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化学进展 2015, No.8 上一期 后一期 返回主页

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2015年8月 第27卷 第8期目 次
2015, 27 (8): 0-0 |
出版日期: 2015-08-15
摘要
综述与评论
喷墨打印中“咖啡环”效应的调控及应用
孙加振, 邝旻翾, 宋延林
2015, 27 (8): 979-985 | DOI: 10.7536/PC150230
出版日期: 2015-08-15
摘要
喷墨打印是一种将功能材料进行图案化沉积的手段,具有方法简便、成本低廉、灵活快速等优点,成为了最具前景的图案化方法之一,在功能器件研究应用领域受到了广泛关注。“咖啡环”效应是喷墨打印过程中一种常见的现象,它会导致功能材料的不均匀沉积,影响打印图案的分辨率以及所制备功能器件的性能。因此,“咖啡环”效应的研究对于喷墨打印图案精度及功能器件性能极为重要。本文综述了近年来液滴蒸发过程中“咖啡环”效应的研究进展,阐述了“咖啡环”效应的产生机理及抑制“咖啡环”效应的方法,并进一步介绍了抑制或利用“咖啡环”效应在喷墨打印制备高性能器件,如高质量光子晶体图案、高灵敏度传感器、半导体薄膜、透明导电膜、短沟道晶体管等方面的应用。最后,探讨了目前“咖啡环”效应在喷墨打印应用中仍需解决的问题,展望了调控喷墨打印过程中“咖啡环”效应与纳米材料相结合的广阔研究应用空间。这些工作将会对功能材料图案化、高性能器件制备及3D打印等具有重要意义。
有机电致发光器件中的双极性蓝光荧光材料
钟渤凡, 王世荣, 肖殷, 李祥高
2015, 27 (8): 986-1001 | DOI: 10.7536/PC150151
出版日期: 2015-08-15
摘要
双极性蓝光荧光材料因其双极传输特性和发光特性,为有机电致发光器件性能提升及结构简化提供了新途径。大多数双极性蓝光荧光材料在结构上符合电子给体-π桥-电子受体(D-π-A),根据电子受体单元,本文将其分为二苯磷/磺酰类、二米基硼类、五元杂环类、六元氮杂环类等,讨论了各类材料结构特点及在器件中的应用性能,对非D-π-A型材料也进行了总结。同时,介绍了热活化延迟荧光特性的双极性蓝光荧光材料的进展情况。最后,对双极性蓝光荧光材料中存在的问题进行了提炼,并展望了其发展前景。
纳米薄层分子筛的合成与应用
闵媛媛, 尚蕴山, 宋宇, 李国栋, 巩雁军
2015, 27 (8): 1002-1013 | DOI: 10.7536/PC150150
出版日期: 2015-08-15
摘要
纳米薄层分子筛(nanosheets zeolite)由于其独特的准二维结构,具有有序的微孔-介孔特征、适宜的表面酸性和良好的扩散性能,已成为分子筛控制合成及其应用研究中标志性的研究热点之一。该类分子筛在合成中采用不同双头或者多头季铵盐(碱)表面活性剂作结构导向剂,所得的纳米薄层分子筛具有晶面二维生长趋向和可控薄层交错形貌,在吸附、催化应用等多方面展现出独特的应用潜力。本文系统总结了季铵盐类表面活性剂对纳米薄层分子筛合成、物化性质的影响以及此类分子筛催化应用研究方面的最新进展,着重介绍了MFI结构的纳米薄层分子筛对甲醇转化制烃、贝克曼重排、异构化、烯烃环氧化等重要催化反应中的优势。最后对这种结构新颖的纳米薄层分子筛在合成和其他应用领域方面未来的研究方向进行了展望。
有机-无机复合多孔膜制备与应用
杨皓程, 陈一夫, 叶辰, 万灵书, 徐志康
2015, 27 (8): 1014-1024 | DOI: 10.7536/PC150135
出版日期: 2015-08-15
摘要
日益严重的水污染问题引起了越来越多的科学家对水处理技术,特别是新型的分离膜材料及其分离技术的关注。有机-无机复合分离膜因同时具备有机聚合物与无机物的特点而逐渐成为研究的热点之一。本文综述了近年来有机-无机复合多孔膜研究领域的主要进展。在材料制备方面,着重介绍了基于本体掺杂过程(膜相镶嵌模型)与基于界面复合过程(界面复合模型)制备的有机-无机复合膜,其制备方法包括共混法、原位生成法、表面化学修饰、原子层沉积和仿生矿化法等。在实际应用方面,本文介绍了有机-无机复合膜在抗污染、抗菌、油水分离、催化、吸附、电池隔膜及酶固定化领域的应用。随着膜科学的进一步发展,具有多功能与高性能的分离膜将成为研究的主要方向,而具有更高表面无机覆盖率的“界面复合模型”将成为较优的复合膜构建策略。
正渗透膜支撑层结构优化的研究进展
徐佳, 唐媛媛, 高从堦
2015, 27 (8): 1025-1032 | DOI: 10.7536/PC150153
出版日期: 2015-08-15
摘要
随着世界经济高速发展和人口不断增长,全球淡水资源和能源危机日渐加剧。为了改善这一状况,人们将目光投向了海洋,海水淡化显示出强大的生命力。正渗透技术由于其低能耗,少污染,成为一种极具发展潜力的海水淡化新技术。正渗透膜作为其关键技术之一,已引起全世界相关学者的广泛关注。然而,正渗透膜支撑层中存在严重的内浓差极化现象,大幅降低了正渗透性能,是正渗透膜进一步发展和应用的瓶颈。针对此,本文以内浓差极化现象为线索,围绕支撑层材料与结构,介绍了传统支撑层(传统相转化支撑层和织物支撑层)的优化方法和新型支撑层(包括静电纺丝支撑层、纳米颗粒掺杂支撑层及新型相转化支撑层等)的特点、制备方法及结构对提高正渗透性能的贡献等。最后展望了未来正渗透膜支撑层材料和结构的发展趋势,以提高正渗透膜性能及在更多领域中的应用。
超疏水膜的制备及其在膜蒸馏过程中的应用
田苗苗, 李雪梅, 殷勇, 何涛, 刘金盾
2015, 27 (8): 1033-1041 | DOI: 10.7536/PC150102
出版日期: 2015-08-15
摘要
超疏水材料具有超高的憎水性和自清洁特性,因而在解决材料的润湿和污染方面具有广泛的应用前景。膜蒸馏是一种以多孔疏水膜两侧蒸汽压差为推动力的膜分离过程,是脱盐和水回用中的重要技术。然而膜润湿和污染问题是导致膜蒸馏过程出水品质下降和应用过程稳定性差的关键。本文以膜蒸馏过程为背景,系统介绍了蒸馏过程的发展状况和超疏水膜材料的制备方法,以及超疏水膜在膜蒸馏中的应用,探讨了超疏水膜材料在膜蒸馏过程中的优势,同时指出了其不足和可能的解决方法,以期为膜蒸馏材料的发展提供研究方向和思路。
有序介孔碳基金属复合材料的制备及催化应用
张凌峰, 胡忠攀, 高泽敏, 刘亚录, 袁忠勇
2015, 27 (8): 1042-1056 | DOI: 10.7536/PC150318
出版日期: 2015-08-15
摘要
有序介孔碳基金属复合材料具有较大的比表面积、规整的孔道结构、良好的热稳定性及化学稳定性、活性金属组分分散度高以及粒径尺寸小等特点,广泛应用于非均相催化领域。常用的合成方法包括浸渍法、“一锅”法以及金属组分转移法等。本文综述了近年来有序介孔碳基金属复合材料的制备及其在非均相催化领域中的应用研究进展,重点阐述了介孔碳载体的介观结构调控、表面性质控制及限域效应等对所负载的活性金属组分的分散性、粒径大小,以及对反应物和产物扩散的影响,探讨了其在气相反应、液相反应和光电催化等领域的应用,并对有序介孔碳基复合材料的发展方向和应用前景进行了展望。
种子生长法制备Au@Ag核壳纳米粒子
张东杰, 张丛筠, 卢亚, 郝耀武, 刘亚青
2015, 27 (8): 1057-1064 | DOI: 10.7536/PC150140
出版日期: 2015-08-15
摘要
Au@Ag核壳纳米粒子由于具有优异的局部等离子共振性质 (LSPR),近年来引起人们极大的关注,目前,在成像、催化、信息存储、生化传感等领域已经得到了广泛的应用。在制备Au@Ag核壳纳米粒子的方法中,种子生长法的应用最为广泛,因为它可以实现对Ag壳尺寸及形貌的有效控制。本文综述了影响Au@Ag核壳纳米粒子核壳结构尺寸、形貌、Ag壳厚度以及覆盖均匀程度的一些主要因素,包括Au种子的形貌和浓度、AgNO3浓度、封端剂、还原剂以及其他一些影响因素。研究发现,Au@Ag核壳纳米粒子在表面增强拉曼光谱 (SERS) 方面具有广泛的应用前景。
多酸促进半导体的光电转化及其在太阳能电池中的应用
李娜, 许林, 孙志霞
2015, 27 (8): 1065-1073 | DOI: 10.7536/PC150171
出版日期: 2015-08-15
摘要
多金属氧酸盐(简称为多酸)作为一种分子型金属氧化物,具有结构的多样性和独特的物理化学性质,在催化、分子基功能材料、分子磁学等领域显示出广泛的应用。特别是近年来,利用多酸作为电子受体去捕获半导体材料中的光生电子,促进电荷分离并且抑制半导体中载流子的复合,从而有效地提高了半导体的光电转换效率,在半导体光电器件和太阳能电池中显示了应用潜力。本文基于我们的研究工作和近期文献,综述了多酸促进半导体光电转换作用的研究进展及其在太阳能电池中的应用,并且对其未来的发展方向进行了展望。
烯烃易位聚合制备遥爪聚合物及嵌段共聚物
冯雨晨, 介素云, 李伯耿
2015, 27 (8): 1074-1086 | DOI: 10.7536/PC150314
出版日期: 2015-08-15
摘要
遥爪聚合物因其聚合物链的两端带有反应性官能团,可用于制备嵌段、接枝、星形、超支化等具有特殊结构的聚合物,其制备方法主要包括传统自由基聚合与可控/“活性”自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、易位聚合和缩合聚合等。相比于其他的传统聚合方法,烯烃易位聚合是一种较为温和的、产物分子量及结构可控的聚合方法。本文主要概述在各种链转移剂的存在下,采用环烯烃的开环易位聚合(ring-opening metathesis polymerization, ROMP)和非环二烯易位(acyclic diene metathesis, ADMET)聚合制备带有各种官能团的遥爪聚合物以及与其他活性聚合方法(NMRP、ATRP、RAFT、ROP等)相结合制备嵌段共聚物的研究进展。
Lewis酸碱对在聚合中的应用
徐铁齐, 李长宏
2015, 27 (8): 1087-1092 | DOI: 10.7536/PC150166
出版日期: 2015-08-15
摘要
自从Stephan和Erker两位科学家提出“位阻型(Frustrated)Lewis酸碱对”概念以来,Lewis酸碱对的催化化学得到极大的关注。近年来,人们也发现Lewis酸碱对在催化极性乙烯基单体和内酯单体聚合中有着重要的应用。Lewis酸碱对催化极性乙烯基单体聚合可形成具有高分子量和窄分子量分布的聚合物,而催化活性与所使用的Lewis酸碱对关系密切,最有效的Lewis酸是Al(C6F5)3和B(C6F5)3,Lewis碱是有机磷、氮杂环卡宾和氮杂环卡宾烯和膦腈超强碱,可聚合的单体包括甲基丙烯酸甲酯、γ-甲基-α-亚甲基-γ-丁内酯、α-亚甲基-γ-丁内酯、 丙烯酸正丁酯、 N,N-二甲基丙烯酰胺、 N,N-二苯基丙烯酰胺、 乙烯基磷酸二乙酯、2-乙烯基吡啶、2-异丙烯基-2-氧 NFDA1 唑林以及非对称的极性二乙烯基单体。聚合过程包括:链引发、链增长和链终止。链引发过程是通过Lewis酸、Lewis碱和单体相互作用形成两性离子,链增长是通过双金属活化单体加成方式进行,链终止通过两种途径:1)增长聚合物链中活化的酯氧负离子对相邻酯中羰基碳原子的亲核进攻形成δ-戊内酯;2)增长聚合物链中活化的烯酯碳负离子对倒数第三个酯中羰基碳原子的亲核进攻形成β-酮酸酯。Lewis酸碱对催化内酯单体聚合可形成线形和环状聚合物,所使用的Lewis酸为Zn(C6F5)3、有机铝、氯化铟,Lewis碱为有机胺。
基于纳米材料的基因载体
古晓晓, 杜宝吉, 李云辉, 高莹*, 李丹, 汪尔康
2015, 27 (8): 1093-1101 | DOI: 10.7536/PC150163
出版日期: 2015-08-15
摘要
基因疗法是治疗基因变异引起的先天性遗传疾病和后天获得性疾病以及癌症的新型有效方法。外源基因在细胞中安全、高效、稳定的表达是基因治疗成功的关键,这与基因治疗所使用的载体系统息息相关。基因载体主要分为病毒载体和非病毒载体两大类:病毒载体的转染效率较高,但副作用较大;非病毒载体作为一种新型的基因传递系统,可以弥补病毒载体的缺陷,尽管其转染效率稍逊于病毒载体,但在基因治疗领域具有不可替代的作用。随着纳米技术的出现和蓬勃发展,基于纳米材料的基因载体研究受到越来越多的关注。纳米基因载体具有如下潜在的优势:它制备相对简单,易于对其进行多功能的修饰;具有良好的生物相容性,一般不会引起强烈的机体免疫反应;粒径普遍很小,容易穿过人体的组织间隙而被细胞吸收,基因转运效率较高;可以较有效保护其所携带外源基因,利于基因更高效地表达。本文主要对基于金属、无机非金属、阳离子聚合物和脂质体纳米材料作为基因载体的研究进展进行综述和展望。
基于蛋白质骨架的人工水解酶的理性设计
赵媛, 曾金, 林英武
2015, 27 (8): 1102-1109 | DOI: 10.7536/PC150232
出版日期: 2015-08-15
摘要
蛋白质是生命体的重要组成部分,其中生物酶在生命体系中发挥至关重要的作用。蛋白质分子设计是研究生物酶结构与功能关系的重要手段。本文综述了基于蛋白质骨架的人工水解酶的理性设计与功能研究进展,包括对天然蛋白的重新利用和重新改造,基于3-股螺旋、4-股螺旋或锌指蛋白的分子设计,以及血红蛋白(如细胞色素b5和肌红蛋白突变体)水解酶催化活性的调控等,阐明了人工水解酶分子设计的基本思路与研究方法,为合理构建人工水解酶或其他生物酶提供了重要的信息。人工水解酶的理性设计进展,不但深化我们对天然酶结构-性质-反应-功能关系的认识,而且还提升我们创造具有优越功能的人工生物酶的能力。
锂离子电池锡-金属-碳复合负极材料
孟浩文, 马大千, 俞晓辉, 杨红艳, 孙艳丽, 许鑫华
2015, 27 (8): 1110-1122 | DOI: 10.7536/PC150161
出版日期: 2015-08-15
摘要
石墨作为锂离子电池的负极材料已经使用了很长时间。但由于其嵌锂容量低,已不能满足动力电池快速发展的需求。而锡可以与锂形成合金,有可能取代石墨成为下一代锂离子电池负极材料。但是单纯的金属锡在电池循环过程中发生巨大的体积变化,容易导致电极材料的粉化。而碳材料具有较高的导电性,良好的机械性能和储锂性能。为了充分发挥金属锡和碳材料的优势,锡-碳(Sn-C)复合材料得到了广泛研究。本文详细介绍了无定型碳、石墨(G)、石墨烯(GP)、碳纳米管(CNT)、碳纳米纤维(CNF)等碳材料作为惰性的导电基体与锡形成的二元复合物,阐述了锡与其它金属(M)形成的碳基三元、多元复合物的结构和性能。通过总结近些年对锡碳复合物结构与性能的研究,相信多元复合和多种结构的应用是提高锡-碳复合负极材料的关键。其中,以Sn-Co-C为基础的多元复合负极材料最有可能走向市场应用。
电-Fenton及类电-Fenton技术处理水中有机污染物
林恒, 张晖
2015, 27 (8): 1123-1132 | DOI: 10.7536/PC141233
出版日期: 2015-08-15
摘要
传统Fenton技术是一种广泛用于水体里有机污染物降解的高级氧化技术(advanced oxidation technologies, AOTs)。它利用Fenton试剂Fe2+与H2O2反应生成具有强氧化性的羟基自由基(·OH),从而降解有机污染物。基于相似的机理,过渡金属离子(Fe2+、Co2+和Ag+等)也可与过硫酸盐反应生成氧化能力较强的硫酸根自由基(SO4·-),而被称之为类Fenton技术。传统Fenton技术存在Fe2+投加量多,产生的铁污泥多等缺点,因此,有学者将Fenton技术与电化学技术结合,使Fe2+在阴极得以持续再生,这就是广为关注的电-Fenton技术。同样地,类Fenton技术也遇到与传统Fenton技术相似的问题。借鉴电-Fenton技术的成功应用,基于硫酸根自由基的类电-Fenton技术应运而生。本文在介绍电-Fenton和类电-Fenton技术原理的基础上,概括了电-Fenton和类电-Fenton技术的主要类型及其改进方法,并就值得深入研究的问题和热点趋势进行了展望。
石墨烯气凝胶吸附剂的制备及其在水处理中的应用
孙怡然, 杨明轩, 于飞, 陈君红, 马杰
2015, 27 (8): 1133-1146 | DOI: 10.7536/PC150226
出版日期: 2015-08-15
摘要
石墨烯气凝胶(GA)是以石墨烯为主体的三维互联的多孔网络结构,因其具有优良的结构可控性、极大的比表面积、独特的空间互联结构、良好的电子传输能力成为水处理中应用的理想材料。至今已经有大量制备GA的方法,其性能和结构因制备方法的不同差异很大,但是尚未有文献系统地报道GA的制备机理和不同方法与GA结构及性能之间的联系。本文系统性地介绍GA吸附剂的制备方法与它在水处理中的应用并进行展望。对GA的结构特性尤其是与吸附有关的特性以及结构和吸附之间的关系进行分析,并通过对GA的制备机理和制备过程中的关键因素进行归纳,基于GA的制备机理将其制备方法进行分类(模板法、垫片支撑法、自支撑法、基面法和凝胶法)并对五种方法进行了详细介绍,对目前GA在水处理技术中(吸附、光催化、去离子电容等)去除重金属和有机污染物相关应用和机理进行综述,最后对目前GA在环境中应用中存在的问题及研究前景进行了总结和展望。