化学通报杂志

化学通报杂志2023年第11期

• 硅溶胶改性及其应用研究进展

  栗嘉琪,刘丹,雷家珩

  二氧化硅（SiO2）在自然界中通常为晶态，而以溶胶-凝胶、水热、模板剂等方法人备的二氧化硅纳米颗粒（SiO2 NPs）通常为无定型态。无定型SiO2 NPs广泛应用于航空航天、催化剂载体、靶向送药、催化剂载体等众多高端领域。虽然生产SiO2 NPs的方法很多，但制备结构、形貌简单的SiO2 NPs的主要生产方式为离子交换法、硅醇盐水解法、单质硅粉水解法，通过上述方法可制备粒径在10-800 nm的单分散SiO2 NPs，同时可根据生产条件控制粒子的单分散性与粒径大小。目前，寻找一种成本低廉且成品单分散性好、粒径可控的生产方法成为目前研究的热点。本文简介了SiO2 NPs的结构形貌基础性质、生产方法和最佳合成条件，总结了各方法的优缺点与适用领域。文章后半段介绍了近年来SiO2 NPs的改性与应用，最后在此基础上就合成硅溶胶存在的挑战与未来需要解决的问题进行了展望。

• 二维材料电催化剂的构建及其CO2还原应用的研究进展

  刘可,杨雪,张天景,王春,杨贵屏,杨万亮,安燕

  近年来,随着温室效应即全球变暖引发的环境问题越来越严峻,因此,CO2转化与再生引起了科学界的广泛关注,其中备受关注的是电催化CO2还原。而二维材料电催化剂可以将CO2还原为高附加值的多碳化合物,但催化剂的合成设计以及理论研究有待更多的研究。从发现石墨烯开始,二维材料的其他超薄层状结构的广泛研究逐渐出现。本文重点综述了石墨烯、MXenes、金属氧化物、二维MOFs和过渡金属硫族化合物等二维材料的构建以及其CO2还原电催化技术应用方面的最新进展,并简要的介绍了二维材料的分类和制备方法。讨论了电催化CO2还原的基本原理以及反应途径。指出了二维材料电催化剂面临的机遇和挑战,旨在对二维材料电催化剂的合成以及应用提供一些新的思路。

• 反尖晶石结构的Mg2SnO4系长余辉材料的研究进展及应用

  李金贵,吴昊天,郭晨曦,何齐升,牛凤延,王 岳,雷伟岩,李佳双,沈毅

  Mg2SnO4具有典型的反尖晶石结构，由于存在大量缺陷，非常适合作为长余辉材料的基质材料，而且其成本低，结构稳定光学性能优异，应用前景非常广泛。通过在反尖晶石结构的Mg2SnO4材料中掺杂不同离子可以制备出不同性质的长余辉材料。本文主要介绍了Mg2SnO4系长余辉材料的常用的制备工艺方法和发光机理，从离子掺杂的角度分析其性能，并对反尖晶石结构的Mg2SnO4系长余辉材料在防伪、信息存储、成像等方面的应用现状进行了综述和展望。

• RGO-TiO2光催化剂的研究进展

  张慧琴,郭月滨,陈艳梅,张燕辉

  还原氧化石墨烯-TiO2（RGO-TiO2）复合材料被合成以来，其应用不断被拓展。以RGO-TiO2作为光催化剂时，发现RGO可以作为电子储存体和光敏剂，从而提高TiO2的光催化活性。在此，从RGO-TiO2的设计出发，综述其在光催化过程中RGO的作用，以及制备复合材料中氧化石墨烯（GO）的作用。期望研究工作者通过设计高效光催化剂，从而减少环境污染和改变能源使用结构。

• 黄铜矿CuFeS2及其复合材料在电化学储能领域的研究进展

  兰婉莹,李赫

  CuFeS2是一种具有特殊金色光泽的天然矿物,具有四方结构,其中Fe、Cu离子与晶格中的硫形成四面体配位,相较于其他硫化物和其相对应的氧化物,CuFeS2具有较高的电导率和优异的电化学性能,且拥有成本低廉、存在天然矿物且自然储量丰富、无毒等优势,使其拥有应用于电化学储能体系电极材料的潜能。本文详细介绍了CuFeS2的物理化学性质、几种简单的不同形貌的合成方法以及其作为电化学储能电极材料方面的研究,并针对目前的研究成果做出总结,对CuFeS2材料未来研究方向进行了展望。

• 基于质谱技术识别脂质双键位置的研究进展

  杨文雯,张小平,张兴磊,丁健桦

  脂质在能量贮存和信号传递方面发挥着巨大作用,同时还是生物膜的主要组成成分。不饱和脂质双键位置不同,生理学意义和生物学功能会有很大差异,因此脂质双键位置的识别至关重要。质谱(MS)具有灵敏快速、准确度高等优势,已成为脂质结构研究的重要方法。近年来,不同原理的电离技术与选择性衍生反应迅速发展起来,与质谱相结合已广泛应用于多种脂质双键位置的识别。本文主要对这些新型质谱技术进行总结,并展望了其未来发展趋势。

• 呋喃[2,3-b]喹啉衍生物的合成及其生物活性研究进展

  汪明帆,翟伯超,雷淑鑫,杨锐

  呋喃[2,3-b]喹啉骨架作为目前发现数目最为庞大的一类天然呋喃喹啉结构，因其丰富的结构与良好的生物活性，吸引了大量研究者的关注。近年来，不仅许多新的天然呋喃[2,3-b]喹啉不断从自然界中被发现，而且基于生物活性研究的衍生物制备也得到蓬勃发展。为了充分利用这一宝贵天然资源，为活性天然产物的结构改造提供一定指导与参考，本文对近二十年来呋喃[2,3-b]喹啉衍生物的合成以及相关生物活性研究进行了总结，并展望其前景。

• 土壤中多环芳烃修复技术的研究进展

  蔡冬清,程若瑶,叶静宏,姚 夏,过民雪,许 贺,王冬芳

  近年来我国的土壤污染问题日益严重,严重危害着人类的生活环境与身体健康,而其中主要的有机污染物之一为多环芳烃(PAHs)。PAHs作为一种持久性有机污染物在全球范围内广泛存在,其主要污染来源于人为因素。由于PAHs复杂的杂环芳环结构、较强的疏水性和较高的热稳定性等,使其在土壤中不易自然降解因而具有较高的持久性。本文综述PAHs的主要污染来源、暴露途径及其对人体的危害,并从物理、化学和生物三个方面简要介绍土壤中PAHs的修复方法,并分析每种方法的优势以及面临的挑战,同时新兴的修复技术结合三种修复技术的优点,具有更好的修复效果和应用前景,但仍存在着一些亟待研究的问题。本文以期为土壤中PAHs的修复提供借鉴,并为今后的研究方向提供新的思路。

• 多荧光光纤传感器及其在混合溶剂检测中的应用

  王 玲,戴成虎,尹百鹏,张 闯,陈姝敏

  微纳光纤与其他微纳结构的集成可以拓展荧光光纤传感器检测范围和集成度,是光纤传感领域的研究热点。目前,国际上关于荧光光纤传感器这一领域的研究还处于单一检测物荧光响应的阶段,对多检测物的多通道荧光响应仍存在很大挑战。本文结合微纳光纤的光波导性能以及有机荧光材料的光功能特性,制备了能够同时激发和收集多种荧光的微纳光纤,并将之应用于高性能荧光光纤传感器的制备。通过选用不同荧光波长的有机材料与凝胶掺杂,制备了多荧光发射的光纤涂层材料,可控构筑了多组分荧光检测剂掺杂凝胶涂层。利用荧光光谱结合色度图分析,确定检测物与色坐标的关系,实现了多检测物的多通道荧光响应,为实现多荧光光纤传感器的可控构筑提供了有益的借鉴和指导意义。

• 氮氧自由基三氮唑糖苷衍生物的设计、合成、结构表征与抗缺氧活性评价

  达清越,崔喆,马慧萍,景临林

  氮氧自由基HPN作为一种新型的自由基清除剂，具有良好的抗缺氧活性。为了改善HPN的溶解性和抗缺氧活性，本项目根据活性基团拼接原理，合成了一系列糖基化三氮唑HPN衍生物。首先以乙腈为溶剂、碳酸钾为碱，HPN与1-溴丙炔反应将炔丙基引入HPN分子中，然后在CuI/DIPEA催化下和乙酰叠氮糖发生1,3-偶极环加成反应合成乙酰糖基化三氮唑HPN衍生物（2a~2e），最后在CH3ONa/CH3OH条件下脱除乙酰基得到5个糖基化三氮唑HPN衍生物（3a~3e）。化合物3a~3e产率均在80%以上，化学结构经过红外光谱（IR）、电子顺磁共振（EPR）、质谱（MS）和元素分析（EA）确证。通过常压密闭缺氧实验和急性减压耐受实验考察化合物的抗缺氧活性，结果表明：化合物3a~3e均可以延长常压密闭缺氧小鼠的生存时间，降低急性减压小鼠的死亡率。化合物3a~3e合成方法简便，反应条件温和、产率较高，其中化合物3a~3d的水溶性明显增加，同时表现出类似或者优于HPN的抗缺氧活性。

• 靶向VEGFR受体抑制剂齐墩果酸衍生物的合成及初步抗肿瘤活性研究

  黄美琪,李晋明,孟贝贝,王芷琦,孟艳秋

  以天然产物齐墩果酸为母体,设计合成齐墩果酸衍生物,采用计算机辅助药物设计,对C-3、C-28位结构改造,设计合成12个未见文献报道的靶向VEGFR受体抑制剂; 采用噻唑蓝(MTT)法,用人肝癌细胞(HepG2)和乳腺癌细胞(MCF-7)对其进行初步体外抗肿瘤活性筛选;其结构经1H-NMR、13C-NMR谱确证。活性测试得出化合物I7、II1与阳性对照药相比有较强抑制作用,其抗肿瘤活性高于母体OA,分子对接结果显示I7和II1 与 VEGFR 受体具有较好的结合能力,值得进一步研究。

• 棒状纳米氧化锆改性榛壳活性碳的制备及对碘海醇的吸附去除

  李大武＊,张江华,李燕红

  碘海醇作为一种诊断类药物,具有持久污染性,已成为新兴污染物之一。本文采用热解法将棒状纳米氧化锆有效地沉积在榛壳活性炭上,制备了棒状纳米氧化锆改性榛壳活性碳复合材料(ZrO2/AC),表征了其形貌和结构,研究了其吸附碘海醇的性能。结果表明,复合材料ZrO2/AC能在pH为3-10最有效的吸附碘海醇,40 min后达到吸附平衡；高温有利于ZrO2/AC吸附碘海醇；在20 ℃下,ZrO2/AC对碘海醇的吸附容量为180.2 mg/g；ZrO2/AC对碘海醇的吸附符合Langmuir和准二级动力学方程。

• 球形微米镍颗粒的液相体系制备及应用

  徐秀凤,刘健,谢蒙蒙,党蕊,王珊

  本研究采用液相还原法,选用六水合硫酸镍为镍源,水合肼为还原剂,在封端剂聚乙烯吡咯烷酮的辅助下,制备得到球形微米镍颗粒。所制备的球形微米镍颗粒粒径约为3 μm,粒径分布均匀,表面粗糙度较低。为了获得球形微米镍颗粒的最优工艺方案,分别探究了PVP浓度、氢氧化钠和水合肼用量及反应温度等工艺参数对产物形貌的影响。研究发现,PVP能够有效控制镍原子的排布和沉积,NaOH可调节反应的pH值,确保水合肼持续还原Ni2+,温度会影响体系的还原反应速率。结果表明：当反应体系使用的PVP浓度为0.5 M、NaOH用量为2.5 mL、水合肼用量为5 mL时,在 60 ℃下水浴反应可获得表面粗糙度低的球形微米镍颗粒,其电导率为5×105 S.m-1,饱和磁化强度为49.34 emu.g-1。通过添加去离子水、异丙醇和羧甲基纤维素的混合溶液,将球形微米镍颗粒配制成25 wt%的导电油墨,并在纸基表面绘制导电线路,经测试该线路的电导率为1.28×103 S.m-1,此电路在弯折条件下,呈现出良好的工作稳定性。

• 氯化锂活化制备活性炭及吸附锂离子性能研究

  杨佳音,张兴萍,李海朝

  采用化学活化法，用猪血粉为前驱体和新型活化剂氯化锂活化制备锂离子活性炭（LB-AC）并进行吸附锂离子研究。用氯化锂对猪血粉进行活化后我们得到比表面积为695 m2?g-1，总孔体积为0.3 cm3?g-1的LB-AC。通过扫描电子显微镜、元素分析、X 射线衍射分析和红外光谱分析等分析手段对LB-AC表面形貌和表面基团进行表征。吸附?解吸实验结果表明，随着温度升高，锂离子的吸附容量随之增加，表明LB-AC对锂离子的吸附是一种吸热反应。当温度增加至35 ℃和45 ℃时，其吸附容量分别增加至1.41 mg?g-1和1.52 mg?g-1。锂离子的初始浓度增加，吸附容量也增加。锂的脱附随着盐酸浓度的升高而增加。LB-AC对锂离子的选择性很高，且吸附剂在碱性环境下吸附容量更高，在酸性环境下基本不吸附。

• 吸附氢气后的钯团簇在氧化亚铜表面上的稳定性研究

  李志斌,王红涛

  为了探究吸附H2后的Pdn团簇在Cu2O（111）完整表面和铜缺陷表面上的稳定性，计算了负载在Cu2O（111）完整表面和铜缺陷表面上的Pdn（n=1-4）对H2分子的最稳定吸附结构；利用在给定H2压力和温度下Pdn / Cu2O表面吸附H2的相图揭示了Pdn团簇在Cu2O（111）两个表面的变化情况。结果表明，在吸附了H2分子以后，Pdn团簇更倾向于保持原有的结构，且随着Pd团簇的增大，吸附H2的数量也逐渐增长。

• 铁苯基膦配合物均相催化乙酰丙酸乙酯与甲酸反应转化为γ-戊内酯的分子机制

  宁晓玉,豆叶帆,伊思静,王金昭,李婧婧

  本文基于密度泛函理论，计算了Fe(CF3SO3)2/PP3催化乙酰丙酸乙酯与甲酸反应转化为γ-戊内酯的反应机理。分析了单重态和三重态反应路径的热力学和动力学性质，结果表明除了预催化剂活化出现势能面交叉外，反应主要在三重态势能面上进行，包括以下几个步骤：甲酸盐配位方式重置，β-H消除得到活性催化剂[FeH(PP3)]+，接着乙酰丙酸乙酯的羰基碳和羰基氧接连被质子化得到中间体4-羟基戊酸乙酯，最后质子化的反离子CF3SO3H作为氢转移梭子协助分子内脱醇—关环生成目标产物γ-戊内酯。进一步探讨不同金属苯基膦配合物的催化活性，证实金属适宜的配位能力是筛选催化剂的关键。理论计算结果为优化设计高性能的生物质转化催化剂提供一定的理论指导。

• 科教融合式本科实验教学初探：4CzIPN的制备、表征及催化性能探究

  张珂媛,尹佳茜,谭卓昕,端维维,刘乐,郭丽娜

  可见光催化作为当前国际学术研究前沿热点,吸引了化学工作者的广泛关注,而在本科生有机化学教学实验中鲜有涉及。本实验将通过模块设计,将有机光催化剂4CzIPN的制备与表征、光电性能研究及光其催化反应性能研究融入到本科实验教学之中,是对现有碎片化实验课的升级尝试与创新,属于典型的科教融合的教学案例,实验过程中涉及多种实验技能以及仪器分析手段,对于学生系统性熟悉科研流程、理解化学反应过程、提升综合科研素养以及培养创新实验探究能力具有重要意义。