化学通报杂志

化学通报杂志2023年第10期

• 3D打印MXene气凝胶基微型超级电容器技术与材料研究进展

  崔苗苗,宋安宁,钱阿妞

  微型超级电容器(Micro-supercapacitors,MSCs)作为便携、可穿戴、可植入的微型能量存储单元,因高功率密度、瞬间充放电及长循环寿命的优势,在柔性微型电化学储能技术中取得了快速发展。MXene基气凝胶材料因其三维多孔网状结构、优越导电性、亲水性等优势,能够缩短离子传输路径与提高电荷转移效率,在构建柔性MSCs中发挥重要作用,如活性电极材料、柔性导电集流体、油墨印刷等。然而,开发低价、高效、高性能的柔性MSCs器件仍面临诸多挑战。三维(3D)打印能够构建几何形状复杂的3D结构,制造不同尺寸和形状的微型储能器件。为了优化其电化学性能,分别对3D打印技术分类及其最新进展、可打印MXenes材料的设计原理研究进行了综述,总结了它们在与可穿戴电子设备集成MSCs设备中的应用。并对MXenes材料在解决3D打印MSCs的挑战性问题与发展前景做出展望。

• 气体分离用MOF基混合基质膜的界面构建策略

  贾妍,刘鹏霄,皮行健,张瑛

  混合基质膜结合多孔填料优异的气体分离性能和聚合物材料良好的加工性能,被认为是最具有应用前景的一种气体分离膜材料。金属-有机框架材料(MOF)由于具有高比表面积和孔隙率、可调节的孔径以及可修饰的表面性能,成为制备混合基质膜的重要多孔材料。本文针对MOF基混合基质膜制备中所面临的主要挑战,聚焦于MOF和聚合物界面缺陷问题,分析了界面缺陷的产生原因及其对性能的影响,重点阐述了改善MOF填料和聚合物基质界面相容性的策略,以期为制备具有良好的界面形态和优异的气体分离性能的混合基质膜提供借鉴思路。

• 纳米TiO2光催化剂改性研究进展

  杜瑞成,王小玉,李燕,王霆,王亮,杨述燕

  TiO2光催化活性高，化学稳定性好，绿色环保及价廉等特点，在污水处理、有机污染物降解、催化制氢、抗菌抗癌及自清洁等方面有巨大的应用前景。然而TiO2半导体禁带宽，光谱范围小，光量子效率低等问题限制了其光催化性能。文章综述了TiO2光催化剂优化改性的研究进展，系统分析了TiO2半导体的结构特征与作用机理，以及TiO2光催化过程的影响因素，着重介绍了TiO2光催化剂多元优化改性方法的优势及不足，最后对未来发展新型TiO2基光催化剂提出了建议。

• CdS基光催化材料的研究进展

  张乾坤,梁海欧,白 杰,李春萍

  CdS因其具有较窄的带隙宽度、合适的能带位置和宽范围的可见光吸收等特点被广泛应用于可见光催化领域，然而CdS材料应用于实际生产仍然十分困难，纯的CdS光生载流子复合快、活性位点少、光腐蚀严重等问题亟待解决。本文总结了近几年具有优异光催化性能的CdS基复合材料设计案例，阐述了催化剂改性的原理，主要以加速电荷转移、提升电荷分离效率、产生更多的光生载流子为改性策略，并结合实际研究着重分类讨论了设计不同种类的异质结（如p-n型异质结、肖特基结、Z型异质结）、构建同质结和缺陷工程等手段应用于CdS基光催化剂的改性。最后对未来CdS基光催化剂的研究方向和可能面临的挑战做出了展望，以期望CdS基光催化剂广泛应用于实际生产生活中。

• 均相催化体系对CO2与环氧化物耦合反应的研究进展

  刘方旺,高庆平,步红红,张佳佳,韩 艺,江津河

  二氧化碳(CO2)是造成温室效应的主要因素,同时也是集储量丰富、无毒和可再生等优点的C1资源。其与环氧化物的耦合反应具有高的原子经济性,产物环状碳酸酯作为高极性、低挥发性和良好生物降解性溶剂,可广泛应用于萃取剂、医药中间体和聚合物单体等研究方向。本文首先对CO2与环氧化物耦合反应发生的机理进行了分析,然后鉴于均相催化体系易制备、高活性等优点,重点从设计思路、催化参数、催化效率等方面,系统综述了催化该耦合反应的不同均相催化体系。最后,总结了为实现均相催化体系可长久发展所必须逾越的阻碍和后续研究方向,希望能够为探索新型、高催化性能的催化体系提供一定的参考价值。

• 镁金属有机框架材料应用研究进展

  保玉婷,孙赞,李海朝

  镁金属有机框架材料（Mg-MOFs）作为一类高比表面积、结构可设计的多孔功能材料，有其独特的优势，其应用涉及到诸多领域，为镁资源的开发利用开拓了新领域，近年来受到了广大科研工作者的关注。本文阐述了Mg-MOFs在气体吸附与分离、电极材料、荧光传感、催化、染料吸附、药物传递六个方面的应用，提出了Mg-MOFs今后研究重点，并展望了其应用前景。

• 核磁共振-光学成像双模态探针研究进展

  赵相平,何杰芳

  癌症是致人死亡的一大诱因,但癌症早期瘤体积微小,常规的身体检查和影像学检查难以发现。近年来,探针对癌症的精确检测能力被广泛关注。本综述就目前研究的超顺磁性氧化铁纳米颗粒、钆类螯合物或锰氧化物纳米颗粒作为核磁共振成像部分的MRI-OI双模态探针,对合成探针的所用材料进行了综述,并在一定程度上关注了探针的靶向性、成像能力等。目前,MRI-OI双模态探针的发展的难点在于所设计的大部分探针都具有一定的局限性,难以完全满足临床要求。

• 核酸适配体-目标物的相互作用机理研究与生化传感应用

  廖妤萌,柴丹倪,刘伯实,方雨婷,张迪,刘睿

  核酸适配体是一种单链寡聚核苷酸,可通过氢键、静电作用等次级键力与其目标物发生特异性结合,在生化传感检测等领域拥有良好的应用前景。然而当前对核酸适配体与其目标物相互作用机理的研究较为缺乏,成为限制核酸适配体相关领域的基础与应用研究的瓶颈。本文系统综述了核酸适配体与目标物相互作用机理的研究内容,并着重介绍了相关研究方法的原理与应用,包括等温滴定量热、微量热泳动、毛细管电泳、圆二色光谱、表面等离子共振、石英晶体微天平、原子力显微镜、分子对接与分子动力学等。而后,总结了基于核酸适配体-目标物相互作用机理的生化传感检测策略设计的方法与依据。最后,对核酸适配体-目标物相互作用机理研究的挑战与前景进行了展望。

• 智能水凝胶在生物医学领域中的研究进展

  杨宁文,何星,唐寅

  水凝胶是最常用的生物材料之一。它们在化学和结构上的多样性使其能够在广泛的场景中使用，目前水凝胶材料在生物医药领域主要用于药物输送、癌症治疗和伤口愈合等。聚合物网络是水凝胶的核心组成部分，赋予水凝胶最独特的功能和性质。在分子层面上可以控制水凝胶的连接方式和聚合物的网络结构。因此，在材料研发的初期，了解聚合物网络的连接方式、结构、功能和特性，选择合适的聚合物对于制备特定功能的水凝胶至关重要。本文首先概述了水凝胶的凝胶机理和影响凝胶的因素，在分子层面上可以控制聚合物网络的形成，从而制备临床上需要的水凝胶。最后介绍了水凝胶在临床医学上的应用，展望了水凝胶材料的未来发展趋势。

• 壳聚糖及其衍生物作为疫苗佐剂的研究进展

  吴延,金政,赵凯

  疫苗佐剂能够增强机体对抗原的免疫应答反应或改变免疫应答反应类型,延长疫苗在体内作用时间,提高疫苗效力。壳聚糖能有效地将疫苗递送到靶抗原递呈细胞或组织,激活抗原提呈细胞,诱导产生免疫应答,促进Th1/Th2应答反应的平衡,因此,壳聚糖作为疫苗佐剂具有一定的潜力。为了解决壳聚糖在中性和碱性溶液中溶解性差,以及进一步提高其黏膜黏附性和靶向性等问题,通过对壳聚糖进行化学改性,生成一系列壳聚糖衍生物,提高其佐剂性能。本论文就近年来有关壳聚糖及其衍生物作为疫苗佐剂和递送系统在疫苗中的应用进行了综述,总结并提出了壳聚糖及其衍生物在疫苗佐剂应用领域所面临的问题以及其未来的发展方向,使读者对其有全面的了解。

• 槲皮素酯类衍生物研究进展

  冯爽,周敬,冯亚莉,翟广玉

  健康生活方式特别强调食物质量,多酚在这方面发挥了关键作用。槲皮素是一种天然多酚,是多种植物性食品中发现最丰富的类黄酮类化合物之一。槲皮素是天然的抗氧化剂,可以保护细胞免受自由基造成的损害。槲皮素是一种亲脂性化合物,能够穿过细胞膜,可调节众多与疾病进展、化学预防有关的细胞内和细胞外信号通路。槲皮素具有广泛的药理活性,抗炎、抗菌、抗癌和预防心脑血管疾病,但是它低溶解度和生物利用度限制了在临床上的应用。对槲皮素的结构进行优化修饰获得了溶解性能好、生物利用度高、活性明显改善、抗癌活性增强的槲皮素衍生物。综述了近年来槲皮素酯衍生物的研究进展,为槲皮素衍生物的进一步开发提供参考。

• 聚四氟乙烯膜分离技术在含油废水处理中的应用进展

  周亮,杨井路,汪慧杰,彭路遥,朱腾义

  世界生态环境逐渐恶化，为保护生态环境，含油废水的无害化处理排放成为保护生态环境的必要做法。膜处理技术作为20世纪最具发展前景的污水处理技术之一，具备低能耗，分离效率高等特点。聚四氟乙烯薄膜（PTFE）膜由于其具有的极高化学稳定性、良好的力学性能、过滤速度高、使用寿命长等特点，被广泛应用于水处理领域。为此本文概述膜分离原理，结合膜本身特点和改性方法，重点对PTFE膜及其改性膜在含油废水中的应用进行综述，并探讨了PTFE膜在应用过程中亟待解决的问题，为PTFE膜及其改性膜在水处理中的应用提供技术和理论支持。

• 界面法制备三嗪取代石墨炔及其储钠性能研究

  何珺

  以三乙炔基取代三嗪为反应前体，以醋酸铜为催化剂，研究了三嗪取代石墨炔（T-GDY）的两相合成方法，并对其储钠性能进行了研究。该方法所用反应前体能够在水和有机相的两相界面处与催化剂接触从而高选择性反应并生成T-GDY。所制备的T-GDY具有大量的活性异原子中心和均匀孔道构造，能够为钠离子提供大量的存储位点和传输通道。基于T-GDY的钠离子电池在100 mA g-1的电流密度下表现出了550 mA h g-1高比容量，在2000 mA g-1的电流密度下循环1000圈，仍有95%的容量保持率，展现出良好的储钠应用前景。此外，该合成方法还具有温和的反应条件、催化剂廉价、操作简便等优势，为石墨炔类衍生物的制备和性质研究提供了一种可行的研究方向。

• 一种水飞蓟宾恶唑衍生物的合成及体外抗肿瘤活性研究

  霍荣迪,赵风菊,刘家越,李学城,孟艳秋

  水飞蓟宾多作为保肝药使用，近年来因其在抗肿瘤方面显示的良好潜力而备受关注。为提高水飞蓟宾的抗肿瘤活性，以天然产物水飞蓟宾为先导化合物，合成一系列水飞蓟宾衍生物，其化学结构经1H NMR、13C NMR、MS确证。采用MTT法测试目标化合物对人乳腺癌细胞(MCF-7)和人胃癌细胞(SGC-7901)的体外抗肿瘤活性；并运用分子对接的方法分析目标化合物与HER2靶点的作用方式。结果表明，目标化合物对两种癌细胞的抑制率均优于水飞蓟宾，其中衍生物Ⅱ3和Ⅱ9与阳性对照药拉帕替尼和阿法替尼抑制作用相当，衍生物Ⅱ3和Ⅱ9能与HER2靶蛋白周围的氨基酸残基通过氢键紧密结合。本研究可为新型抗肿瘤药物的研发提供参考。

• 含1,3,4-噁二唑的喹啉衍生物的合成、抗AChE活性及分子对接研究

  张敏杰,陈贵芬,陈娅芳,於祥,杨武德

  为研发新型乙酰胆碱酯酶抑制剂，本文通过碘介导环化反应合成了一系列含1,3,4-噁二唑的喹啉衍生物，并通过熔点和核磁共振确定了其结构。在1 μmol/mL浓度下，对这些衍生物抗乙酰胆碱酯酶活性进行了初步的生物测定。结果表明，化合物4b和4j具有中等的抑制活性，抑制率分别为79.18%和78.46%。初步的构效关系表明，在目标化合物的1,3,4-噁二唑环上引入杂环可以其提高其活性。分子对接研究表明，化合物4b和4j和乙酰胆碱酯酶的催化活性中心部位显著结合。

• 各类化学反应的标准平衡常数表达式

  侯文华

  本文介绍从各类物质的化学势表达式出发,先得到各类化学反应的等温式,然后依据化学反应平衡条件和标准平衡常数的定义,系统而又完整地导出各类化学反应的标准平衡常数表达式。