化学通报杂志

化学通报杂志2023年第8期

• 层状双金属氢氧化物及其复合材料加速电解水制氢的研究进展

  房英健,陈瑶,张俊明,贾建峰

  随着经济社会的不断发展和能源的不断消耗,开发清洁能源已引起研究者们的广泛关注。层状双金属氢氧化物(LDH)具有典型的层状结构、制备难度低、组成易调节等优点,在电催化分解水方面表现出可与贵金属催化剂相媲美的性能。目前LDH催化剂仍然存在稳定性不足、活性位点辨别不明、电催化反应机理模糊不清等科学问题亟待解决。本文首先介绍了LDH材料的性质和制备方法,重点从元素和化合物对LDH材料结构和性能的调控、取代阳极OER以及海水氧化三个方面综述了LDH材料在电催化制氢方面的研究进展,阐述了LDH复合材料的形貌、界面作用及化合物之间的协同作用。最后对LDH材料更深层次的研究方向作出展望。

• MXene的制备及其复合材料在能源光催化领域的应用进展

  李亚,翟宏菊,高鑫椿,陈静怡

  MXene作为一种拥有层状结构的二维材料，具有良好的吸附催化性能、较宽的光吸收范围、高导热性、高硬度、高熔点、高导电性以及高比表面积等物理和化学特性，在储能、催化、润滑、抗菌、电磁屏蔽等领域有着较高应用价值。本文着重介绍了由前驱体MAX相获得MXene的制备方法，综述了MXene复合材料在光催化固氮、析氢、CO2还原等能源光催化领域的应用进展。

• 金属-有机框架HKUST-1及其衍生材料在催化中的应用进展

  陈莲芬,莫炜娴,刘秋仪,康健

  金属-有机框架材料（metal-organic frameworks，MOFs）作为异相催化剂受到了日益广泛的关注。在众多经典MOFs结构中，HKUST-1及其衍生材料是研究最多的类型之一。HKUST-1具有原料简单、易于合成、结构稳定、孔隙率高等多种优点，在异相催化领域中具有广阔的应用前景。已有多种HKUST-1相关材料被用作催化剂，包括HKUST-1本身、缺陷型结构、负载活性客体分子的复合型材料以及HKUST-1衍生的多孔碳纳米材料等。本文围绕HKUST-1作为催化剂的结构设计，以及在不同催化反应中的应用展开总结与介绍，以期为相关MOFs材料的设计和催化研究提供一定参考。

• CD@MOF复合材料的合成和应用研究进展

  韩文玉,姬博韬,孙银霞[],邓哲鹏

  金属-有机框架材料(Metal-organic Frameworks, MOF)与碳量子点(CD)的复合材料CD@MOF是一种应用范围很广的新型材料。本文概述了MOF和CD@MOF复合材料的合成方法和复合材料在各领域中的应用，并对其未来发展作出了展望。

• 离子液体在乙烯/乙烷和乙烯/乙炔分离中的应用

  韩铖乐,曹明敏,杨芳,陈玉焕

  乙烯，作为石油化工行业的龙头原料，其高效回收分离具有重要的战略意义。离子液体作为一种结构可调控的新型绿色溶剂，在乙烯的回收分离应用中展现出巨大的应用前景。本文总结了近年来离子液体在乙烯/乙烷和乙烯/乙炔分离方面的研究进展，从溶剂吸收、膜吸收和与多孔材料相结合的吸附分离法等角度展开，系统地阐述了常规离子液体、功能化离子液体、聚离子液体等纯组分体系及多组分体系在不同分离方法中的研究现状。溶剂吸收法可以充分利用离子液体的结构可设计性强的优点，对阴阳离子利用不饱和基团或过渡金属离子进行功能化，从而实现乙烯气体的物理溶解到化学吸收。但溶剂吸收法的低选择性和离子液体的高粘度极大地限制了该方法的应用。膜分离法则可以利用离子液体的高粘度特点，通过离子液体膜液体系的筛选实现对乙烯的渗透性和选择性的优化，但膜分离法中选择性和渗透性的同时兼顾及膜稳定性尚有待进一步优化。离子液体与多孔材料相结合的吸附分离法在乙烯吸附分离中展现出优异的选择性和吸附量，且吸附材料的稳定性较不含离子液体的多孔材料有所提升，但目前该方法的研究报道较少。本文通过对各方法研究现状综述，展望了离子液体在乙烯回收分离方面的应用前景和发展趋势。

• 钼酸铋基气敏材料研究进展

  崔心蕾,王哲禹,迟彩霞,刘超群,乔秀丽

  气体传感器被广泛应用于检测工业和家庭中有毒有害气体。气体敏感材料是气体传感器中重要的组成部分，敏感材料的性质决定了气体传感器的性能。研制精度高、检测快、集成度高的气体检测器迫在眉睫。钼酸铋作为一种新型双金属氧化物气敏材料，具有高选择性，高敏感度的优势。本文从气敏机理、形貌控制、掺杂和复合材料构建方面对近年来钼酸铋作为气敏材料的研究进行了总结，并对钼酸铋基气敏材料未来的研究方向进行了展望。

• 氯气脱除技术研究进展

  姜琦,韩天赐,何永美,吴泳霖,奠波,蒋明

  氯气(Cl2)是一种对人体健康和大气环境有严重威胁的高毒性污染物,广泛存在氯碱工业的生产过程中,是含氯尾气的主要成分。含氯尾气的高效清洁脱除已成为研究重点与难点。吸附法和吸收法脱氯技术是目前主要的研究方向。本文以Cl2的高效率脱除为目标、经济性脱除为理念、绿色化脱除为方向,综述了吸附法和吸收法技术的脱氯效果、机理和优缺点,并针对吸附法脱氯效率不足、吸附剂损耗大和吸收法操作条件繁琐、二次污染风险高等问题提出研究与发展方向。

• 负性光敏聚酰亚胺材料与性能

  吴嘉豪,张诗洋,蔡铭威,王知,胡俊祺,刘屹东,闵永刚

  芳香族聚酰亚胺具有优异的绝缘性、热稳定性、介电性能、机械性能以及化学稳定性,可在微电子工业中用作绝缘和保护材料。负性光敏聚酰亚胺具有芳香族聚酰亚胺的优点,同时也具有感光性,使得微电子加工过程中减少对光刻胶的依赖,简化图案形成的工艺,有力的促进了生产效率。本文综述了负性光敏聚酰亚胺的发展,重点介绍聚酰亚胺光刻胶体系的原理及近期研究进展,对负性光敏聚酰亚胺的发展给予展望。

• 聚合物离子凝胶的研究进展

  董子宁,安琦,菅晓霞

  聚合物离子凝胶由聚合物网络封装离子液体而构成,通过调节离子液体和聚合物网络的特性,使其不仅具有高离子电导率、不可燃性和热、化学和电化学稳定性,而且具有高柔韧性和力学性能,近年来在离子皮肤、软机器人和柔性可穿戴系统等领域发展迅速。本文对近三年来聚合物基离子凝胶的结构设计特点、性能特性及其发展现状进行综述,分析和评述了聚合物结构对离子凝胶功能的影响机制,并对聚合物离子凝胶的未来发展进行了展望。

• 聚碳酸亚环己酯及其制备技术研究进展

  牛乐朋,陈一帆,张鹏远,梁政勇

  二氧化碳既是令人头疼的温室气体，更是有价值的碳资源，因此二氧化碳的固定和利用具有重要的理论与现实意义。其中以二氧化碳和环氧环己烷为原料合成的聚碳酸亚环己酯是一种新型的脂环类可生物降解聚酯材料，相比传统的二氧化碳－环氧烷聚合物，其机械和热耐热性能更为优良，有望拓展脂肪类聚碳酸酯的使用范围。本文对聚碳酸亚环己酯的基本性能及潜在应用领域、合成工艺路线以及交替共聚反应催化剂的发展历程进行了综述，以期为优质PCHC材料的高效制备提供参考。

• α,β-不饱和酰胺的合成研究进展

  冯波,滕大为,曹国锐

  α,β-不饱和酰胺是有机合成中的重要基团，存在于某些蛋白质以及高分子化合物的骨架结构中，因其可以与特定蛋白质的独特半胱氨酸残基发生不可逆的异-迈克尔加成反应共价结合细胞靶标，被广泛应用于药物合成中，使得此类化合物的合成成为药物化学的研究热点。本文主要分为过渡金属催化和无过渡金属合成两大方面，包括铜催化、钯催化、钴催化、镍催化等过渡金属催化以及无过渡金属合成等部分，对近年来α,β-不饱和酰胺基团的合成方法进行总结与评述，并对部分反应机理进行了阐述。

• 可见光诱导下磺酰氯参与的C-磺酰基化合物的合成研究进展

  姜雅坤,李飞岳,张汀慧,冯晓春,冯上体,王程宇

  C-磺酰基化合物在医药、材料、合成化学等领域具有广泛的应用,其合成方法一直是有机化学工作者们的研究热点。可见光催化具有成本低、易获得和环境友好等特点,其诱导的磺酰基自由基反应已成为合成砜类化合物的重要手段。磺酰氯廉价、易获得、种类多,是一类重要的磺酰基自由基前体。本文介绍了近年来在可见光催化下,磺酰氯参与的C-磺酰基化合物的合成研究进展。按照可见光催化剂种类：Ir配合物、Ru配合物、无外加光敏剂以及其他类型光催化剂等,进行分类归纳讨论,并对相应的反应机理进行了阐述,为今后此类反应在有机合成中的应用提供参考,并指出该领域研究面临的挑战及发展方向。

• 2-取代苯并噻吩类化合物合成研究进展

  肖彩琴,朱丽君

  2-取代苯并噻吩广泛的存在于天然产物中，独特的分子结构使其表现出了较高的药理和生物活性，常被用于药物化学和材料化学中。已有多种具有苯并噻吩骨架药物用于临床，故具有极高的研究价值。本文结合国内外学者对这方面的相关研究，重点对2-苯基苯并噻吩、2-酰基苯并噻吩和2-氨基苯并噻吩类化合物的合成方法进行了综述。

• 聚磷腈微球的制备及其阻燃PET的研究

  王洋钰,张志远,蒋姗

  采用沉淀聚合法制备聚环三磷腈-co-(3,4-二羟基苯甲酸)微球Poly(HCCP-co-PCA),通过FT-IR、SEM和TGA等测试对其进行表征,研究单体摩尔比对微球的结构、微观形貌以及热稳定性能的影响,其中n(HCCP)/n(PCA)为1/0.5时,聚磷腈微球的粒径较为均一,分散均匀,直径为1.5 μm左右,并且具有优异的热稳定性能和成炭性能。采用熔融共混法利用密炼机制备PET/Poly(HCCP-co-PCA)复合材料,研究Poly(HCCP-co-PCA)的用量对复合材料阻燃性能的影响,并探究其阻燃机理。结果表明,随着Poly(HCCP-co-PCA)含量的增加,复合材料的阻燃性能明显提高。当Poly(HCCP-co-PCA)添加量为1.5%时,复合材料通过UL 94-V0等级测试,极限氧指数为28.8%,并且热释放速率峰值和总热释放量分别降低了75.26%和69.07%。结合残炭以及TG-IR测试分析,Poly(HCCP-co-PCA)的添加起到凝聚相和气相阻燃作用。

• 碳微球模板制备LaMnO3及其电化学性能研究

  侯雨薇,陈璐,李永祥,俞小花,沈庆峰

  以葡萄糖为碳源采用水热法制备出碳微球，再将其作为模板剂，柠檬酸作为络合剂，去离子水和乙醇作为溶剂，经过混合搅拌、沉淀和去除模板剂等过程来制备LaMnO3。采用粉末 X 射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM）、N2 吸附-脱附等对制备LaMnO3进行表征分析，并对其电化学性能进行了测试。结果表明：碳微球模板可制备出层状多孔结构的LaMnO3，其具有良好的氧还原反应(ORR)和析氧反应（OER）催化活性，比表面积为26 m2/g，将其制备成铝-空气电池空气电极催化剂，在电流密度为20 mA·cm-2时放电电压可达1.476 V，相比于共沉淀法制备的LaMnO3的放电电压高。

• 新型碳材料表面元素及化学态高分辨XPS定量研究*

  范燕,谭军,王晓阳,李林清

  X射线光电子能谱(XPS)在科学研究中被广泛应用于碳材料表面官能团识别和结构缺陷判定,对表面组成结构识别和性能调控具有重要指导意义。XPS数据分析主观性强、sp2杂化态对应C1s谱峰峰形不对称以及各化学态对应峰位差异相对较小等因素是导致碳材料XPS数据分析难度高的主要原因。文章通过对XPS分析碳材料现状总结了当前新型碳材料XPS数据方法的不足(主要包括 C=C化学态对应C1s谱峰峰形不对称峰形、各化学态半峰宽拟合的随意化以及数据的主观化)；并结合实际材料通过C=C化学态谱峰峰形参考化、半峰宽相对限定化以及多数据分析客观化对新型碳材料XPS数据方法进行进一步规范,为XPS应用于新型碳材料表面元素及化学态定量高分辨研究提供理论依据和技术保障。