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化学进展 2018, No.11 上一期 后一期 返回主页

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2018, 30 (11): 0-0 |
出版日期: 2018-11-15
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摘要
综述
Janus粒子的制备及功能化应用
周婉蓉, 孙巍*, 杨平辉
2018, 30 (11): 1601-1614 | DOI: 10.7536/PC180316
出版日期: 2018-11-15
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摘要
Janus粒子是指表面具有两种或两种以上不同化学组成或性质的不对称粒子，目前Janus粒子的制备方法仍在发展中，同时也逐渐形成了Janus粒子在生物医药、催化、材料以及防污等领域功能化应用的研究重点。本文从Janus粒子制备和应用两个方面方法来介绍Janus粒子的研究进展。制备方法主要包括表面选择性修饰法、晶种生长法、微流控法、嵌段共聚物自组装法和电化学沉积法等。应用方面则着重介绍了Janus粒子在生物医药、界面催化、表面活性剂、复合材料、微米马达和防污等方面的功能化应用，并对Janus粒子未来的发展趋势做了展望。
基于N,S-缩烯酮的杂环合成的研究
丁奇峰, 杨雅琼, 缪文俊, 黄和, 于杨*, 黄菲*
2018, 30 (11): 1615-1623 | DOI: 10.7536/PC180438
出版日期: 2018-11-15
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摘要
N，S-缩烯酮是一类重要的有机合成中间体，其官能团的多样性决定了反应的多样性。N，S-缩烯酮的主要反应有与亲核体的共轭加成、与金属有机试剂的选择性加成、环合（五元环或六元环）、还原和缩合等反应，其在杂环合成中具有非常重要的意义。本文主要综述了N，S-缩烯酮的制备及其在参与合成含氮杂环（吡咯、吲哚、吡啶、嘧啶等）、含氧杂环（呋喃、吡喃等）及在多组分反应中的应用，重点介绍了各类反应的普适性、反应机理或衍生化的研究结果，以更好地认识N，S-缩烯酮分子，并期望通过N，S-缩烯酮实现选择性的合成各类所需的杂环化合物，以促进N，S-缩烯酮在杂环合成中的应用。此外，N，S-缩烯酮合成的杂环化合物大部分具有潜在的生物活性，这将促进其在药物化学及药物合成领域的应用和发展。
电解质在超级电容器中的应用
易锦馨, 霍志鹏, Abdullah M. Asiri, Khalid A. Alamry, 李家星
2018, 30 (11): 1624-1633 | DOI: 10.7536/PC180314
出版日期: 2018-11-15
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摘要
超级电容器作为一种新型储能装置，因充放电快、功率密度高和循环寿命长的优异性能而引起了广泛的关注。电解质作为影响超级电容器性能的关键因素之一，其离子类型与尺寸、电化学窗口及电导率等性质对器件的工作电压、能量密度及循环寿命有着重要影响。针对近年来的研究现状，本文概述了超级电容器的储能原理、性能评估的关键参数及电解质在超级电容器中的应用研究进展。介绍了电解质的分类，包括水系电解质、有机电解质、离子液电解质和氧化还原电解质在内的液态电解质，及包括固态聚合物电解质、无机固态电解质及凝胶聚合物电解质在内的固态/准固态电解质。评述各类电解质的最新研发进展，讨论了电解质性质对超级电容器性能的影响，并阐明了超级电容器电解质的设计和优化方法。最后，分析了制备高性能电解质所面临的困难，并就其未来的研究方向作出了展望。
聚酯酰胺的合成
高晗, 徐军, 胡欣, 朱宁, 郭凯
2018, 30 (11): 1634-1645 | DOI: 10.7536/PC180335
出版日期: 2018-11-15
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摘要
聚（酯酰胺）（PEA）的主链中同时具有酯键和酰胺键，兼具了聚酯（polyester）的生物降解性和相容性以及聚酰胺（polyamide）优异的机械性能，在药物控释、组织工程以及热塑性弹性体等领域应用广泛。缩合聚合是合成聚酯酰胺最初的方法，近年来开环聚合（ROP）成为制备聚酯酰胺的主要策略，本文从环状单体均聚、环状单体共聚、环状单体和线形单体共聚等方面总结了聚酯酰胺合成的研究进展。同时，介绍了基于多组分聚合反应（MCP）的新合成方法，并对聚酯酰胺材料的发展进行了探讨和展望。
二维硫化钼的溶液法制备及其复合材料在光、电催化领域的应用
唐美瑶, 王岩岩, 申赫, 车广波
2018, 30 (11): 1646-1659 | DOI: 10.7536/PC180109
出版日期: 2018-11-15
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摘要
作为二维（2D）过渡金属硫族化合物（TMDs）的成员之一，MoS2因其独特的物理化学性质及在自然界中丰富的含量成为目前研究最广泛的一种半导体。凭借超薄的层状结构和可调控的禁带宽度，单层和多层的二维MoS2纳米材料在众多研究领域都备受关注。基于溶液法的合成工艺（如超声辅助液相剥离和湿化学合成法）有望实现大规模、高产量地制备二维MoS2纳米材料，更重要的是，基于溶液法合成的二维MoS2纳米材料便于作为模板或者载体来制备功能性复合纳米材料，有利于进一步提升其在相关应用中的性能。本文重点介绍了基于溶液制备二维MoS2纳米材料的各种合成方法，同时特别关注了溶液法制备的二维MoS2复合纳米材料及其在光、电催化方面的应用，并展望了溶液法合成二维MoS2及其复合材料的应用前景和挑战。
胰岛封装技术及其在胰岛移植中的应用
韩毅, 董海青, 李胜, 李维达, 李永勇
2018, 30 (11): 1660-1668 | DOI: 10.7536/PC180213
出版日期: 2018-11-15
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摘要
随着全球糖尿病患者人数逐年增长，临床上亟需一种行之有效的糖尿病治疗方案。胰岛移植可通过植入具有正常功能的胰岛以替代患者体内功能受损的胰岛，从而维持正常血糖水平，有望发展为理想的糖尿病治疗方法。然而，胰岛供体资源短缺，且移植后长期服用免疫抑制剂不仅产生诸多不良反应甚至会有致癌风险。以上瓶颈极大限制了胰岛移植的临床应用。采用天然高分子、合成高分子、无机化合物等生物材料对胰岛进行封装，营造免疫隔离微环境，避免宿主免疫细胞与植入胰岛直接接触，可有效抑制免疫排斥反应。免疫隔离的同时，胰岛的封装不影响胰岛素、葡萄糖、氧气等胰岛必需或输出关键分子的交换，同时确保移植胰岛的正常生理活性及精准控制血糖水平的能力。本文综述了胰岛封装的研究现状，常用材料及设计策略，并初步展望其应用前景。
多功能脂质体递药系统
汤洁, 刘仁发, 戴志飞*
2018, 30 (11): 1669-1680 | DOI: 10.7536/PC180205
出版日期: 2018-11-15
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摘要
脂质体是第一种成功进入临床应用，也是目前进入临床应用最多的一类纳米递药体系，将药物装载于脂质体中可以实现降低非特异性吸收、提高靶组织的富集量、降低副作用等目的。但是当前的脂质体技术仍然存在着诸多缺陷，例如载药量低以及靶向效果差等。新的脂质体载药技术的发展使得脂质体的载药量和包封率有了很大的提升。将热、激光、超声、离子辐射等外源物理刺激与脂质体药物结合可以提高脂质体药物在肿瘤的富集量，同时调节药物的释放。脂质体独特的核壳结构使得脂质体可以同时装载多种药物从而实现联合给药，通过合理设计脂质体纳米材料的结构不仅能够实现多种药物的递送，还能够实现药物的程序性释放。脂质体不仅能够装载治疗性药物，还能装载具有造影功能的组分，从而实现对治疗过程的影像监控。本文将主要介绍近五年在脂质体的载药方法、靶向给药、药物控释、联合给药、影像可视化等方面的一些重要进展。
锂硫电池中的石墨烯掺杂
杨蓉, 李兰, 任冰, 陈丹, 陈利萍, 燕映霖
2018, 30 (11): 1681-1691 | DOI: 10.7536/PC180216
出版日期: 2018-11-15
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摘要
锂硫电池是以锂为负极，单质硫为正极的二次电池，具有高达1675 mA·h/g的比容量及2600 W·h/kg的比能量密度。理论上讲，相较于现有的锂离子电池，锂硫电池可使容量扩展5倍，这使其成为最有前景的锂离子电池。由于硫正极的绝缘性以及充放电过程中活性物质易溶于电解液，导致其可实现的能量密度远低于理论值。异原子掺杂石墨烯因具有优异的导电性，且对多硫化锂（LiPS）具有强的吸附作用而被广泛应用于锂硫电池，有效缓解了"穿梭效应"，提高了电池的循环稳定性。本文主要从单原子掺杂、双原子掺杂两方面综述了异原子（如N，P，S，B）掺杂石墨烯在锂硫电池领域的研究现状，详细分析了其应用于锂硫电池的作用机理，并从掺杂量、掺杂形式、掺杂位置等方面对电池性能的提升进行了梳理和展望。
聚醚醚酮在骨移植中的应用
马静, 唐斌*
2018, 30 (11): 1692-1700 | DOI: 10.7536/PC180432
出版日期: 2018-11-15
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摘要
聚醚醚酮诸多的优点（优良的机械性能、耐磨性能、耐化学性、良好的生物相容性、与人体骨接近的弹性模量、射线可透性、易加工及可重复消毒等）使其在骨科种植体的应用研究中成为替代不锈钢、钛合金、超高分子量聚乙烯等候选材料之一，但是，聚醚醚酮的生物惰性限制了其临床应用。为了获得良好的骨种植界面，通过在聚醚醚酮材料中制备孔隙结构，复合生物活性陶瓷和增强纤维等方法，使聚醚醚酮及其复合材料从生物惰性转变为生物活性。本文归纳了多孔聚醚醚酮、聚醚醚酮基二元复合材料和聚醚醚酮基三元复合材料的生物力学和生物活性的变化及其潜在的临床应用，为获得生物力学与人体骨相近且生物活性、生物相容性、生物安全性均优良的以聚醚醚酮为基体的骨移植材料提供理论依据，促进聚醚醚酮及其复合材料在骨移植中的广泛应用。
电化学石英晶体微天平的应用
魏晓妍, 王刚*, 李岸峰, 权一舟, 陈金伟, 王瑞林*
2018, 30 (11): 1701-1721 | DOI: 10.7536/PC180132
出版日期: 2018-11-15
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摘要
电化学石英晶体微天平（EQCM）即石英晶体微天平（QCM）与电化学检测相结合的测试技术。电化学石英晶体微天平以其简单、快速，可以在纳克级水平上对活性物质在石英晶振片上发生的沉积、吸附或溶解等过程进行动态检测等优势而成为表界面反应研究的有效手段之一。由于EQCM测试技术为原位测试方法，可以实现在线实时监测，利用其高精度和高灵敏度可以进一步对表界面上发生反应的过程及深层次的机理进行分析。本文就EQCM在电化学、生物医学及油田化学等领域以及研究机理及动力学等方面的应用进行了总结阐述，提出了EQCM的研究新方向以及发展中面临的问题。
海藻酸盐复合凝胶吸附材料的合成及其在水处理中的应用
姚温浩, 于飞, 马杰
2018, 30 (11): 1722-1733 | DOI: 10.7536/PC171112
出版日期: 2018-11-15
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摘要
海藻酸钠是一种天然多糖，因其成凝胶条件及工艺简单，并具有生物安全性和生物相容性等特点，受到广泛关注。通过和其他物质复合，可进一步改善和丰富海藻酸钠凝胶的性能，拓宽其在水处理中应用前景。本文主要综述了海藻酸盐复合凝胶发展现状及其结构特点、理化性质和吸附特性，总结和归纳了海藻酸盐复合凝胶的分类和制备方法等，并深入对比和分析了海藻酸盐复合凝胶作为吸附剂在水处理中的研究进展和存在的问题，并对其后续研究和应用进行展望。
脂质体类药物载体的微流控制备
何天稀, 梁琼麟, 王九, 罗国安
2018, 30 (11): 1734-1748 | DOI: 10.7536/PC170832
出版日期: 2018-11-15
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摘要
脂质体在药物输送、人造细胞等许多领域有着巨大的应用前景。作为药物载体，脂质体可以保护药物、提高药效、减小药物对机体的毒性、使药物具有靶向性，因此发展或改进脂质体制备方法有着重要的意义。然而，传统的脂质体制备存在耗时长、设备贵、制备条件易变、前后处理步骤多、粒径不均一以及难重复等问题，基于此，脂质体的微流控制备技术逐渐发展起来。研究表明微流控技术在脂质体制备方面有着独特的优势，包括精确地控制脂质体的大小和尺寸分布。本文综述了近年来基于微流控技术的几种脂质体制备方法的研究进展，并对比了几种方法制备的脂质体的性质；进一步分析和探讨了当前微流控技术制备脂质体存在的问题，并展望了其发展趋势和方向。
分子印迹型二氧化钛及其复合材料的合成和应用
管杰, 孙玲娜, 徐琴*, 胡效亚*
2018, 30 (11): 1749-1760 | DOI: 10.7536/PC180118
出版日期: 2018-11-15
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摘要
分子印迹技术是将分子设计、大分子合成、分子识别、生物模拟以及生物工程等技术的优点结合起来发展而成的一种新兴跨学科方法，所形成的分子印迹聚合物亲合性好、选择性和稳定性高。二氧化钛及其复合材料价格低廉、安全高效、绿色环保、光催化活性高，被广泛应用于光催化、光电转换等领域。二氧化钛及其复合材料形成的分子印迹聚合物稳定性高，光催化活性好，并且具有良好的选择性，能对低浓度、高毒性污染物进行选择性富集及光催化降解，拓宽了其应用范围。本文综述了近二十年来分子印迹型二氧化钛及其复合材料的制备方法及其在光催化降解、传感器构建以及其他领域的应用概况，并进行展望。
自组装多级结构在锂离子电池中的应用
赵云, 金玉红, 王莉, 田光宇, 何向明
2018, 30 (11): 1761-1769 | DOI: 10.7536/PC171129
出版日期: 2018-11-15
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摘要
锂离子电池作为比能量最高的二次电池，在可持续能源领域扮演越来越重要的角色。为寻求下一代更高性能的锂离子电池，人们在探索许多高比容量电极材料。然而，这些材料通常具有锂化前后体积变化大、电极阻抗大等缺点，需要制备成纳米结构才能够获得较好的电化学储锂性能。而纳米结构具有比表面积高、振实密度低等缺点，导致电池的首次库仑效率低、循环寿命短和比能量低。将纳米材料组装成多级结构能够有效地降低整体的比表面积、从而限制固体界面膜形成对锂的消耗量，提高首次库仑效率；与纳米颗粒的无序堆积相比，多级结构材料往往具有较高的堆积密度和接触面积，进而提高电池的能量密度。本文主要介绍锂离子电池中多级结构的制备及其在锂离子电池中的应用：制备方面主要介绍了溶剂热法、乳液法、喷雾干燥法和模板法，以及相关参数对最终多级结构的影响；在应用方面，主要针对不同多级结构材料以提高锂离子电池性能为主线进行综述。
金属有机框架材料在质子交换膜燃料电池中的潜在应用
梁茜, 王诚, 雷一杰, 刘亚迪, 赵波, 刘锋
2018, 30 (11): 1770-1783 | DOI: 10.7536/PC171239
出版日期: 2018-11-15
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摘要
金属有机框架亦称作多孔配位网状结构，是一种多孔晶态材料，具有结构可设计、孔壁可功能化修饰、高度晶态化、比表面积大及优良的导电性等诸多优点，使其在能源转换及储存方面备受关注。本文详细介绍了新型金属有机框架质子导体及电催化剂在燃料电池方面的相关研究；综述了国内外近年来在金属有机框架质子交换膜和氧还原电催化领域所取得的一些重要进展，例如金属有机框架质子交换膜电导率可高达1.82 S·cm-1（70℃，90% RH），金属有机框架电催化剂作为阴极在膜电极测试中可产生0.91 W·cm-2（0.6 V）的峰值功率密度；并指出了金属有机框架在质子交换膜和电催化剂研究中存在的问题，这为今后开发高电导性质子交换膜和高催化活性电催化提供了新思路。
抗TB活性化合物的研究
代天志, 孙德群
2018, 30 (11): 1784-1802 | DOI: 10.7536/PC180110
出版日期: 2018-11-15
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摘要
结核病（tuberculosis，TB）是由结核分枝杆菌（mycobacterium tuberculosis，MTB）引起的一种缓慢性致死疾病。虽然目前结核病在发达国家发病率较低，但在发展中国家仍然是高发的重大传染性疾病。基于此种状况，寻找新的活性化合物或对现有药物分子进行改进，成为当下开发抗TB新药的热点。目前，在研的化合物包括喹啉类、喹诺酮类、咪唑类、苯并噻嗪酮类、唑烷酮类以及天然产物等，其中喹啉类化合物依然是重要研究对象。这些化合物大多数具有低微摩尔的体外抗结核活性，最有可能对体内药物敏感菌株或耐药菌株有效。本文详细介绍了2014~2017年间抗结核化合物的研究现状，就其化学结构特点、抗结核活性、构效关系和安全性等方面进行综述，并展望了该领域今后的发展方向。