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新闻公告
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化学进展 2016, No.2/3 上一期 后一期 返回主页

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2016年3月第28卷第2/3期目次
2016, 28 (2/3): 0-0 |
出版日期: 2016-03-15
摘要
综述与评论
基于主-客体作用的超分子聚合物的构筑和调控进展
黄文忠, 占田广, 林沨, 赵新
2016, 28 (2/3): 165-183 | DOI: 10.7536/PC151125
出版日期: 2016-03-15
摘要
超分子聚合物是超分子化学与高分子科学交叉而产生的一个新的研究领域。在超分子聚合物中单体之间主要依靠非共价作用如氢键、金属配位、主-客体作用等来连接。这其中,利用主-客体作用驱动组装的超分子聚合物是这一领域的重要代表。本文在简要介绍超分子聚合物的概念和历史的基础上,着重总结了近几年来基于主-客体化学构筑超分子聚合物的一些代表性进展,根据主体分子结构的不同分为基于冠醚/穴醚、环糊精、杯芳烃、葫芦脲和柱芳烃的超分子聚合物五个部分,最后对该领域目前的研究现状以及今后的主要发展方向进行了总结和展望。
金属配位在多肽与蛋白质研究中的应用
马晓川, 费浩
2016, 28 (2/3): 184-192 | DOI: 10.7536/PC150625
出版日期: 2016-03-15
摘要
金属元素常见于天然蛋白质分子中,并扮演着不可或缺的重要角色。对金属与氨基酸的配位方式的不断深入理解,有助于人工设计新型的金属-多肽配位模式,并在多肽结构功能优化、分子组装、标记与成像以及药物设计等领域获得更广泛的研究和应用。本文首先简要介绍蛋白质中的不同基团与金属离子之间的配位模式以及具体的研究案例,进而介绍了金属配位在多肽分子的二级结构调控、超分子结构组装、多肽及蛋白质的荧(磷)光标记、蛋白质折叠方式分析等基础研究中的应用。最后,对上述研究领域为金属-多肽类分子探针或药物的设计优化所提供的发展潜力进行展望。
磷基复合负极在二次电池中的研究进展
李骄阳, 王莉, 何向明
2016, 28 (2/3): 193-203 | DOI: 10.7536/PC150935
出版日期: 2016-03-15
摘要
电池作为电能与化学能的高效转化装置,在能源存储及应用方面具有重要作用。锂/钠离子等二次电池作为绿色高能电池,是便携式电子设备、电动汽车及新能源储能的理想电源。研究新型电极材料是研制新一代高性能电池的基础。磷资源丰富,理论比容量高,可用于电池负极材料。目前对磷材料的认知还存在很多不足,阻碍了磷材料的发展和应用,尤其是在储能方面。本文综述了磷各种同素异形体的性质,介绍了近几年磷作为电极材料在储能领域的研究进展,包括复合材料的制备、材料结构对电化学性能的影响等,重点介绍了载体材料结构对磷电化学性能的调控作用,并展望了储能磷材料的未来发展方向。
基于非锂金属负极的锂离子全电池
明海, 明军, 邱景义, 余仲宝, 李萌, 郑军伟
2016, 28 (2/3): 204-218 | DOI: 10.7536/PC150816
出版日期: 2016-03-15
摘要
可充电锂离子电池对于电子产品特别是手持设备的发展至关重要,其关键作用同样体现在飞速发展的电动汽车领域。此外,对电力系统的调配(削峰填谷)和新能源发电的并网也是很好的选择。但是传统锂离子电池较低的能量密度常被人诟病。传统石墨负极材料的替代物(如金属氧化物、钛基、锡基、硅基、合金等材料)能有效提高锂离子电池的容量和倍率性能,但目前缺乏充分的全电池实验数据予以证实,也鲜有新型负极材料成功用于商业化的锂离子全电池。由此可见,新型负极材料在锂离子全电池中的研究现状及其商业化应用前景等问题亟需面对和斟酌,也应受到锂离子电池研究者的广泛关注。因此,本文从负极材料首圈容量可逆/不可逆的特点着手,对基于非锂金属负极(如石墨、钛酸锂、二氧化钛、氧化锗、氧化铁、锡基、硅基等)的锂离子全电池的最新研究进行了论述。
有机卤化铅钙钛矿太阳能电池
琚成功, 张宝, 冯亚青
2016, 28 (2/3): 219-231 | DOI: 10.7536/PC150311
出版日期: 2016-03-15
摘要
有机卤化铅钙钛矿太阳能电池因其低成本、高效率而受到了全世界的广泛关注。本文回顾了有机卤化铅钙钛矿太阳能电池的发展历史, 介绍了有机卤化铅钙钛矿太阳能电池的研究进展,重点分析了有机卤化铅钙钛矿太阳能电池中有机卤化铅的组成,如一价阳离子A、二价阳离子B、卤素离子X的结构对光电性质的影响。对三种类型有机卤化铅钙钛矿太阳能电池即敏化类钙钛矿太阳能电池、介观超级结构钙钛矿太阳能电池、平面异质结钙钛矿太阳能电池的研究进展进行了评述,并指出有机卤化铅钙钛矿太阳能电池的研究趋势和今后的发展方向。
金属-有机骨架材料在催化氧化反应中的应用
郭瑞梅, 白金泉, 张恒, 谢亚勃, 李建荣
2016, 28 (2/3): 232-243 | DOI: 10.7536/PC150804
出版日期: 2016-03-15
摘要
本文综述了近几年金属-有机骨架(metal-organic frameworks, MOFs)材料在催化氧化反应中的研究进展。由于MOFs材料在结构上常具有特殊活性位点、孔隙率高、比表面积大且孔尺寸与性质可调等特点,在催化上有极大的应用潜力。本文主要介绍了MOFs材料自身作为催化剂和其作为载体负载具有催化活性组分的催化氧化反应。其中,着重介绍了具有配位不饱和金属位点的MOFs和MOFs做为载体负载金属纳米颗粒、多金属氧酸盐和金属卟啉用于催化的氧化反应,包括一些有机分子如烷烃、苄基化合物、烯烃、醇、酚、硫化物和无机小分子CO、水的催化氧化,也介绍了相关仿生催化和有机染料的催化氧化。MOFs和MOFs载体的催化性能主要从稳定性、非均相性、尺寸选择性及活性位的析出四个方面进行了评价。同时,对MOFs材料在催化应用中的发展趋势作了展望。
酸碱驱动的分子机器研究与应用
张双进, 杨扬, 孙小强, 尹芳华, 强琚莉, 王乐勇
2016, 28 (2/3): 244-259 | DOI: 10.7536/PC150901
出版日期: 2016-03-15
摘要
酸碱驱动的分子机器是化学驱动的分子机器的重要组成部分,是构筑分子机器的研究热点。近年来,酸碱驱动的分子机器理论研究水平不断提高。在此基础上,围绕构筑功能性、实用型的分子机器的研究成果也不断出现。目前,酸碱度驱动的分子机器在超分子凝胶、超分子催化、药物载体、超分子阀门、超分子聚合物等方面表现出很好的应用价值。本文以分子机器的酸碱驱动力为主题,分别从准轮烷、轮烷及索烃等角度,综述了近年来分子机器在合成方面的研究进展,并对酸碱度驱动的分子机器的应用实例进行总结,最后对酸碱驱动的分子机器的完善空间和发展趋势进行了展望。
基于三萜骨架的超分子凝胶体系
卢金荣, 巨勇
2016, 28 (2/3): 260-268 | DOI: 10.7536/PC150923
出版日期: 2016-03-15
摘要
基于有机小分子多级自组装形成的超分子凝胶,由于其潜在的应用前景越来越受到人们的关注。合理设计凝胶因子并实现在适当的溶剂中自组装形成纤维状结构,对于分子识别和自组装来说都有一定挑战。三萜化合物具有独特的手性骨架结构,是一类重要的生物活性天然产物, 在消炎、降血脂、保肝护肾、抗菌、抗肿瘤、抗真菌等方面有着重要的药用价值。 近年来,基于独特的手性刚性骨架和具有多个可修饰位点的特点,此类化合物的聚集性质和在超分子组装方面的应用已经引起关注。本文总结了未经修饰的五环三萜化合物的聚集组装性质和基于此类骨架的功能分子在超分子凝胶方面的研究,并介绍了此类超分子凝胶潜在的应用。结果表明,发展基于此类天然产物骨架的超分子组装体,不仅为超分子凝胶的研究引入新的构筑基元,并且能够达到阐述生物活性分子之间相互作用力以及充分利用自然界资源创造新材料的目的。
双阳离子液体的合成、性能及应用
杨许召, 王军, 方云
2016, 28 (2/3): 269-283 | DOI: 10.7536/PC150904
出版日期: 2016-03-15
摘要
双阳离子液体(DILs)是一类新型离子液体,其结构中包括一个双阳离子和两个单的阴离子,两个阳离子之间通过联接基进行连接。此类离子液体因其具有高的热和化学稳定性、优良的可设计性、高热容等特点而备受关注,并广泛应用于高温有机反应、气相色谱固定相、染料敏化太阳能电池、分离过程和高温润滑油。本文简述了近年来双阳离子液体的研究进展,归纳了不同类型DILs的合成,包括:对称DILs的合成和非对称DILs的合成;并对此类离子液体的性能进行了总结,如物化性能、表界面性能、毒性及生物降解性等;介绍了DILs的结构与分子动力学;概括了DILs在有机合成、材料制备、电化学领域的应用;最后对DILs的应用前景与发展趋势进行了展望。
钛的阳极氧化过程与TiO2纳米管的形成机理
王晶, 范昊雯, 张贺, 陈群, 刘仪, 马卫华
2016, 28 (2/3): 284-295 | DOI: 10.7536/PC150813
出版日期: 2016-03-15
摘要
阳极氧化法制备的TiO2纳米管因其独特的结构和优异的性能在多个领域获得广泛应用。阳极氧化TiO2的生长机理也成为本领域的研究热点,最近几年有关生长机理的文章屡见报端。本文从两种阳极氧化钛膜对比的角度,综述了阳极氧化钛纳米管生长机理的最新研究进展和研究意义。首先介绍了Ti的阳极氧化过程,综述了两种阳极氧化钛膜(致密膜和多孔膜)的区别和联系。随后阐述了TiO2纳米管的形成过程,重点综述了TiO2纳米管的几种生长机理。分析表明,传统的"场致溶解"理论在解释纳米管结构和形成过程时存在很多局限性,而黏性流动模型和两电流模型相结合能较全面地解释TiO2纳米管的形成过程,但电子电流的产生机制和纳米孔道中的氧气气泡还有待进一步的实验验证。
手性金团簇的制备、性质及应用
龚德君, 高冠斌, 张明曦, 孙涛垒
2016, 28 (2/3): 296-307 | DOI: 10.7536/PC150931
出版日期: 2016-03-15
摘要
手性作为生命体固有的自然属性广泛存在于从微观到宏观的自然界中,其现象包括具有高度手性偏好的生物小分子(如 L-氨基酸和 D -糖),具有不对称空间构象的生物大分子(如DNA双螺旋链),以及其他所有由手性分子或手性结构参与的生理和生化过程。研究者们成功地把分子手性引入到金团簇的表面诞生了一种新的材料——手性金团簇,这种新型纳米级的手性材料实现了手性信号从分子尺度到纳米尺度的跨越。作为一类集表面手性、特殊光学活性和金团簇独特性质于一体的新型纳米材料,手性金团簇在手性催化、手性识别、分子检测等领域具有广泛的应用前景。本文主要综述了手性金团簇的制备、表征、性质及应用,并对其发展前景及面临的挑战进行了总结与展望。
先驱体转化法制备硅硼碳氮陶瓷的结构与性能
杨露姣, 张颖, 程璇
2016, 28 (2/3): 308-316 | DOI: 10.7536/PC150632
出版日期: 2016-03-15
摘要
先驱体转化法制备的硅硼碳氮(SiBCN)陶瓷,具有优异的高温结构稳定性、抗氧化性、抗蠕变性及特殊的电学性能,可制备成陶瓷纤维、复合材料、多孔陶瓷、涂层及微器件等,成为航空航天、能源、微电子等产业的备选材料。近年来,研究者们致力于发展先驱体的新型合成方法,开展陶瓷微结构及高温性能的表征研究,并探索将SiBCN陶瓷的特殊性质应用于高温传感器、碳纳米管或碳纳米纤维的抗氧化涂层、碳化硅陶瓷的烧结助剂等领域。本文将对先驱体法制备SiBCN陶瓷的工艺(包括先驱体的合成、热裂解及加工成型)、SiBCN陶瓷微结构和性质,以及其高温性能等最新研究进展进行详细的综述,在此基础上总结该领域目前存在的主要问题,并提出未来的发展方向。
芳基末端炔的合成
雷朋飞, 张文生, 匡春香, 江玉波
2016, 28 (2/3): 317-327 | DOI: 10.7536/PC150819
出版日期: 2016-03-15
摘要
芳基末端炔是一类重要的有机合成中间体,在众多领域具有广泛的应用,其合成备受广大研究者的高度关注。本文阐述了末端炔的合成研究进展,着重综述了近十年来芳基末端炔合成发展情况,包括分别以卤代烯烃、卤代芳烃、芳醛等为原料的末端炔的合成方法。文章还对一些方法的应用做了介绍,并对重要反应机理作了分析,最后对该类化合物的合成情况进行了总结并展望了未来发展方向。
N-乙烯基己内酰胺的活性/可控自由基聚合
何福喜, 唐刚, 闵晓燕, 胡敏奇, 邵立东, 毕韵梅
2016, 28 (2/3): 328-336 | DOI: 10.7536/PC150823
出版日期: 2016-03-15
摘要
聚(N-乙烯基己内酰胺)(PNVCL)是一种重要的温度响应性聚合物,其最低临界溶液温度(LCST)在生理温度范围内,而且PNVCL水解不会产生有毒的小分子胺,其单体价格便宜,因此PNVCL及其共聚物在生物医药领域具有潜在的应用价值和较好的工业化前景。活性/可控自由基聚合是合成PNVCL及其共聚物的重要手段。本文综述了N-乙烯基己内酰胺(NVCL)的原子转移自由基聚合(ATRP),可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合和有机钴调控自由基聚合(CMRP)的研究进展。对配体、溶剂、引发剂对NVCL 的ATRP的影响进行了讨论。概述了黄原酸酯、二硫代酸酯、二硫代氨基甲酸酯、三硫代酸酯链转移剂调控的NVCL的RAFT聚合。对单体加入顺序对合成基于PNVCL的嵌段共聚物的影响和活性/可控自由基聚合在合成拓扑结构高分子中的应用进行了介绍。最后对NVCL的活性/可控自由基聚合的发展方向进行了展望。
基于电化学还原氧化石墨烯的电化学传感
饶红红, 薛中华, 王雪梅, 赵国虎, 侯辉辉, 王晖
2016, 28 (2/3): 337-352 | DOI: 10.7536/PC150641
出版日期: 2016-03-15
摘要
石墨烯作为理想的电极材料,由于其优异的物理和化学性质,在电催化和电分析领域已得到了广泛的关注。由于石墨烯的不可逆团聚现象使其在电化学各领域的应用受到了极大的限制,而氧化石墨烯制备简单、易得,且具有良好的亲水特性,可弥补上述不足,但其结构中富含的各种含氧基团又会导致氧化石墨烯修饰界面的电子传输能力降低,不利于电催化反应和高灵敏传感器的构筑。采用适当的还原方法可减少和控制氧化石墨烯表面的含氧基团的数量,以恢复石墨烯较为完善的平面共轭结构,提高其导电性和调节带隙,达到调控材料电催化性能的目的。基于电化学还原氧化石墨烯(ERGO)得到的本征及各类无机、有机等ERGO类复合材料的电化学传感器具有明显的优势,已被广泛应用于各种电催化及电化学传感领域。本文就基于ERGO类材料的电化学传感器的近期进展作了简要评述,论述了此类电化学传感平台的特点、制备原理和方法、分类以及在各类环境污染物、食品和药物、DNA及生物等领域的电化学传感应用,并就此类电化学传感器的发展方向和应用前景进行了展望。
外泌体:为高效药物投递策略提供天然的内源性纳米载体
李思迪, 侯信, 亓洪昭, 赵瑾, 原续波
2016, 28 (2/3): 353-362 | DOI: 10.7536/PC150915
出版日期: 2016-03-15
摘要
在细胞通讯过程中,细胞分泌的大小在40~100 nm之间的外泌体具有负载"货物"并将其传递给靶细胞的能力。外泌体是细胞通讯重要的调节者,当疾病发生时,外泌体的组成会发生变化,在诊断和治疗方面均具有重要作用。外泌体作为药物的天然内源性载体具有独特优势,如其免疫原性低,在血液中的稳定性高,向细胞运输药物的效率高,和更强的增强渗透滞留效应(EPR)。目前,外泌体已经成功运载基因类药物、抗癌药物和抗炎症药物等其他类型药物。作为基因类药物载体,外泌体有助于同时提高转染效率和降低副作用。作为抗癌类和抗炎症类药物载体,外泌体可较好地保护药物免遭人体清除。本文按照外泌体负载"货物"的种类综述外泌体作为药物载体的最新进展,并简要讨论构建外泌体药物运输系统所需考虑的外泌体的来源、提纯方法、载药种类、载药方式以及载药系统的使用方式等关键因素对外泌体药物运输系统的影响,展望外泌体药物运输系统临床应用所面临的挑战和可能的解决途径。
木质纤维素催化转化制备DMF和C5/C6烷烃
杨越, 刘琪英, 蔡炽柳, 谈金, 王铁军, 马隆龙
2016, 28 (2/3): 363-374 | DOI: 10.7536/PC150820
出版日期: 2016-03-15
摘要
生物质是一类重要的可再生资源,将其转化为高品质燃料在能源替代、环境保护等方面具有重要意义。在高品质燃料中,2,5-二甲基呋喃(DMF)具有较高的能量密度、高辛烷值和较高的沸点,是一种非常具有应用前景的可再生含氧液体燃料,掺混后可促进汽油的燃烧;C5/C6烷烃是现有汽油的重要组分,在提高汽油辛烷值和调节蒸汽压等方面不可或缺。本文以木质纤维素生物质典型组分纤维素为起始原料,系统总结了纤维素转化为5-羟甲基糠醛(HMF),HMF选择性加氢脱氧为DMF以及完全加氢脱氧为C5/C6液体烷烃等转化过程的反应介质、催化体系及反应路径。反应介质包括水、离子液体、极性非质子有机溶剂、含水的双相体系;催化体系包括无机酸、金属盐、固体酸及负载型催化剂。本文对DMF和C5/C6烷烃液体燃料高效合成的研究前景进行了展望和评述,以期为纤维素类生物质高效转化为高值液体燃料提供思路和参考。
催化甘油脱水氧化连串反应制丙烯酸
花东龙, 庄晓煜, 童东绅, 俞卫华, 周春晖
2016, 28 (2/3): 375-390 | DOI: 10.7536/PC150604
出版日期: 2016-03-15
摘要
本文综述了近年来单反应器中甘油脱水氧化连串反应制备丙烯酸的研究进展。文中简介了甘油来源及丙烯酸的需求背景;概括了当前对单反应器中的催化体系、反应温度、接触时间、氧气分压及甘油浓度等的研究状况;重点讨论了单、双床层气固相体系中复合氧化物型催化剂和分子筛负载型催化剂的催化性能及其影响因素,涉及的催化剂有V-P、Fe-P、W-V、Mo-V、CsPW-Nb、VMo-SiC等复合氧化物和V2O5/BEA、V2O5/MFI分子筛负载型催化剂等;总结了当前研究对气固相催化反应机理和可能发生的副反应的认识;评述了催化剂的失活现象与再生问题;此外,还讨论了液固相体系中Cu/SiO2-MnO2 和POM/Al2O3催化剂的催化特点及反应机理。最后分析了单反应器中甘油脱水氧化连续反应制丙烯酸反应过程尚存的难题,从反应体系的选取、催化剂性能的改进以及催化剂积炭消除等方面展望了可能的解决途径和方向。
亚稳态分子间复合物Al/Bi2O3及其应用
王亚军, 江自生, 冯长根
2016, 28 (2/3): 391-400 | DOI: 10.7536/PC150812
出版日期: 2016-03-15
摘要
具有输出压力较高、燃烧效率高、能量释放速率快、安全环保等特点的亚稳态分子间复合物(MIC)Al/Bi2O3,在新型火工药剂、炸药和推进剂等含能材料研究领域具有良好的应用前景。本文系统概括了亚稳态分子间复合物Al/Bi2O3的反应机理模型、制备方法及其应用。首先介绍并比较了MIC的几种反应机理及模型,详述了目前能够较合理地解释和计算Al/Bi2O3输出压力的CJ爆轰模型和热平衡模型。然后综述了纳米Bi2O3及Al/Bi2O3的制备方法,通过改变制备方法可以获得不同形貌、结构和燃烧性能的纳米Al/Bi2O3。同时,分析了反应物粒径和添加物对纳米Al/Bi2O3燃烧性能的影响。此外,简要介绍了纳米Al/Bi2O3的应用研究进展。最后,对亚稳态分子间复合物Al/Bi2O3的研究现状进行了总结,并展望了未来可能的发展前景和方向。