化学通报杂志

化学通报杂志2024年第12期

• 金属有机框架的导电机理及其导电性的改善

  顾依静,刘利美,庞欢,朱荣妹

  金属有机框架(metal-organic framework,MOF)是一类由无机金属节点与有机配体连接配位而成的化合物,也被称为多孔配位聚合物。由于其大比表面积、高孔隙率、丰富的拓扑结构和可调节的框架结构等特点,MOF在催化、气体/能量存储、化学传感、药物传输等许多领域具有十分广泛的应用。然而,大多数MOF的低电导率极大地限制了它们在电化学应用中的发展。因此,了解MOF的导电机理并对其导电性能进行策略性调控以得到良好的性能,实现广泛而实际的应用,成为了研究热点之一。本文中,我们介绍了MOF导电的机理和类型以及提高电导率的各种策略,并对其面临的挑战和未来的发展进行了简单展望。

• 钴基MOF材料的制备及其在电催化中的应用研究进展

  张书鸣,杨庆

  随着全球能源消耗的不断增长和环境污染问题的日益严重,开发清洁、高效、低廉的电催化剂代替价格昂贵的贵金属催化剂已引起研究者们的广泛关注。钴基金属有机框架(MOF)材料具有高活性、良好的电化学稳定性,和较高的电子传导能力,能够有效促进电催化反应的进行,在电催化应用方面表现出可与贵金属催化剂相媲美的性能,逐渐成为化学和材料领域的研究热点。梳理总结目前关于钴基MOF催化剂研究的前沿进展对于设计高效电催化剂具有重要的借鉴意义。本文概述了应用于电催化领域中钴基MOF材料的分类与合成,总结了其在电催化方面的应用,并对钴基MOF材料的发展进行展望,为提高电催化剂的性能研究提供参考。

• 方酸菁染料在生物检测和治疗中的研究进展

  刘勇男,宋吉亮

  方酸菁染料具有特定的结构和理化性质，在可见光至近红外区具有强烈的吸收、独特的荧光性质和优异的光稳定性，被人们广泛研究用于生物成像、光敏剂和太阳能转换等多个领域。开发具有高消光系数和最大吸收波长的方酸菁染料越来越有必要。本文总结了方酸菁的结构特点、光物理性质与光稳定性，并根据方酸菁在生物医学中的研究方向重点综述了近10年来方酸菁染料在生物成像、光动力治疗、光热治疗及多模态协同治疗中的应用，为方酸菁染料的进一步开发提供参考。

• 荧光探针用于水环境铁离子检测研究进展

  李任杰,许沁,蒋军

  生活用水中过量的铁离子会影响人体内环境中的离子平衡，威胁人类的健康。对铁离子的高效检测是对人类身体健康的保障。荧光探针法是一种高灵敏度、高选择性且快速的检测手段，被广泛应用于水环境铁离子的检测中。不同荧光探针的适用范围和检测原理不同，且明确探针目前发展现状和未来趋势有助于设计更高效的铁离子探针。本文根据荧光探针的尺度不同，将荧光探针分为分子荧光探针和纳米荧光探针两类，从上述探针的基本特点和作用原理出发，重点综述了其目前研究进展，并对未来的研发和改进方向进行了展望。

• 缺陷金属有机框架在电催化小分子转化中的研究进展

  沈傲松,田稼越,聂聪,孙培健

  金属有机框架(MOFs)丰富的活性位点和多孔结构使其在电催化领域受到广泛关注。通过缺陷工程调控MOFs的分子结构和孔道结构,可改变其本征催化活性及质荷传输能力,有助于提升其电催化性能。本文系统介绍了缺陷MOFs的构筑方法,及其在电催化水分解、氮还原和二氧化碳还原方面的应用,并对缺陷MOFs在电催化小分子转化领域的发展前景予以展望,以期为高效MOFs电催化剂的开发提供指导。

• 锂离子电池FexVO4型铁钒氧化物负极材料的研究进展

  蓝慧鑫,李晖,刘志强,朱镇河,李小兵

  FexVO4型铁钒氧化物,由于其高理论比容量、电压平台高、环境友好、成本低等优点,成为了有望取代石墨的储能材料之一。然而,FexVO4的本征电导率较低以及体积膨胀导致的循环稳定性较差,阻碍了其实际应用的推广。本文对近年来FexVO4负极材料的研究进行了总结。基于FexVO4材料的晶体结构和离子迁移机理,介绍了其充放电机理。重点介绍了提高FexVO4电极材料电化学性能的改性研究策略,根据对材料改性机制不同分为成分改性、形貌调控改性两个大类,包括离子掺杂、碳材料改性、材料纳米化等。最后对FexVO4未来发展的挑战和前景进行了展望,并对材料今后的研究重点提出可行性建议。

• BiOCl基异质结光催化剂的研究进展及应用

  秦雨,柏安江,蔡璐,赵永龙,章家立

  氯氧化铋(BiOCl)纳米材料因其特殊的层状结构、高稳定性、良好的光催化活性，能高效降解水中有机污染物，在光催化领域受到广泛关注。异质界面的构建和调控有利于改善其光响应范围窄、载流子易复合等缺点，从而提高BiOCl对太阳光的利用率，提高其光催化活性。本文介绍了BiOCl光催化剂的结构特点，概括了八类被广泛研究的BiOCl 基异质结的特点和光催化领域的潜在应用，并对BiOCl光催化剂的研究方向进行了展望。本综述旨在为目前专注于探索新型BiOCl基光催化剂的研究人员提供有益的参考。

• Sb3+与小牛胸腺DNA的相互作用及驱动机制

  张靖雲,杨爱江,胡霞,姚琴,岑忠倩,孙瑗忆,李慈兴

  锑（Antimony，Sb）是一种常见的污染物，其在环境中常以Sb3+和Sb5+的形态存在。Sb3+毒性较Sb5+更强，且会对多种生物的DNA造成损伤，但其与DNA的直接结合模式和结合驱动机制并不清楚。本研究通过多光谱学（包括紫外吸收光谱、荧光竞争取代、圆二色谱分析等）结合分子动力学（MD）技术，详细测定了Sb3+与DNA的相互作用。结果表明，Sb3+通过沟槽模式与DNA结合，对DNA的粘度、变性温度及结构产生了轻微影响。根据热力学规律，Sb3+与DNA的结合主要受静电作用力驱动，Sb3+-DNA复合物荧光淬灭机制为静态淬灭，存在至少一个结合位点，结合常数达约为104 M-1，显著高于大多数碱土金属。MD模拟验证了上述实验结果，展示了Sb3+能够稳定结合在DNA小沟槽的G-C碱基富集区，平均距离为2.4 ?。在整个MD过程中，静电作用的存在时间均大于98%，均方根偏差（RMSD）保持在3.5 A以下，DNA的二级蛋白结构域并未发生严重破坏。本研究揭示了Sb3?与DNA直接相互作用的机制，为其有害作用研究及抑制手段提供了科学依据。

• 利用商品化妊娠试纸条的适体传感器检测卡那霉素的研究

  卢伟伸,谢书谱,张晓茹

  利用商品化妊娠试纸结合CRISPR/Cas12a系统检测卡那霉素。构建了包载人绒毛膜促性腺激素 (HCG) 的三维DNA水凝胶,利用卡那霉素和适体特异性结合释放cDNA以激活CRISPR/Cas12a,剪切DNA水凝胶,从而使水凝胶破裂并释放HCG。释放的HCG可以利用商品化妊娠试纸进行可视化检测,结合智能手机与Image J软件也可以实现定量检测。

• 高效AF@MOF-808用于选择性检测水溶液中的Fe3+和Cr2O72-

  沈燕琼,张太杰,余平莲,李启彭

  通过一锅水热法制备了在MOF-808纳米笼中包含吖啶黄染料的AF@MOF-808，并通过X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和热重分析（TGA）对其结晶、形貌和稳定性进行了表征。AF@MOF-808能发出明亮的绿光，量子产率高达38.27%，并能从12种金属离子或阴离子的水溶液中选择性地检测出Fe3+离子和Cr2O72-阴离子。

• 溶液中的聚集体紫外-可见光谱——以三聚茚为例拓展谱学内容

  王璐雪,石建兵,佟斌,蔡政旭,董宇平

  紫外-可见吸收光谱仪器成熟，检测结果可靠，在很多场合都有应用。紫外-可见吸收除了溶液态的单分子光谱外，溶液中的聚集体分子光谱也随着聚集诱导发光（AIE）染料的发展而逐渐发展。但是，具有聚集导致发光猝灭（ACQ）性质的常规染料分子在紫外-可见吸收测试中往往会忽略溶液中形成的聚集体。在本科教学过程中，往往以单分子的结构特征为主要探讨对象，将其吸收特征与这些结构联系起来，而未涉及溶液中的聚集体的紫外吸收特点。因此，本文以平面结构的三聚茚衍生物（ACQ染料分子）为探讨对象，以揭示溶液中的单分子和聚集体之间的紫外-可见吸收光谱区别，作为本科生学习紫外可见吸收光谱的有益补充。

• 关注人类命运的大气化学科学巨擘——保罗.克鲁岑

  凌保策,陈正洪,李蓓蓓

  1995年诺贝尔化学奖授予保罗·克鲁岑、舍伍德·罗兰、马里奥·莫里纳，以表彰他们“在臭氧的形成与分解”领域所做出的工作。在保罗·克鲁岑充满灵感的科学生涯中，他不仅在臭氧领域做出了基础性的贡献，而且揭示了核战争等人类活动对环境的影响，并提出“人类世”概念。通过回顾保罗·克鲁岑的科研历程和科研成果，体现了百折不挠、不随波逐流和兼爱无私在大气化学研究和环境保护中的重要性。