化学通报杂志

化学通报杂志2024年第6期

• 金纳米粒子的表面修饰及生物应用进展

  赵陈泷,沈倩,黄众熙,陈泽娜,杨乃娣,余昌敏

  近年来纳米材料被广泛应用于生物医学、航空航天和精细化工等领域。构成纳米材料的纳米粒子具有小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等性质。其中金纳米粒子由于其独特的荧光特性、良好的生物相容性和表面等离子共振等性质,被广大科研人员进行深入研究。例如,在生物医学领域,科研人员构建了一系列新型的金纳米比色传感器、光学探针及各类载药体系等。然而,目前金纳米粒子仍存在水分散性差、肾清除效率低和量子发射产率低等问题,限制了其广泛应用。因此,研究人员对金纳米粒子表面进行多样化修饰,从而能有效克服上述缺点。本文就目前主流配体表面修饰金纳米粒子的研究进展进行了详细总结,着重介绍了功能化金纳米粒子在生物成像、生物检测、生物治疗三方面的应用,最后对金纳米粒子的临床治疗机制的探索以及商业化的应用进行了展望,希望能为相关领域的研究者们提供新思路。

• 多肽聚合物合成新方法及生物医学应用

  姜伟,包凤英,张艺馨,徐蓉年,魏强兵

  多肽聚合物是以多肽为主链的合成聚合物,由于其固有的生物相容性和生物降解性,在生物医学领域展现出广阔的应用前景,然而多肽聚合物的高效、快速、简便合成仍然具有很大挑战。近年来随着合成化学的快速发展,基于α-氨基酸的N-羧基环内酸酐(NCA)开环聚合法制备多肽聚合物取得了突破性进展,合成了大量基于多肽聚合物的新型材料。本文首先介绍了NCA单体的合成机理及最新改进,然后重点介绍了近年来新发展的NCA开环聚合快速、高效制备多肽聚合物的不同引发或催化体系,最后简要介绍了多肽聚合物在抗菌剂、药物递送及组织工程等领域的应用,并提出了多肽聚合物材料在生物医学领域应用所面临的挑战。

• 近红外发光的聚集诱导发光分子在抗菌光动力治疗中的应用

  关意佳,秦洁一,郭慧,李涛

  抗生素的误用和滥用,使越来越多的耐药细菌出现,对人类构成致命威胁。近年来,聚集诱导发光材料的发展和生物学科的交叉融合,为治疗细菌感染提供了许多创新思路。相对于紫外/可见光,近红外(NIR)光具有优异的组织深度渗透性和安全性等独特优势,有利于构建光动力抗菌平台进行深度治疗。随着对聚集诱导发光分子(AIEgens)设计及应用的不断探索,AIEgens在光动力抗菌治疗中表现出巨大的应用潜力。本文综述了NIR发光的AIEgens通过光动力疗法治疗细菌感染的研究进展,讨论了不同结构的聚集诱导发光材料存在的主要问题以及该领域当前的挑战和前景。

• 二维材料改性水性聚氨酯防腐涂料的研究进展

  王树宾,张诗洋,申婷,戚海新,李伟华

  水性聚氨酯涂料作为一种新兴的环保涂料,在防腐领域得到了广泛应用。然而,水性聚氨酯涂料交联密度低,耐水性稍差,不利于其长效防腐性能。利用具有独特物理化学特性的二维材料作为水性聚氨酯的填料,可以有效改善其性能。本文主要介绍了三种二维材料(石墨烯、MXene和六方氮化硼)作为填料与水性聚氨酯进行复合,并重点介绍了石墨烯、MXene和六方氮化硼的改性方法,并对水性聚氨酯复合涂层的性能进行了阐述和比较,最后对未来二维材料/水性聚氨酯的复合材料的发展和应用进行了展望。

• 元素掺杂提高低温选择性催化还原法催化剂抗水抗硫性研究

  官贞珍,周世锋,陈 干,郭煜

  H2O和SO2是烟气中的固有成分，而低温选择性催化还原法（LT-SCR）催化剂易受烟气中H2O和SO2中毒。元素掺杂改性是最有效的提高SCR催化剂抗水、抗硫性方法之一。本文介绍了元素掺杂改性提高Mn基、V基、Ce基、Fe基等低温SCR催化剂抗水、抗硫性方法，以及理论计算在抗水、抗硫低温脱硝催化剂设计中的应用。研究结果为提高低温SCR催化剂抗水、抗硫性优化设计及构建提供理论基础。

• 二氧化碳加氢制甲醇催化剂研究进展

  胡博,王健捷,肖霞,于湛,赵震

  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,寻找清洁、高效的CO2利用路径成为研究热点。甲醇由于用途广泛,既是重要的化工原料,也是一种新型清洁能源。CO2催化加氢制甲醇过程不仅实现CO2减排,还是碳资源循环利用的有效途径之一,对解决能源紧缺和环境问题具有重要意义。高活性、高选择性和高稳定性的CO2加氢制甲醇催化剂的开发一直是该过程的核心技术。本文综述了二氧化碳加氢制甲醇的研究进展,主要介绍了反应机理和催化剂,并以Cu基催化剂重点总结了活性位、载体和助剂对催化性能的影响,最后对二氧化碳加氢制甲醇的应用前景进行了展望。

• 铜纳米簇的制备、聚集诱导荧光增强性能及应用研究进展

  郭永艳,田雁飞,杨萍,党铭铭,王红亮

  铜纳米簇不仅具有金属纳米簇的特异性,还有前驱体价格便宜等优点,因此有广泛的应用前景。从配体辅助法、模板法、微波法、电化学法和刻蚀法等综述了铜纳米簇的制备方法。从离子诱导聚集、pH诱导聚集、组装诱导聚集和溶剂诱导聚集增强发射等方面综述了铜纳米簇聚集诱导荧光发射增强性能。从离子检测、小分子检测、酶活性检测、生物大分子检测和生物成像等方面综述了铜纳米簇的应用,并对铜纳米簇的制备、性能优化和应用等方面作了展望。

• 双金属银铜氧化物溴化刻蚀制备多孔纳米CuO及其硫化氢气体传感性能研究

  张蒙,秦庸博,张富豪,奉雨静,Seda Nur Ozer,孙文龙,赵永明,许章炼

  基于CTAB对双金属银铜氧化物Ag2Cu2Ox的刻蚀及硫代硫酸钠溶解副产物AgBr的方法制备了两种多孔纳米CuO骨架结构,并且利用X射线衍射仪,X射线光电子能谱仪和洛伦兹透射电镜进一步研究了刻蚀机理,结果表明CuO有独特的形貌结构和更大的比表面积。利用所制备的氧化铜具有大孔隙和多位点的优势,开展了H2S气体传感实验。实验结果显示,在150℃的较低温度下纳米CuO传感器对 500 ppb H2S仍具有1.7(CuO-Ag2Cu2O3)和1.3(CuO-Ag2Cu2O4)的灵敏度值,响应和恢复时间短,具有良好的选择性和长期稳定性,未来还可以通过构建异质结或者贵金属修饰多孔氧化铜来进一步提高传感性能。

• 蒙脱土纳米片增强的仿生结构强韧水凝胶薄膜

  陈万锋,胡鸿韬,董良,潘钊

  传统单网络水凝胶力学性能差，难以作为对力学强度和综合性能方面有高要求的硬脑膜修复材料使用。提高水凝胶的力学性能对于水凝胶的应用具有重要意义。本文通过蒸发诱导组装方法制备了聚乙烯醇/蒙脱土（PVA/MMT）水凝胶薄膜，该水凝胶薄膜具有优异的机械性能和抗疲劳性能。所制备的PVA/MMT水凝胶薄膜厚度为200 - 300 μm之间，断裂应力为9.5 ± 0.2 MPa、模量为9.0 ± 0.9 MPa、疲劳强度为1154.02 J?m-2，性能优于现有的生物聚合物水凝胶。加入蒙脱土（MMT）后，PVA/MMT水凝胶薄膜的机械性能得到提升。这得益于MMT在PVA/MMT水凝胶薄膜中形成有序的层状结构。PVA70/MMT30水凝胶薄膜借助戊二醛交联后，PVA和MMT之间形成C-O-C共价键，促使薄膜的机械性能进一步提高。

• 染料共敏化MoS2光催化产氢性能研究

  张家琦,尹明彩,李会

  染料敏化是提升二硫化钼(MoS2)光催化制氢性能的一种有效手段。相较于单一敏化剂,共敏化可进一步拓展光吸收范围,提高催化剂的光催化效率,但目前尚无共敏化下MoS2光催化制氢的报道。本文在利用液相法制得MoS2的基础上,以藻红B钠盐(EB)和罗丹明B(RhB)为共敏化剂,测定了二者共敏化下MoS2的光催化制氢性能,重点研究了EB和RhB的加入比例和加入顺序对产氢性能的影响。结果发现当少量RhB与EB共存时,产氢性能得到一定程度的提升；EB、RhB分步加入时的性能优于一同加入且RhB先加入时的性能最佳。此外,结合紫外-可见吸收光谱、荧光光谱结果和两种染料分子的结构对染料共敏化提升MoS2光催化产氢性能的原因进行了初步分析。

• 一种喹啉类分子对硝基芳香化合物和阴离子的荧光传感研究

  张莉艳,徐志超,魏先文

  以2-(1H-苯并[d]咪唑基)-8-羟基喹啉和2-氯甲基吡啶盐酸盐为原料合成了一种喹啉类功能分子(BIPQ)S,相比其它有机溶剂,化合物BIPQ的N,N’-二甲基乙酰胺溶液在452 nm显示出最强荧光发射强度。化合物BIPQ对硝基芳香化合物和阴离子的荧光传感性能研究表明：硝基芳香化合物2,4,6-三硝基苯酚(TNP)和阴离子Cr2O72?对BIPQ的荧光表现出明显的猝灭效应,其猝灭常数KSV分别为5.9 × 103 L.mol-1和3.8 × 103 L.mol-1；抗干扰试验结果表明BIPQ在荧光检测TNP和Cr2O72?过程中,分别对其它硝基芳香化合物和阴离子表现出很好的抗干扰能力；此外,本文还研究了化合物BIPQ有效荧光检测TNP和Cr2O72?的溶液pH值范围,并将BIPQ用于实际水样中TNP和Cr2O72-的荧光检测。

• 锰基液流电池电解液的体积性质研究

  秦野,刘畅,刘建国,严川伟

  体积性质是锰基液流电池电解液的重要热力学性质,常用于解释溶液中复杂的离子间相互作用关系。本文在283.15-318.15 K温度范围内,测定了浓度为0.5-3.0 mol/kg的MnSO4水溶液的密度值,得到了MnSO4溶液的几个热力学参数和弱分子间的相互作用关系。结合Pitzer电解液表观摩尔体积热力学模型,得到了体积参数β(0)V MX,β(1)V MX和CV MX,而且计算值与实验值的相关系数能够达到0.988。这一研究可以更好地理解锰电解液中离子相互作用机制,为优化电解液成分和提高电池性能提供理论支撑。

• 去氢枞酸异丙醇胺衍生物的合成及其细胞毒性评价

  许爱狄,吴亚菊,周小群,苏时娟,许传鑫,杨菲菲,李芳耀

  为了寻找高效的抗肿瘤活性化合物,设计合成了一系列去氢枞酸异丙醇胺类化合物,利用IR、NMR和MS对其结构进行表征。采用噻唑蓝(MTT)法评价了目标化合物对四种不同肿瘤细胞T24(人膀胱移行癌细胞)、HepG2(人肝癌细胞)、SK-OV-3(人卵巢癌细胞)、A549(人肺癌细胞)和LO2(人正常肝细胞)的抗增殖活性。结果表明,部分化合物对肿瘤细胞的抑制作用优于阳性对照顺铂。其中,化合物3d对四种细胞株表现出最好的抗增殖效果,IC50值分为8.10±0.28,8.65±0.10,13.21±0.35和8.24±0.42 μmol.L-1。初步机理研究表明,化合物3d使A549细胞周期阻滞在G1/G0期,并诱导A549细胞凋亡,且呈浓度依赖性。

• 基于机器学习预测尖晶石氧化物的析氧催化性能

  张磊,崔智博,伞晓广,孟丹

  电解水制氢作为绿色氢能的核心技术之一而备受关注。开发高效的析氧反应（OER）电催化剂是电解水制氢技术的关键。尖晶石型催化剂具有低过电位和长期稳定性，被广泛用于碱性OER阴极材料研究。目前关于尖晶石型OER催化剂的研究通常需要通过实验逐个测试大量的材料，并进行活性评估。这种方法费时费力，且无法涵盖大量的材料组合。本文引入一种基于机器学习的尖晶石型催化剂OER性能预测方法，通过支持向量机（SVM）算法成功拟合了催化剂化学组成（AxByCzO4、载体）、合成方法、焙烧温度、焙烧时间、焙烧气氛、升温速率、形貌、电解质、催化剂载量和工作电极与过电位之间的关系。该模型平均均方误差为182.7，平均绝对误差为20.6，催化剂性能预测效果较好，为高效开发尖晶石型OER催化剂材料提供有效的方法。

• 氢氮氧氟氯译名的创制与厘定

  吴晓斌

  “氢、氮、氧、氟、氯”是现代化学中十分重要的元素，但是这些名词的创制与传播过程一直不太明晰。本文研究发现，“氢、氟、氯”1908年由中国化学会欧洲支会首创，其成果被1909年设立的编订名词馆吸收，并创制了“氮、氧”。这些译名在创制之初未能产生重要影响，1920年后才在郑贞文与商务印书馆的大力支持下被广泛使用，并最终在1932年的教育部化学讨论会上被确定下来，为化学界所接受。

• 攀登科学最高峰的第三世界科学家——1970年诺贝尔化学奖得主卢伊斯·弗德里科·莱洛伊尔

  陈彪,芮杨梦琳,王春秀,朱玥玮,陈羽,黄晓雪,吴又进

  阿根廷生物化学家卢伊斯·弗德里科·莱洛伊尔因发现糖核苷酸及其在碳水化合物生物合成中的作用而获1970年诺贝尔化学奖。莱洛伊尔一生不仅致力于科学研究，还积极推动阿根廷的大学和医学教育，建立了致力于科学研究的坎波马尔基金会。本文回顾了莱洛伊尔的科研成果、相关研究背景以及他的科研历程，分析了他能够获得成功的因素；讨论了名师对科研人员学术指导的重要作用、及时调节研究过程中产生的各类情绪的积极意义以及敢于大胆跨界探索对科研人员的重要性。