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化学进展 2017, No.11 上一期 后一期 返回主页

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2017, 29 (11): 0-0 |
出版日期: 2017-11-15
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摘要
综述
二维原子晶体材料的制备与应变传感特性研究
朱文杰, 台国安, 王旭峰, 古其林, 伍增辉, 朱孔军
2017, 29 (11): 1285-1296 | DOI: 10.7536/PC170567
出版日期: 2017-11-15
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摘要
二维原子晶体材料由于具有优异的光、电、力、磁和热学等性能而引起了广泛的研究兴趣。尤其，二维原子晶体材料在微小形变下可以产生较大的电阻变化，且能够承受比相应体材料更大的弹性应变而不至于使其结构破坏，在应变传感器方面具有重要的潜在应用价值，并且有望构建在各种条件下适用的柔性集成化的电子器件。目前，二维原子晶体材料备受关注的是石墨烯、二硫化钼和黑磷。本文从上述三种典型二维材料的基本物性出发，基于其物理性质和微观结构从理论上解释二维材料的应变传感特性，并详细介绍二维材料的各种制备方法如机械剥离法、溶液法和化学气相沉积法（CVD）等。在材料制备的基础上，阐述了石墨烯、二硫化钼、黑磷在应变传感领域如健康监测、可穿戴器件、电子皮肤等方面的具体应用，并展望了二维材料未来的研究方向与应用前景。
化学中的计算——DNA计算的发展与模型概述
尹晓尧, 李非, 伯晓晨, 骆志刚, 左小磊
2017, 29 (11): 1297-1315 | DOI: 10.7536/PC170701
出版日期: 2017-11-15
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摘要
电子计算机的发展给人类社会进步带来了极大的推动作用，但是随着电子计算机制造工艺趋于极限，人们迫切需要找到一种新的计算体系来满足日益增长的计算需求。DNA计算因其超强的信息存储、大规模的并行计算能力和超低的能耗而受到了广泛的关注。自1994年Adlian博士在实验室利用DNA完成了一个6顶点哈密尔顿路求解问题开始，各种计算模型纷纷涌现。本文首先对DNA计算的基本原理和实验操作手段进行了简单的介绍，然后对DNA相关的理论进行了阐述，包括DNA计算中序列编码设计的理论、DNA计算模型复杂度分析与通用计算能力的证明；在此基础上，对突破性的DNA计算模型进行了概括，进而根据实验操作的具体手段将所有已知模型进行了分类，按照类别进行了综述，并随后挑选了该类别中经典的模型进行更为直观的分析。更进一步，在文章的最后，结合笔者的工作对DNA计算领域的前景进行了展望。
高性能的n-型和双极性有机小分子场效应晶体管材料
林高波, 罗婷, 袁铝兵, 梁文杰*, 徐海*
2017, 29 (11): 1316-1330 | DOI: 10.7536/PC170424
出版日期: 2017-11-15
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摘要
作为有机场效应晶体管的关键组成部分，有机半导体材料直接决定了器件的性能和稳定性。相比于p-型有机半导体材料，n-型和双极性有机半导体材料在迁移率和稳定性等方面则显著滞后。因此，n-型和双极性小分子有机半导体材料的设计与合成已成为高性能OFETs的学术研究的焦点。这篇综述重点突出了近十年报道的具有较好性能的n-型和双极性小分子有机半导体材料，并且对其结构和性能的关系进行了归纳，旨在对设计合成高性能、空气稳定的n-型和双极性有机小分子半导体材料提供一些指导帮助。
联烯化合物环加成反应的最新研究
宫晓蕾, 高文超, 常宏宏, 魏文珑*, 李兴*
2017, 29 (11): 1331-1350 | DOI: 10.7536/PC170536
出版日期: 2017-11-15
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摘要
联烯是一类含有1，2-丙二烯结构的化合物，可与各种不饱和化合物发生多种环加成反应，由于其本身的结构和所具有的独特性质，联烯及其衍生物已经引起了国内外许多科研工作者的兴趣。本文对近几年来联烯化合物与含有各种不饱和键的化合物在不同催化剂催化作用下发生的环加成反应进行了综述，主要包括[4+2]、[3+2]、[2+2]、[1+2+2]、[2+2+2]、[4+3]和[4+2+2]等环加成反应，并对其发展方向进行了展望。
邻氨基苯甲酰胺类化合物的合成
张晓鹏*, 董淑祥, 范学森, 张贵生
2017, 29 (11): 1351-1356 | DOI: 10.7536/PC170557
出版日期: 2017-11-15
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摘要
邻氨基苯甲酰胺类化合物是一类分子内含有双官能团的化合物。其分子中的酰胺键既是肽和蛋白质的基本组成单元，也是调节生命活动不可缺少的结构单元；而其分子中的酰胺基和氨基，则具有良好的反应活性，故该类化合物大多具有生物及药理活性，在医药、农药、有机合成等领域具有广泛的应用。本文总结了邻氨基苯甲酰胺类化合物的合成研究进展，主要介绍了分别以邻氨基苯甲酸、邻氨基苯甲酰卤、邻氨基苯甲酸酯、靛红酸酐、邻卤苯甲酸及其衍生物、喹唑啉酮、苯甲酰胺、苯炔、吲唑盐、N-取代苯胺等为原料的邻氨基苯甲酰胺类化合物合成方法的研究进展概况，并分析了各方法的利弊。最后对该类化合物的合成情况进行了总结并对其发展前景进行了展望。
Cu2Se基“声子液体”类热电材料
何新民, 张婷, 陈飞, 蒋俊
2017, 29 (11): 1357-1365 | DOI: 10.7536/PC170436
出版日期: 2017-11-15
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摘要
热电材料是一类能够实现热能和电能之间直接相互转化的半导体功能材料，在热电制冷和温差发电等领域具有广阔的应用前景。目前，转换效率低是制约热电材料应用的主要原因，因此，如何提高和优化影响转换效率的热电优值是当前研究的主要问题。Cu2Se基“声子液体”类热电材料是一种利用特殊晶体结构获得极低热导率的新型高性能热电材料，Cu2Se在高温时会发生结构性相变，Cu原子变成可自由迁移的类液态Cu离子，通过强烈散射声子来降低材料的晶格热导率，对Cu2Se的研究大大推动了热电领域的发展。本文围绕“声子液体”类热电材料，分析概括了Cu2Se的性质、晶体结构与应用领域，重点阐述了国内外有关Cu2Se基“声子液体”类热电材料的研究成果、制备方法以及性能优化手段，结合目前的研究状况分析并展望了今后“声子液体”类热电材料的发展方向以及提高性能的策略。
四氧化三铁纳米材料的制备与应用
朱脉勇*, 陈齐, 童文杰, 阚加瑞, 盛维琛
2017, 29 (11): 1366-1394 | DOI: 10.7536/PC170559
出版日期: 2017-11-15
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摘要
近年来磁性Fe3O4纳米材料因其独特的物理化学性质如量子尺寸效应、表面界面效应、电学特性以及磁学特性等，而引起了广泛的研究，并在诸多领域（如环境、能源）具有潜在应用前景。本文总结了近年来国内外制备Fe3O4的一些方法，主要包括：沉淀法、热分解法、水热法、微乳液法以及溶胶-凝胶法，同时对各种制备方法的优缺点进行了比较。在应用方面，着眼于Fe3O4良好的磁响应性，综述了Fe3O4纳米材料及其复合物作为吸附剂用于去除废水中的金属离子以及有机污染物；系统总结了Fe3O4在催化中的应用，包括其本身作为催化剂和作为催化剂活性组分（如贵金属纳米粒子、金属氧化物半导体纳米光催化剂、金属有机化合物等）的载体两个方面。另外，本文还介绍了Fe3O4纳米材料在能源存储（锂离子电池和超级电容器）以及生物医药（肿瘤诊疗、固定化酶和免疫分析）等方面的应用。最后，针对目前Fe3O4纳米材料在制备中存在的一些问题进行探讨并对今后的研究方向进行了展望。
抗菌分离膜的构建策略及其发展方向
刘彩锋, 刘中云, 胡云霞
2017, 29 (11): 1395-1406 | DOI: 10.7536/PC170419
出版日期: 2017-11-15
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摘要
膜分离技术具有能耗比较低、可常温运行、适用对象广泛、装置简单、易于自动控制和环境友好等优点，目前已普遍用于污水处理、海水淡化、电子、化工、医药等领域。然而在膜技术工程化应用过程中存在的膜污染问题，尤其是不可逆的微生物污染，严重影响了分离膜分离性能和使用寿命，进而影响分离过程的持续性和经济性。本文从分离膜微生物污染的角度出发，总结归纳微生物污染的形成过程及特点，并针对微生物污染问题，着重论述了国内外抗菌分离膜的研究现状，详细介绍了被动抗黏附型、主动杀伤型及程序式复合型三类抗菌策略，对其制备方法、抗菌机理以及存在问题进行了阐述与分析，在此基础上，进一步探讨了抗菌分离膜的未来发展趋势。
铁基复合材料的制备及其对水中锑的去除
杨昆仑, 周家盛, 吕丹, 孙悦, 楼子墨, 徐新华*
2017, 29 (11): 1407-1421 | DOI: 10.7536/PC170634
出版日期: 2017-11-15
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摘要
水体中重金属污染物锑因为具有较高的积累毒性和致癌性而受到研究者的广泛关注。近年来由于世界范围内的锑污染问题日益严峻，因此急需发展经济高效的锑污染处理技术。纳米Fe0、Fe3O4以及FeMnOx等铁基复合材料凭借其吸附能力强，易分离回收以及安全环保等特点而成为国内外锑污染去除领域的研究热点。本文总结了零价铁和铁氧化物复合材料以及铁基双金属氧化物的制备、改性方法及其对水中污染物锑的去除，重点分析了不同铁基复合材料对Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）的吸附机理，总结了温度、pH、共存离子等外界环境对铁基复合材料吸附性能的影响机制，优选了最佳的吸附条件。最后介绍了现有锑污染去除研究中存在的主要问题，展望了铁基复合材料处理水中锑污染物的重点发展方向。
纳米NCS在电化学能量转换和储存中的制备和应用
朱永明, 姜云鹏, 胡会利*
2017, 29 (11): 1422-1434 | DOI: 10.7536/PC170560
出版日期: 2017-11-15
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摘要
镍-钴双金属硫化物（NiCo2S4）具有典型的AB2O4尖晶石结构，NiCo2S4的电导率比NiCo2O4电导率高两个数量级，在室温下的电导率高达1.25×106S·m-1。此外，NiCo2S4可提供比相应的单组分硫化物更有效的氧化还原反应，由于其独特的纳米结构和电化学性能，具有很大的应用潜力。本文系统地综述了不同结构纳米NiCo2S4的制备及其在电化学能量转换和储存中的应用，介绍了NiCo2S4纳米材料的形貌特征、物化特性以及合成方法。预处理条件、制备方法和生长基体都会对NiCo2S4纳米结构的形貌和性能产生影响，不同纳米结构（如纳米针、纳米线、纳米棒、纳米管、纳米盒、纳米片、纳米板和层次结构）的NiCo2S4可通过多种方法制得（如水热法和溶剂热法、低温合成法、阴离子交换法、蒸气转换法、电沉积方法、共沉淀法和自组装等），其中最常用的是水热和溶剂热法，因为它们成本低、易于处理且适合大规模制造。同时，总结了NiCo2S4纳米材料在电催化、超级电容器和锂离子电池领域中的应用现状；分析和比较其不同纳米结构的制备工艺、方法和应用，希望能促进NiCo2S4纳米材料在电化学能量转换和储存领域的发展；最后提出NiCo2S4纳米材料的发展及应用方向。