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化学进展 2016, No.10 上一期 后一期 返回主页

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2016年10月第28卷第10期目次
2016, 28 (10): 0-0 |
出版日期: 2016-10-15
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摘要
综述与评论
氮掺杂碳点的制备及在定量分析中的应用
唐志姣, 李攻科*, 胡玉玲*
2016, 28 (10): 1455-1461 | DOI: 10.7536/PC160504
出版日期: 2016-10-15
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摘要
碳点具有化学稳定性好、毒性低、易于功能化等突出优势而备受关注，然而其仍存在荧光量子产率低、活性位点少等不足。氮掺杂碳点因N的钝化效应表现出更为优异的光电性能，在很大程度上弥补了碳点的这些缺陷，因而在生化传感、环境检测等诸多领域中得到了广泛应用。经过近五年来的发展，氮掺杂已成为碳点改性的主要方法之一，制备方法逐渐多样化，合成过程更加绿色、简便，但其形成机制仍没有明确的统一解释。为了更好地研究氮掺杂碳点的形成机理及扩展其应用领域，本文简述了氮掺杂碳点的发展历程、制备方法及光学特性，重点介绍了氮掺杂碳点在定量分析中的应用，并展望了其发展和应用前景，以期为氮掺杂碳点在分析化学中的发展提供一定的参考。
碳纳米多孔宏观体在水体净化中的应用
李红变*
2016, 28 (10): 1462-1473 | DOI: 10.7536/PC160305
出版日期: 2016-10-15
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摘要
碳纳米多孔宏观体是指由碳纳米材料自组装形成的宏观多孔材料。该材料保持了碳纳米材料大的比表面积及化学、热稳定性，对水体中的污染物，如油污、染料分子及重金属离子等具有良好的吸附性能。此外，该类材料具有宏观结构及稳定的机械性能，方便操作，且易实现所吸附物的回收及吸附材料的再生。因此，碳纳米多孔宏观体成为碳纳米材料研究和应用的热点。本文梳理了碳纳米多孔宏观体的制备及其在水处理中的应用，包括碳纳米多孔宏观体的制备、污染物吸附及材料再生等。首先对碳纳米多孔宏观体用于水体净化的背景进行了介绍，之后，按照组成单元不同，将碳纳米多孔宏观体按照碳纳米管多孔宏观体，石墨烯多孔宏观体，碳纳米纤维多孔宏观体及碳纳米粒子多孔宏观体进行了分类。第三部分，详细介绍了制备碳纳米多孔宏观体的三种常见方法并分别讨论了各种方法的优缺点及所制备产物的性质。第四部分，按照不同污染物种类讲述了碳纳米多孔宏观体在水体净化中的应用。最后，针对碳纳米多孔宏观体在水体吸附应用中存在的问题进行了分析及展望。
TiO2基光解水析氢非贵金属共催化剂的研究
张凌峰, 胡忠攀, 刘歆颖, 袁忠勇
2016, 28 (10): 1474-1488 | DOI: 10.7536/PC160614
出版日期: 2016-10-15
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摘要
利用太阳能光催化水解制氢是获得清洁、廉价、无污染的氢气最有前景的一种方式。这个过程主要包括三个步骤：太阳光的捕获，电荷分离与转移，催化质子还原产生氢气。其中，大量的研究工作主要集中在前两步，对于第三步的研究则相对较少。然而，共催化剂的引入可以有效促进光催化活性并提高氢气产生速率。共催化剂主要分为贵金属共催化剂和非贵金属共催化剂，其中，贵金属共催化剂有着较高的活性，但是其价格及来源限制了其实际应用，因此开发廉价高效的非贵金属共催化剂非常重要。本文对TiO2基光解水析氢的非贵金属共催化剂（过渡金属单质及其复合物以及非金属碳基材料）进行了总结，详细讨论了不同共催化剂的作用机理，并对共催化剂的发展方向进行了合理展望。
水溶性含糖共轭聚合物的制备及应用
孙鹏飞, 候焕知, 范曲立, 黄维
2016, 28 (10): 1489-1500 | DOI: 10.7536/PC160314
出版日期: 2016-10-15
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摘要
水溶性共轭聚合物具有优异的光学稳定性、高亮度、易于修饰和水溶性等特点，广泛应用于离子检测、蛋白检测和生物成像等领域。水溶性共轭聚合物主要通过在共轭聚合物的侧基或端基修饰水溶性的离子基团或水溶性聚合物实现其水溶性，水溶性共轭聚合物还可以通过引入功能性基团或聚合物使其具备不同的功能特性。糖化合物是天然存在的一类生物分子且大部分具有水溶性的特点，因此最近十几年来科研工作者将糖化合物引入共轭聚合物中以赋予共轭聚合物糖化合物的生物功能特性。本文总结了水溶性含糖共轭聚合物的制备方法、化学结构及其在凝集素、细菌检测和细胞荧光成像中的应用。最后总结了此类聚合物的特性、发展方向及目前所需解决的问题。
含CH基的阴离子受体
伍宏伟, 陈亚运, 饶才辉, 刘传祥*
2016, 28 (10): 1501-1514 | DOI: 10.7536/PC160532
出版日期: 2016-10-15
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摘要
阴离子在生命、临床及环境科学中有着重要作用，设计用于识别阴离子的人工合成受体是超分子化学的一个研究热点。识别阴离子的方法主要有氢键作用、质子转移机制、路易斯酸碱作用、以及基于不可逆的特定化学反应等。相对于传统的含NH或OH识别位点的阴离子受体，近年来含CH基阴离子受体的研究取得了长足的进展。本文详细评述了含烷基CH，苯基CH，三唑CH，咪唑鎓CH，三唑鎓CH以及CHCN基阴离子受体的设计、结构及其阴离子识别作用的研究进展。
三苯基膦氧基团在合成高性能有机电致发光材料中的应用
姜鸿基*, 张庆维
2016, 28 (10): 1515-1527 | DOI: 10.7536/PC160631
出版日期: 2016-10-15
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摘要
有机电致发光技术在通讯、信息、显示和照明等领域显现出巨大的商业应用前景， 十几年来一直是光电信息领域的研究热点之一。相对于无机电致发光材料，有机电致发光材料具有许多优点。近年来，三苯基膦氧基团在合成高性能有机电致发光材料方面的研究吸引了大批研究者的关注。由于磷原子自身性质，可以形成5个共价键，所以膦氧基团极易和其他基团连接形成以其为核的衍生物。由于氧原子具有很强的电负性，这就使膦氧结构高度极化并具有强的吸电子性。吸电子的膦氧基团连接苯环形成的三苯基膦氧单元也具有较强的吸电子性，其对所形成的化合物的能级结构也会产生明显影响。本文从材料合成的角度综述了三苯基膦氧基团在合成高性能有机电致发光材料中的应用方面所取得的最新研究进展，重点介绍了三苯基膦氧基团在合成高性能磷光二极管主体材料、电子传输材料和单分子电致发光材料等方面的应用。最后讨论了三苯基膦氧基团在上述领域应用过程中所存在的问题和功能拓展方向，并对下一步需要研究的热点问题作了展望。
二维Z型光催化材料及其在环境净化和太阳能转化中的应用
张圆正, 谢利利, 周怡静, 殷立峰*
2016, 28 (10): 1528-1540 | DOI: 10.7536/PC160617
出版日期: 2016-10-15
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摘要
光催化技术可将太阳能转化为可存储能源，还可直接利用太阳能分解污染物，是缓解能源紧张，净化环境的有效途径。Z型光催化体系可模拟光合作用过程，在可见光下具有较高的光能转化效率，成为近年来的研究热点，而碳化氮等二维纳米材料的发展进一步启发人们基于微观二维结构构建Z型光催化体系，以强化其光谱响应能力、载流子分离效率、氧化还原能力以及光蚀稳定性。本文综述了近年来二维Z型光催化材料在基础理论，合成方法方面的研究进展及其在环境和能源领域的应用情况，并对二维Z体系在光催化领域的研究前景进行了展望。
刺激响应型超分子凝胶
逯桃桃, 刘娟, 李辉, 魏太保, 张有明, 林奇
2016, 28 (10): 1541-1549 | DOI: 10.7536/PC160537
出版日期: 2016-10-15
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摘要
随着超分子化学的日益发展，刺激响应型超分子凝胶作为一种超分子材料受到人们广泛关注。超分子凝胶是由非共价键作用力自组装而成，基于这一特性，当超分子凝胶受到外界刺激（如温度、光、pH、化学物质、机械力等）时，该凝胶能够产生响应，如溶胶-凝胶转化、颜色变化或荧光变化等。刺激响应型超分子凝胶在离子识别材料、自修复材料、生物材料等领域展现出了非常好的应用前景。本文综述了近五年来刺激响应型超分子凝胶的研究进展，并根据刺激种类的不同，将超分子凝胶分为以下几类：热敏感型超分子凝胶、化学物质和pH响应型超分子凝胶、光敏感型超分子凝胶、氧化还原响应型超分子凝胶、机械力刺激响应型超分子凝胶和多重刺激响应型超分子凝胶。本文根据上述分类对超分子凝胶进行了介绍，同时对该研究领域作了展望。
非TiO2光催化剂去除气态VOCs
张晓东, 杨阳, 李红欣, 邹学军, 王玉新
2016, 28 (10): 1550-1559 | DOI: 10.7536/PC160516
出版日期: 2016-10-15
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摘要
本文综述了近年来非TiO2光催化剂降解气态挥发性有机物（VOCs）的研究现状。对一些有代表性的新型光催化剂，如金属氧化物、宽带隙p区金属氧化物/氢氧化物、钙钛矿类、尖晶石类、铋系化合物、钒系化合物等的结构与光催化性能之间的关系进行分析。另外，本文从VOCs初始浓度、流速、光源、光强、温度、湿度等光催化反应的工艺条件出发，概述了工艺参数对VOCs废气净化效果影响的研究进展；并对目前非TiO2光催化剂研究中存在的主要问题进行总结并展望。
铋单质及其复合材料在光催化中的应用
张小婧, 刘旸, 张骞, 周莹
2016, 28 (10): 1560-1568 | DOI: 10.7536/PC160632
出版日期: 2016-10-15
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摘要
单质铋作为近年来报道的新型光催化材料受到了研究者的广泛关注，本文主要介绍了铋单质的光敏化、半导体光催化及等离子体共振光催化机理。阐述了以沉淀法、溶剂热法、电化学法为代表的铋单质光催化材料的主要制备方法，并探讨了制备方法中表面活性剂、反应温度以及pH对合成铋单质的影响。归纳了铋单质尺寸和形貌对其吸光性能的影响。在此基础上进一步综述了以铋-二氧化钛、铋-铋系氧化物、铋-氧化锌、铋-氮化碳（C3N4）为主要代表的铋-半导体复合光催化材料，并归纳了其光催化增强机理，最后阐述了铋单质及其复合光催化材料的发展趋势。
g-C3N4光催化材料的第一性原理研究
郄佳, 李明, 刘利, 梁英华, 崔文权*
2016, 28 (10): 1569-1577 | DOI: 10.7536/PC160623
出版日期: 2016-10-15
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摘要
能源短缺和环境恶化是人类社会快速发展面临的重大难题。太阳能作为一种清洁无污染的理想新型能源，具有取之不尽、用之不竭的特点，是实现可持续发展的最佳能源选择。半导体光催化可以直接利用太阳光进行催化反应，得到了广泛关注。作为一种低成本无金属光催化剂，g-C3N4具有独特的电子能带结构、优良的化学稳定性和热力学稳定性，在光催化领域如分解水制氢制氧、降解有机污染物、CO2还原、抗菌和有机官能团选择性转换等方面表现出巨大的应用前景。目前g-C3N4光催化剂存在着如比表面积小、可见光利用率低、量子产率低和光生载流子易复合等问题，制约了其在光催化领域的应用。因此，提升g-C3N4光催化性能是光催化研究领域的重要课题。第一性原理具有半经验方法不可比拟的优势，已成为光催化研究领域计算和模拟的重要基础。基于密度泛函理论的第一性原理在光催化领域的广泛应用，为有效迅速地探求能够改善g-C3N4光催化性能的方法提供了明确的研究手段。本文从理论计算的角度综述了近年来在g-C3N4改性方面所取得的一些重要研究进展，主要包括元素掺杂、复合和形貌调控等改性手段。本文以g-C3N4改性光催化剂为研究对象，从电子性质、能带结构、光学性质和缺陷形成能的角度阐述了各种改性手段提高光催化活性的微观机理。最后，在总结前文所述各类改性研究的基础上，对g-C3N4改性光催化剂未来的发展趋势作出了展望。
选择性氧化还原脱硝催化剂
李盼盼, 于锋, 朱明远, 汤常金, 代斌, 董林
2016, 28 (10): 1578-1590 | DOI: 10.7536/PC160350
出版日期: 2016-10-15
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摘要
氮氧化物（NOx）是烟气中的主要污染性气体之一，脱除NOx已经刻不容缓。本文综述了近年来烟气中NOx的脱除方法，分析了以钒基催化剂、铁基催化剂、分子筛催化剂为代表的高温脱硝催化剂，讨论了以贵金属催化剂、锰基催化剂、碳基催化剂为代表的低温脱硝催化剂， 阐述了不同温度下选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂的反应机理，展望了脱硝领域的发展前景。