1446 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
甲酸燃料电池是一种近年发展起来的新型燃料电池,具有极好的商业化前景,但其发展受到很多因素的制约,其中阳极催化剂是影响其性能的关键因素。本文从催化剂的制备方法、催化剂载体和掺杂其他元素等方面介绍了近年来国内外在提高催化剂的活性和抗毒性方面所做的重要研究工作。具体包括:电沉积法、有机溶胶法等重要制备方法,碳纳米管、石墨烯和复合材料作为催化剂载体的研究以及通过掺杂其他元素制备合金催化剂和复合催化剂来提高催化剂活性和抗毒性的相关研究工作。本文还对甲酸燃料电池的发展做了展望。
固液界面纳米气泡研究
李大勇*, 王伟杰, 赵学增*
2012, 24 (08): 1447-1455 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
固液界面纳米气泡是近十年来表面科学的重要发现之一。从利用原子力显微镜(AFM)在固液界面上观察到纳米气泡以来,科学工作者们已经证实了纳米气泡在固液界面上存在。由于其在微机电系统(MEMS)、微生化系统、表面科学、流体动力学等领域潜在的应用价值,各国学者们对纳米气泡的自身性质及影响因素已经开展了多方面的研究。但纳米气泡稳定性(反常的长寿)的原因仍然是未解决的问题之一。本文综述了纳米气泡的形成及影响因素,重点评述了纳米气泡稳定性理论,包括线张力理论、动态平衡理论、杂质理论和克努森气体理论等。同时,介绍了固液界面纳米气泡的应用,并展望了未来研究的重点和方向。
锂离子电池聚阴离子型正极材料
王福庆, 陈剑*, 张锋, 衣宝廉
2012, 24 (08): 1456-1465 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
聚阴离子型正极材料具有高安全性、低成本和环境友好等优点,是最具潜力的车用动力锂离子电池正极材料之一,但是较低的电子电导率和离子电导率以及较差的倍率性能和低温性能限制了这类材料的实际应用。近年来,通过对材料进行表面包覆电子良导体、体相掺杂以及制备纳米尺寸材料等,显著提升了部分聚阴离子型正极材料的电化学性能;同时,还实现了磷酸亚铁锂在车用动力电池中的实际应用。本文论述了近年来聚阴离子型正极材料研究领域中的研究热点及进展,特别是近几年重新成为研究热点的硅酸盐和硫酸盐正极材料,重点讨论了各种聚阴离子型正极材料的晶体结构、合成及改性方法、电化学性质、安全性以及实际应用所面临的技术瓶颈等,最后探讨了提升材料性能的可能途径。
锂离子电池Sn基合金负极材料
褚道葆*, 李建, 袁希梅, 李自龙, 魏旭, 万勇
2012, 24 (08): 1466-1476 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
发展高安全性、高能量、低成本、长寿命锂离子电池是当前动力电池应用面临的巨大挑战。电池的性能主要取决于正负极电极材料的性能。Sn基合金负极具有高能量和安全特性,是一种很有产业化前景的锂离子电池负极材料。本文综述了Sn基合金电极作为锂离子电池负极的最新研究进展,对Sn基合金负极的不同制备方法进行了总结,重点介绍了锡基合金负极材料在电化学性能方面所存在的问题及其原因,包括锡基活性物质的损失、SEI膜和氧化膜的形成、纳米粒子的团聚和锂离子嵌入过程中死锂的产生等影响合金充放电性能的因素,最后展望了以提高Sn基合金负极电化学性能为目的的研究趋势。
基于纳米ZnO的白光LED
方云霞, 方晓明*, 张正国
2012, 24 (08): 1477-1483 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
白光发光二极管被誉为第4代照明光源。ZnO纳米结构因含有大量本征和/或非本征缺陷使其除出现在紫外区域的带边发射外还能产生覆盖400-700 nm可见光范围的深能级发光,从而可用于白光LED。本文系统地介绍了将ZnO纳米结构应用于白光LED的几种器件构造,并评述了各自的性能特点和研究进展。因为直接基于ZnO纳米结构电致发光的白光LED需要施加较高的偏压,所以将ZnO纳米结构与p型半导体复合制成异质结成为了研究的热点。ZnO纳米结构的制备方法和形貌特性会影响白光LED性能,对ZnO纳米结构进行掺杂是提升性能的重要手段。此外,将ZnO纳米材料和聚合物的优点集于一体的ZnO/聚合物异质结构也在白光LED中具有广阔的发展空间。最后,指出了纳米ZnO在白光LED应用中存在的问题和今后的发展方向。
静电纺丝制备图案化无机纳米纤维
刘瑞来, 刘海清*, 刘俊劭, 江慧华
2012, 24 (08): 1484-1496 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
静电纺丝技术近几年在制备纳米纤维领域得到了广泛的应用,被认为是批量制备纳米纤维材料最简单有效的方法。本文综述了近几年高压静电纺丝技术制备图案化无机物纳米纤维的纺丝装置和过程,特别详细综述了纺丝过程中纤维直径的变化,利用带电流体动力学(EHD)理论推导出纤维直径变化的运动方程,并对方程进行一定程度的修订,以符合电纺无机物纳米纤维直径的变化;并综述了取向纳米纤维、中空纳米纤维、壳-核结构纳米纤维、纳米线、纳米带、纳米管及多层次结构纳米纤维的构建及其基本性能。最后对电纺制备图案化无机纳米纤维未来发展方向,特别是功能化多层次结构电纺无机纳米纤维制备进行了展望。
吖啶类化合物在抗肿瘤方面的研究进展
郎许亮, 栾旭东, 高春梅*, 蒋宇扬*
2012, 24 (08): 1497-1505 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
吖啶类衍生物是一类含氮的有机杂环化合物,由于其在抗炎、抗菌及抗肿瘤方面体现了较好的生物活性而受到了广泛关注。本文对近年来吖啶类化合物在抗肿瘤方面的国内外研究成果进行了综述,对其主要作用靶点如端粒酶、拓扑异构酶Ⅰ/Ⅱ、微管蛋白、ABCG2/ P-glycoprotein (P-gP)以及蛋白激酶等方面的研究进行了介绍,并指出该类化合物的发展方向及应用前景。
金属-有机骨架材料及其在催化反应中的应用
李庆远, 季生福*, 郝志谋
2012, 24 (08): 1506-1518 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
金属-有机骨架(metal-organic frameworks, MOFs)材料是由金属离子和有机配体通过自组装而成的具有多孔结构的特殊晶体材料。由于其种类的多样性、孔道的可调性和结构的易功能化,已在气体的吸附和分离、催化、磁学、生物医学等领域表现出了诱人的应用前景。本文介绍了MOFs材料的类型和常用的合成方法,综述了近年来MOFs材料在催化领域的应用,特别是以MOFs材料中骨架金属作为活性中心、骨架有机配体作为活性中心和负载催化活性组分的催化反应,并对MOFs材料的催化应用趋势做了展望,以期对MOFs材料的催化性能有比较全面的认识。
有机小分子催化ε-己内酯开环聚合反应
许茸, 陈春霞*
2012, 24 (08): 1519-1525 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
聚己内酯(PCL)是一种生物可降解高分子材料,具有良好的环境、生物相容性,广泛应用于生物医学、包装等领域。有机小分子催化ε-己内酯单体开环聚合反应是制备聚己内酯的主要方式之一。与传统的金属催化相比,有机催化不仅反应条件温和、聚合可控,而且还可解决聚合物中金属残留问题,是目前高分子合成化学的研究热点。本文按照催化体系的不同活化方式,讨论了近年来有机催化在ε-己内酯开环聚合反应中的研究进展,归纳总结了不同催化体系的优缺点,并在此基础上展望了有机小分子催化剂在ε-己内酯开环聚合反应中的发展趋势和应用前景。
空间受阻型Lewis酸碱对在小分子活化中的应用
徐莹莹, 李钊, Maxim Borzov, 聂万丽*
2012, 24 (08): 1526-1532 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
作为一种新型的非金属有机催化剂,空间受阻型路易斯酸碱对由于具有的独特化学反应性,近年来在有机小分子活化和催化加氢领域的研究非常活跃。本文总结了近年来国外发表的有关空间受阻型路易斯酸碱对的研究报道,从其结构特征、有机小分子的活化、H2活化机理的探讨及在催化领域应用的研究成果4个方面进行了详细的归纳整理。空间受阻型路易斯酸碱对对有机小分子的活化作用来源于其“分子间静电相互作用力”。这个在有机化学中早已熟知的概念却在2006年才被发现可活化有机小分子,并在之后受到广泛的关注。空间受阻型路易斯酸碱对化学的发展也扩展了有机化学反应研究的范畴,继续深入研究这种“分子间静电相互作用力”在其他未知领域的应用必将带来更大的发现。然而目前国内从事相关领域研究的报道很少,因此希望本文能够引起国内更多科研工作者对这个新兴领域产生研究兴趣。
纤维素在离子液体中的降解转化
周理龙, 吴廷华*, 吴瑛*
2012, 24 (08): 1533-1543 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
随着社会对能源资源的需求越来越大,生物质资源得到了广泛的重视,世界上存储量最大的生物质资源--纤维素在新兴溶剂离子液体中的降解转化受到了越来越多的关注。本文简要介绍了近几年来纤维素在离子液体中的溶解、单糖(果糖、葡萄糖)在离子液体中脱水转化为5-HMF(5-羟甲基糠醛)和纤维素在离子液体中一步降解转化为5-HMF的研究。指出目前研究存在的缺点与不足,并提出了可能的解决方法。
微流控芯片测定单细胞内化学组分的进展
郝丽, 徐春秀, 程和勇, 刘金华, 殷学锋*
2012, 24 (08): 1544-1553 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
细胞是生命的基本单元。由于细胞的个体差异,传统分析群体细胞的方法难以得到单细胞的重要信息。准确可靠地测定单细胞内化学组分的含量能大大提高从正常细胞中辨别不正常细胞的能力,为进一步研究和发展生物化学、医学和临床检验等领域奠定基础。近年来,用微流控芯片进行单细胞分析已引起广泛的兴趣。微流控芯片可以集成单细胞进样、溶膜、电泳分离胞内化学组分和高灵敏度测定等一系列操作步骤,为分析单细胞内的化学组分提供了新的技术平台。本文主要综述了近年来微流控芯片测定单细胞内化学组分的进展。重点在于利用电渗流、压力结合电渗流和激光镊子等技术操控单细胞在微流控芯片上完成单细胞进样、溶膜、细胞内化学组分的电泳分离和高灵敏度测定等一系列操作步骤。对在微流控芯片上的衍生技术也做了较为详细的阐述。
氧化石墨烯荧光传感器
张昊*, 崔华
2012, 24 (08): 1554-1559 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
氧化石墨烯因其独特的光学、表面、机械、电学及热学性质在诸多领域都具有良好的应用前景。利用氧化石墨烯能够有效猝灭荧光体(染料分子、量子点及上转换纳米材料)荧光的特性,结合相关生物分析技术,相继开发了各种荧光传感器。本文综述近年来氧化石墨烯荧光传感器的基本原理及研究进展,主要讨论氧化石墨烯荧光传感器在重金属离子、DNA、蛋白质及生物小分子的分析应用,并对该领域的应用前景进行了展望。
PVC膜离子选择电极检测下限的优化
黄美荣, 丁永波, 李新贵*
2012, 24 (08): 1560-1571 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
价格低廉、携带方便、适用浓度宽、操作简单快捷、能耗低的离子选择电极在医院、分析实验室、野外等领域得到了越来越广泛的应用。尽管如此,由于PVC膜中存在的离子流严重破坏了更低检测下限的获取,限制了离子选择电极的进一步发展。因此,本文从减小甚至消除PVC膜中存在的离子流角度出发,系统论述了优化PVC膜离子选择电极检测下限的原理和优良策略,根据收集归纳的大量数据定量阐述传感膜组成的优化、电极组装和调制、应用旋转电极以及电流极化处理等对检测下限的优化提升作用,进一步总结出各种方法的改善规律,分析它们的优势和面临的问题。提出在PVC铸膜液中要突破传统配方,减小增塑剂和离子交换剂用量,以抑制传感膜两侧的离子流,同时外加电流补偿处理等也是降低电极检测下限的有效方法,对检测下限的改善最好的可降低5个数量级。这一总结为PVC膜离子选择电极的高性能化明确了研究方向。
临近闪烁分析法在高通量筛选中的应用
彭钢, 刘白玲*, 王斌, 李晨英
2012, 24 (08): 1572-1582 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
起源于放射性免疫分析的临近闪烁分析法(scintillation proximity assay,SPA)是一种均相、灵敏、快速和简便的基于闪烁载体的分析平台。该平台可用于筛选药物靶点的先导化合物和研究其生理过程。由于无需分离,易于固定药物靶点和检测其活性,SPA成为一种重要的高通量筛选方法。由于放射性标记分子和亲和标签分子的多样化和商业化、以及液闪计数器和液相操作等技术的发展,SPA已经广泛用于受体结合、高通量药物筛选、酶分析、放射性免疫分析、蛋白质-蛋白质相互作用和细胞水平分析等方面。本文阐述了SPA原理,讨论了其关键技术(包括闪烁载体、液闪计数器和放射性标记分子),分析了其评价体系;同时简述了SPA分析的发展, 并介绍了其在高通量筛选中的应用实例, 归纳了存在的问题,给出了未来的发展趋势。目前,基于SPA和荧光分析方法已成为高通量药物筛选的热点研究领域, 这些筛选技术的革新必然提升我们对细胞体系生物学的全面理解和促进先导化合物筛选过程的显著进步。
基于同步辐射光源研究水热合成纳米氧化物的生长机理
周莹*, 林元华, Greta R. Patzke
2012, 24 (08): 1583-1591 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
纳米氧化物的可控制备是提高其应用性能的前提条件。水热反应目前被广泛用于制备纳米氧化物材料,然而由于水热反应是在密闭环境中进行,很难研究前驱体的溶解过程,溶解后在溶液中的配位情况、晶体成核、生长过程以及形成的中间相,因此,难以实现材料的目标制备。同步辐射具有高强度、高亮度、高准直、宽频谱等诸多优点,通过设计和构建特殊的反应装置,可以应用同步辐射光源原位研究纳米氧化物在水热条件下的生长过程。本文结合本课题组及国际的研究工作介绍了原位反应装置的设计原则,以及基于同步辐射光源的原位X射线衍射(XRD)、X射线吸收精细结构谱(XAFS)和小角X射线散射(SAXS)研究纳米氧化物水热生长机理的最新进展,并展望了其发展趋势。
替代模板分子印迹技术在样品前处理中的应用
许志刚*, 刘智敏, 杨保民, 字富庭
2012, 24 (08): 1592-1598 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
分子印迹聚合物具有抗恶劣环境、选择性高、稳定性好等特点,广泛应用于复杂样品的前处理。采用结构类似物作为替代模板分子,可以解决分子印迹聚合物制备时目标物溶解性差的问题,替代模板分子印迹聚合物不仅对目标分析物具有选择性识别能力,还可以避免模板泄露对痕量分析造成的影响。本文综述了替代模板分子印迹技术在样品前处理中的应用进展,包括替代模板分子印迹技术在固相萃取、固相微萃取、色谱固定相、基质固相分散萃取中的应用,最后对替代模板分子印迹技术在未来的样品前处理中的研究进行了展望。
基于晶格氧的甲烷化学链重整制合成气
黄振, 何方*, 赵坤, 郑安庆, 李海滨, 赵增立
2012, 24 (08): 1599-1609 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
利用氧载体中的晶格氧代替分子氧进行的甲烷化学链重整制合成气,是一种新颖的甲烷制合成气技术,具有较高经济效益和环境效应。它具有省却纯氧设备、能自热、合适的氢碳比、有用的副产物以及过程易于工业化等优点,因此受到国内外研究者的普遍关注。本文介绍了化学链重整技术的基本原理及其特点;重点总结了用于甲烷化学链重整的单金属氧载体和复合金属氧载体的研究进展;同时,探讨了几种具有典型代表的甲烷化学链重整反应装置,并指出串行流化床反应器是实现化学链重整技术工业化最有效的装置;最后对化学链重整技术的拓展应用以及与其他技术交叉运用等发展趋势进行了展望。
蛋白功能化磁性纳米颗粒的制备及应用
黄天天, 付雁, 张金利, 李韡*
2012, 24 (08): 1610-1622 |
出版日期: 2012-08-24
摘要
蛋白功能化磁性纳米颗粒作为一种新型功能复合材料,已成为众多领域的研究热点。蛋白质在颗粒表面的稳定性、负载量及构象显著影响复合粒子的应用性能,而磁性纳米颗粒表面物化性质对颗粒的稳定性、分散性及磁性能对蛋白质的高效负载有重要影响。本文综述了磁性纳米颗粒表面修饰、蛋白功能化的方法以及蛋白在界面处构象变化的表征方法,介绍了蛋白功能化磁性纳米颗粒在酶催化合成、免疫分析检测及生物传感器等领域的应用,并对其未来的发展趋势进行了展望。