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化学进展 2016, No.11 上一期 后一期 返回主页

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2016, 28 (11): 0-0 |
出版日期: 2016-11-15
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摘要
综述与评论
有机太阳能电池给受体材料界面的微纳结构调控
谢祥, 吕文珍, 陈润锋, 黄维
2016, 28 (11): 1591-1600 | DOI: 10.7536/PC160630
出版日期: 2016-11-15
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摘要
有机太阳能电池因具有成本低、质轻、柔韧性好、可大面积印刷制备等优势，引起了人们极大的关注并成为现阶段有机电子学研究的重要热点之一。有机功能层中电子给体和受体界面特性对电池的功率转换效率影响很大，通过给受体界面的微纳结构化，可扩大给受体的接触面积、缩短给体和受体的距离、增强光吸收，能产生更多激子并促进激子有效分离，从而有效提高器件的电池效率。本文综述了纳米压印、自组装、溶剂挥发以及模板法等调控微纳结构的技术和方法，总结了基于微纳结构构建有机光伏器件的发展现状，并对目前微纳结构化方法和光伏应用中存在问题和研究重点做了简要评述，最后展望了该研究领域下一步的发展方向和应用前景。
硼团簇、硼烷及金属硼化物的研究现状
沈艳芳, 徐畅, 黄敏, 王海燕, 程龙玖
2016, 28 (11): 1601-1614 | DOI: 10.7536/PC160533
出版日期: 2016-11-15
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摘要
硼原子因其半径小、缺电子、配位数大、价电子sp2杂化和三中心键等特点引起了科学家的高度关注。其团簇的电子结构、稳定性、芳香性和成键方式等性质的研究成为化学领域的一大热点。由于硼化物多样性的特点，其在光学、能源和储存工业气体方面具有潜在的应用价值。本文简述了近几年全硼团簇、硼烷及金属硼化物的研究现状。其中，分别从中性、阴离子和阳离子三种形式对全硼团簇和硼烷进行概括；金属掺杂硼化物主要包括金属掺杂的纯硼团簇和硼烷、过渡金属掺杂的三明治形式复合物以及金属中心硼分子轮。
等离子体增强上转换发光及其应用
赵兵, 祁宁, 张克勤
2016, 28 (11): 1615-1625 | DOI: 10.7536/PC160547
出版日期: 2016-11-15
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摘要
稀土上转换纳米材料（UCNPs）是一类在近红外光激发下发出可见光的纳米材料。与有机荧光染料、量子点等发光材料相比，UCNPs具有化学稳定性高、光稳定性强、荧光寿命长、反斯托克斯位移大、发光谱带窄和光穿透深度大等诸多优点，在生物成像、传感器、激光器、光动力疗法和太阳能电池等领域有潜在的应用价值。但是由于UCNPs激活离子的吸收截面太小，导致其发光效率偏低，限制了UCNPs的进一步应用。因而如何提高上转换发光强度成为当前的研究热点。针对上述问题，本文系统阐述了金属表面等离子体共振（SPR）增强上转换发光领域的研究进展。首先介绍了SPR增强上转换发光的三种机制，随后重点介绍了化学法和物理法这两种SPR-UCNPs体系的构建方法以及其在太阳能电池、生物成像、生物检测、光热治疗和光催化等领域的应用。文章最后指出了SPR增强上转换发光领域存在的不足和未来的研究方向。
铃木-宫浦羰化反应在合成二芳基甲酮中的应用
朱壮丽, 张伟强, 高子伟
2016, 28 (11): 1626-1633 | DOI: 10.7536/PC160503
出版日期: 2016-11-15
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摘要
近年来，钯催化的芳基卤化物和芳基硼酸化合物的羰化偶联反应发展十分迅速。到目前为止，大量硼酸化合物、钯催化剂前体、配体和羰基源被用来合成二芳基甲酮，此类化合物在工业中间体、染料、药剂、天然产物等领域有着广泛的应用。本文从钯催化剂体系、转金属促进剂、羰基源及其应用方面综述了铃木-宫蒲（Suzuki-Miyaura or Suzuki）羰化反应的研究进展。钯催化剂体系从均相和非均相体系两方面介绍，其中均相催化体系包括钯催化剂前驱体、磷配体、氮杂卡宾配体的研究进展；非均相催化体系主要介绍了活性炭、石墨烯、官能化硅胶、四氧化三铁等载体多种固载钯催化剂的应用。特戊酸添加剂可改善转金属化过程，有效加速羰化偶联反应。经典的羰化Suzuki反应一般需要气体钢瓶提供压力较高的一氧化碳气体。尽管近期一些研究实现了常压一氧化碳气球作为羰基供给源，使用一氧化碳释放分子（CO-releasing molecule，CORM）替代剧毒危险的一氧化碳气体可实现更为安全绿色的羰化反应进程。在双管反应器中，有机CORM可控降解释放一氧化碳，为钯催化羰基偶联反应提供CO。在微波辐射下，过渡金属羰基化合物可为羰基化反应原位直接提供CO。
结构明确聚烯烃接枝共聚物:合成、结构与性能
张勇杰, 李化毅, 曲敏杰, 冯钠, 杨威, 张翀
2016, 28 (11): 1634-1647 | DOI: 10.7536/PC160410
出版日期: 2016-11-15
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摘要
实现聚烯烃功能化是制备高性能聚烯烃材料、拓展聚烯烃应用的重要手段，几十年来得到了学术界及工业界的广泛关注。聚烯烃接枝共聚物作为一类重要的功能化聚烯烃，包含聚烯烃链段（PE、PP等）及功能化聚合物链段（PS、PMMA、PEG等），因而在提高功能单元含量的同时能保持聚烯烃单元优异的结晶、加工性能。结构明确的聚烯烃接枝共聚物，具有结构参数可控、综合性能可调的特点，对于认识聚合物材料结构-性能关系、拓展聚烯烃应用范围具有重要的学术和实际意义。聚烯烃接枝共聚物的合成方法可以分为三种类型：“共聚接枝（graft-through）”、“引出接枝（graft-from）”、“偶联接枝（graft-onto）”。前两种合成方法往往涉及烯烃配位聚合与其他聚合方式的机理转化过程；其中，反应性聚合物中间体作为大分子引发剂、大分子RAFT试剂、大分子单体参与接枝反应，实现接枝共聚物的可控制备。第三种方法思路简单明确，即利用聚烯烃侧基反应性基团与其他聚合物反应性端基之间的高效偶联反应实现接枝共聚物制备。本文从合成、结构及性能三方面较为全面地综述了结构明确聚烯烃接枝共聚物的研究进展，着重讨论了新兴合成方法及相应接枝共聚物的潜在应用。
聚乙烯醇基聚合物材料在多元驱动方式下的形状记忆行为
杜海燕, 雷霞, 许玉玉, 梁镇海, 王永洪
2016, 28 (11): 1648-1657 | DOI: 10.7536/PC160333
出版日期: 2016-11-15
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摘要
形状记忆聚合物（SMPs）是近些年发展起来的一种环境响应型智能材料。在外界刺激驱动下分子内或分子间会发生物化变化，分子结构和形态的改变使形变后的材料在宏观上回复到起始形态。常见的SMPs有聚乙烯、聚氨酯、聚己内酯等，而聚乙烯醇（PVA）的形状记忆效应是在热致型形状记忆凝胶被发现以来才引起人们关注的。由于PVA侧链富含大量羟基，化学活性高、易与官能团进行功能化改性，因此可设计出满足不同驱动方式的分子结构。目前研究者已采用冻融循环、化学或辐射交联、接枝改性及共混复合等多种方法制备了多种刺激源（如温度，溶剂、光、电、微波及超声波等）驱动下的形状记忆聚乙烯醇（SM-PVA）、PVA衍生物及复合材料。本文综述了近年来不同刺激源驱动下SM-PVA的研究进展，阐述了不同材料的结构性能、回复机理及存在的问题，并展望了PVA在该领域的发展和应用前景。
跨越微观-宏观组装的桥梁:浓乳液聚合技术的应用
冯燕燕, 金明, 万德成
2016, 28 (11): 1658-1663 | DOI: 10.7536/PC160701
出版日期: 2016-11-15
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摘要
利用浓乳液（也称高内相比乳液）聚合技术可以获得表面结构化通孔材料（polyHIPE），其独特之处是藉此可以实现纳米级两亲体在宏观尺度上的表面有序组装，且可规模化生产。早期的polyHIPE以小分子表面活性剂稳定，仅提供了一个多孔骨架，因为该表面活性剂易流失不能发挥表面功能基作用，而对惰性多孔骨架的后功能化往往较为繁琐。近年来，这方面的突破包括：（1）新型的Pickering稳定剂能同时发挥功能基作用；（2）以难迁移的两亲性嵌段共聚物代替易流失的小分子表面活性剂直接获得改性表面；（3）以带有大量活泼官能团的树状两亲体作稳定剂，直接获得表面由活泼基团表达的polyHIPE；（4）以金属纳米粒子-树状两亲体复合粒子作为稳定剂，直接获得表面由金属纳米颗粒表达的多孔材料。这些材料具有的尺寸大、易回收、比表面较高、具有结构化表面和能反复使用的特点，使其在超分子水处理、低泄漏金属催化剂方面有可观应用前景。
基于肽组装凝胶的超分子模拟酶
赵亚男, 王梦凡, 齐崴, 苏荣欣, 何志敏
2016, 28 (11): 1664-1671 | DOI: 10.7536/PC160221
出版日期: 2016-11-15
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摘要
模拟酶，或称人工酶，是一类利用有机化学方法合成的比天然酶简单的非蛋白质分子。随着纳米科学和超分子技术的发展，构筑具有生物催化功能的超分子模拟酶材料已经越来越成为科学研究和应用开发领域的热点。肽组装凝胶是以多肽为基本单元，在非共价力驱动下形成的一种新型超分子组装体，相比其他功能性材料，肽凝胶的结构及生物化学性质更接近天然酶，分子本身更利于修饰改造，且生物相容性好，这些特点令其在模拟酶方面具有独特优势。本文总结了近几年肽组装凝胶模拟酶在催化水解反应、Aldol反应和氧化还原反应中的最新研究进展，探讨了肽组装程度、微观结构、超分子结构、活性中心微环境以及pH对模拟酶活性的影响，介绍了肽凝胶模拟酶的应用领域，并对目前肽组装凝胶模拟酶研究中存在的问题与发展方向进行了分析和展望。
新型生物质基平台分子γ-戊内酯的应用
魏珺楠, 唐兴, 孙勇, 曾宪海, 林鹿
2016, 28 (11): 1672-1681 | DOI: 10.7536/PC160502
出版日期: 2016-11-15
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摘要
通过生物质基平台分子将可再生的生物质资源转化为各种化学品和燃料的研究日益受到人们的关注。在众多生物质基平台分子中，γ-戊内酯（γ-valerolactone，GVL）可作为一种可持续供应的原料用于生产碳基化学品及能源，因此被认为是最具应用前景的平台分子之一。本文中将着重从四个方面介绍和总结近年来GVL的应用研究进展，包括以GVL作为绿色溶剂、以GVL作为起始原料合成其他碳基化学品、聚合材料及液体烃类燃料，以期为开拓生物质平台分子GVL的应用研究提供一些思路和参考。
超级电容器用细菌纤维素基电极材料
夏文, 李政, 徐银莉, 庄旭品, 贾士儒, 张健飞
2016, 28 (11): 1682-1688 | DOI: 10.7536/PC160517
出版日期: 2016-11-15
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摘要
超级电容器由于能提供比电池更高的功率密度，比传统电容器更高的能量密度而备受关注。但目前其应用仍存在能量密度低的问题。碳材料、金属氧化物和导电聚合物是常见的三种超级电容器电极材料，而其中不同形式碳材料是电容器中研究和应用最广泛的电极材料。细菌纤维素是由细菌分泌产生的具有一定纳米级孔径分布的多孔生物材料，具有高强度和模量、高孔隙率、极好的尺寸和热稳定性的特性。以细菌纤维素为原料制备电极材料是近年来超级电容器领域的热点研究方向之一。本文以细菌纤维素基电极材料的种类、制备方法和性能为线索，综述了国内外细菌纤维素基超级电容器电极材料的研究进展，并归纳总结了电极材料最优的形态和制备方法，进一步对该类电极材料的发展趋势进行了展望。
亚稳态分子间复合物反应机理研究
王亚军, 李泽雪, 于海洋, 冯长根
2016, 28 (11): 1689-1704 | DOI: 10.7536/PC160519
出版日期: 2016-11-15
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摘要
亚稳态分子间复合物（metastable intermolecular composite，MIC）由于具有超高反应燃烧速率及能量释放速率、高体积能量密度、低扩散距离和绿色环保等优点，在微型含能器件、火箭推进剂和绿色火工药剂等军用领域展现了很好的应用潜力。其反应机制与传统的含能材料不同，且具有超高速反应的瞬时性及复杂性，对其反应机理仍然缺乏清晰的认识，这限制了其应用研究的进展。本文对近年来亚稳态分子间复合物的反应机理研究进行综述，重点讨论具有代表性的“金属-氧翻转机理”和“预点火-熔结机理”。对于MIC材料的反应机理研究，本文主要从实验研究、理论模型研究和数值模拟研究三个方面进行分析。改性MIC材料是对材料性能进行调控的重要手段，是目前及未来的重要发展趋势之一，在论文最后对其反应机理做了重点叙述。通过对当前研究现状的归纳与分析，给出了当前的重要研究成果以及研究中出现的问题，并对未来的研究发展趋势进行了展望。
基于碳纳米材料的无酶电化学传感器同时检测抗坏血酸、多巴胺和尿酸
邢立文, 马占芳
2016, 28 (11): 1705-1711 | DOI: 10.7536/PC160443
出版日期: 2016-11-15
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摘要
人体中抗坏血酸（AA）、多巴胺（DA）和尿酸（UA）的浓度失调可能导致一系列疾病，如癌症、老年痴呆症、高尿酸血症等，而且这三个物种通常共存于体液中，有接近的氧化还原电位，因此实现三者的同时检测，既具有一定的难度，又具有极其重要的现实意义。近年来用于同时检测AA、DA和UA的电化学传感器取得了令人瞩目的进展，其中碳材料因其成本低廉、导电性好、稳定性好、比表面积大等特点逐渐引起人们的广泛关注。本文综述了基于碳材料构筑的检测AA、DA和UA的无酶电化学传感器的研究进展，对此类电化学传感器的今后发展做了展望。
唾液酸转移酶抑制剂的设计与发现
郭键, 贺耘, 叶新山
2016, 28 (11): 1712-1720 | DOI: 10.7536/PC160442
出版日期: 2016-11-15
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摘要
糖缀合物末端的唾液酸化修饰参与了很多重要的生理及病理过程，尤其是肿瘤细胞表面唾液酸过度表达，能够通过多种途径和机制促进肿瘤转移。唾液酸转移酶是人体内负责唾液酸化修饰的合成酶，良好的唾液酸转移酶抑制剂不仅能够充当糖生物学研究的探针分子，而且有望成为临床治疗中亟需的抑制肿瘤转移的药物。本文综述了近年来唾液酸转移酶抑制剂设计及发现的研究进展，重点介绍了不同类型抑制剂的设计思路及构效关系。此外，对该研究领域当前面临的一些挑战进行了探讨，并对其发展趋势进行了展望。