化学通报杂志

化学通报杂志2024年第8期

• 近红外光谱技术在成分分析与检测中的应用研究进展

  邵晨阳,赵一墨,鹿莉莉,齐星宇,王子栋,陈澍奇,马跃龙,田 野

  近红外光谱检测技术具有非侵入性、灵敏度高、响应速度快和效率高等优势,已经被广泛应用于农业、食品、临床医学检查和药物研发等领域。但其目前面临的瓶颈之一是难以实现实时在线检测、器件小型化和变深度检测。本综述重点总结了近红外光谱检测技术在食品分析、农业生产、生物医学、药物分析等领域的研究进展,详细分析了近红外检测过程中光谱检测器件的组成、光谱采集模式、光谱数据处理以及检测模型,阐述了数据处理方式对检测精度和检测结果的影响。最后,文本讨论了近红外光谱检测技术的发展方向,并对其应用前景进行了展望。

• 插层结构过渡金属氢氧化物的制备及其能源应用研究进展

  张秩远,陈浩彤,李妍,于莉莉,栗丽

  当今社会能源紧张和环境问题突出，开发能够代替化石燃料的可再生能源已引起研究者的广泛关注。层状材料在电化学储能和转换应用中具有巨大潜力，其中层状金属氢氧化物具有层板中的过渡金属呈单原子交替分散，种类、比例可调，层间阴离子种类可调等诸多特点，使其能够作为高性能二维纳米能源材料，在储能和电催化等领域具有广阔的应用前景。在本文中，我们全面总结了过渡金属氢氧化物材料插层客体的不同类型和制备方法，深入讨论了过渡金属氢氧化物插层化合物在能源相关领域的应用，包括电催化、能源储存（电池、超级电容器）、光催化、传感器等。最后，我们对插层结构过渡金属氢氧化物相关的潜在挑战和前景进行了展望。

• 铌酸盐作为锂离子电池负极材料的研究进展

  冯源源,马东玮,杨成福,李洋,潘家鸿

  铌酸盐作为高能量密度、高倍率和长寿命锂离子电池（LIBs）的负极材料，具有比传统石墨或Li4Ti5O12更好的倍率和安全特性，吸引了学术界和工业界的广泛研究兴趣。在储锂过程中，铌酸盐拥有的多种氧化还原电对和开放的晶体结构，大大提高其理论比容量。同时，铌酸盐的工作电压窗口多高于Li+/Li还原电位，有效地防止锂枝晶的形成。本文深入探讨了铌酸盐的锂存储机制，以TiNbxO2.5x+2 (x = 2、10或14)和MNb2O6 (M = Ni、Cu、Zn等)等负极材料为例，阐明了这些铌酸盐的储锂机理，并阐述了铌酸盐材料的内在缺陷。本文还探讨了材料纳米晶化、涂层和掺杂等当前改性策略，以提升铌酸盐材料在电化学储能领域的应用潜力。

• BiOX基复合光催化剂在光催化领域的应用进展

  陈静怡,翟宏菊,赵晨彤,李亚,王晓彤

  目前,BiOX(X = Cl、Br、I)基化合物作为一类新型的光催化剂,正受到越来越多的关注。合适的带隙和X元素的可调性使BiOX能够适应多种光催化反应,其独特的层状结构的半导体特性,使BiOX基复合光催化剂表现出较强的光生电子和空穴分离,从而BiOX基复合光催化剂在许多反应中都表现出较优异的活性。然而,BiOX材料本身还存在光吸收能力弱、载流子分离效率低等缺点,需要对其改性,从而获得催化活性更强的BiOX基复合光催化剂。本文着重介绍了BiOX基复合光催化剂的改性手段,综述了BiOX基复合材料在析氢、固氮、CO2还原等能源光催化领域及其在光催化降解废水中有机污染物方面的应用进展。

• 有机铝催化的羰基硼氢化反应的进展

  曾思源,马小莉

  硼氢化反应制备的有机硼酸酯是重要的合成中间体，可用于多种官能团的引入和实现碳碳键的偶联，从而制备更多类型的化合物。目前硼氢化反应的催化剂主要是过渡金属配合物，而储量丰富、廉价易得、环境友好的铝元素有机化合物也能够实现类似的催化效果。有机铝由于其具有较强的Lewis酸性，能够增强邻近基团的电子云密度，促进催化剂分子与羰基的加成，推动反应进行。通过相关实验表明，有机铝催化效果优良，能够高产率地实现目标产物的合成，反应选择性高，催化条件稳定温和，具有较强理论新颖性和实用价值。本文总结了多类有机铝催化剂针对不同类型羰基化合物的催化反应，并详细解析了不同类型羰基化合物硼氢化反应的催化机理。最后本文展望了有机铝催化硼氢化反应的发展趋势。

• AuCu负载型催化剂的制备及其甘油选择性催化氧化活性研究

  邵明城,尹宏峰

  生物柴油因其可持续性和生物降解性而被认为是石油、柴油有吸引力的替代品,同时生物柴油生产过程中的大量副产物甘油的利用一直备受关注,为了提高甘油的利用效率,制备了Au纳米颗粒与不同摩尔比的AuCu合金纳米颗粒,将它们负载在不同的氧化物载体上,对催化剂进行表征,进行相应的预处理,催化氧化甘油。通过对产物的分析发现Cu的加入对于纳米颗粒负载型催化剂催化活性有较大提升。

• 半花菁硫代碳酸酯衍生物的合成及其对Hg2+的识别

  陈琳,王美臻,钟克利,张斌,杨哲元,王文俊,纪博睿,张浩晨

  由于汞离子(Hg2+)的毒性且容易对环境和人体造成损害,因此,对其检测越来越受到人们的重视。本文基于4-(二乙氨基)水杨醛,，设计合成了一种红光发射的荧光探针HEC,该探针在DMF/HEPES(2/8, v/v, pH = 7.4)缓冲溶液中可高选择性地识别Hg2+,发射波长为600 nm,pH适用范围为6-9,检测限为4.68 μmol/L。应用研究表明, 探针HEC 能对实际水样中Hg2+进行检测,在环境检测领域具有潜在的应用前景。

• 透明聚酰亚胺表面包覆提升钙钛矿量子点稳定性

  赵龙,简凌锋,谭婉怡,闵永刚

  钙钛矿量子点具有荧光效率高，发射光谱窄，发射波长的可调等优势，被广泛应用。然而，钙钛矿量子点的稳定性仍较差，极易受到极性溶剂、热、水、氧、光等的影响。表面包覆是有效提升钙钛矿量子点稳定性的手段之一。其中，有机聚合物可明显提升钙钛矿量子点的水稳定性。但是，目前使用的大部分透明有机聚合物的热稳定性较差。透明聚酰亚胺（CPI）在保证高透光率的同时，具有良好的热稳定性、化学稳定性、机械性能、介电性能等。因此，本文介绍了一种采用CPI包覆CsPbBr3量子点提升稳定性的方法，即先将CsPbBr3量子点与聚酰胺酸混合，再通过热亚胺化形成CPI包覆的CsPbBr3量子点。利用聚酰胺酸上的胺基和羧基可与CsPbBr3量子点相互作用，使得CsPbBr3量子点在聚合物材料中充分分散，避免在成膜过程中因CsPbBr3量子点聚集导致的发光性能下降。最终，CPI包覆的CsPbBr3量子点具有良好发光性能的前提下，还可有效削弱外界水、紫外光等的影响，明显提升CsPbBr3量子点的稳定性。

• 乙酸钠与柠檬酸三钠复合添加剂在镁空气电池电解液中的作用

  刘宗明,徐献芝,王乾,余国东

  镁空气电池作为金属金属电池的一种，其具有能量密度高、结构简单、环境友好等多方面的优势，然而其至今未能实行大规模的商业化应用的原因在于，其较高的理论电化学性能未能获得有效的释放。实验发现乙酸钠和柠檬酸三钠可作为一组不错的镁空气电池电解液的添加剂组合，该添加剂组合能够明显改善镁空气电池实际运行时的放电性能表现。经实验证实，投入该组合后电池可以在高达50mA/cm2的电流密度下保持稳定的放电电压。该添加剂组合能将镁板的能量密度提高10~15%，达到了1900 Wh/kg左右，接近镁空气电池的理论能量密度的三成。电解液的缓蚀率也超过95%，降低了因镁板与水溶液接触时发生反应而造成的原料损失。此外，该添加剂组合还可以将沉淀产物的形态从原本的灰黑块状聚集物优化为白色分散的粒状沉淀，有效避免了产物的堆积，使放电的性能不会因沉淀的积累而降低。

• 废旧锂电池预处理安全放电方法研究

  王乔,李海英,汪小琪,王晓东,李国良

  残余电量释放是废旧锂离子电池回收过程中防止热失控发生的重要预处理步骤,化学放电是目前研究最多的锂离子电池残余电量释放方法。然而电池在化学放电反应过程中腐蚀及污染物释放问题一直被忽视。本文对废旧锂电池在不同溶液中的放电反应情况进行了详细研究。通过测试14种不同溶液放电反应情况,发现大部分溶液具有良好放电效果,不同类型的盐溶液放电机理不同。CuSO4溶液是一种综合性能优良的潜在放电介质,采用该放电溶液大大降低了电极腐蚀,电池循环性放电试验验证了放电策略的可行性,对废旧锂电池回收具有重要意义。

• 仙鹤草内酯消旋体的合成研究

  张潇,毛泽伟,高慧

  仙鹤草作为我国传统中药,具有收敛止血、解毒、补肾等功效。仙鹤草内酯类化合物是仙鹤草主要的异香豆素类成分,具有多种药理活性而被广泛关注。但由于其含量很低,对该类化合物进行人工合成显得尤为重要。本论文对仙鹤草内酯消旋体的合成方法进行了探索,发现了一条简便的合成路线,为该类化合物的不对称合成提供了方法学借鉴。

• 药物(S)-布洛芬合成新方法与课程思政实验设计

  陈勃廷,张振凯,黄玲林,贺凤开,黄毅勇

  手性辅基控制的不对称合成是获取手性化合物的重要方法之一，被广泛应用于医药合成领域。基于目前手性布洛芬合成问题，研究团队发展了经Cu(OTf)2催化羰基α-位不对称芳基化反应制备手性药物(S)-布洛芬的合成新方法，并将研究成果转化为本科综合实验教学，可以帮助学生掌握多步有机合成反应操作，理解不对称合成技术对服务国家需求和维护人民生命健康的重要意义。此外，本文对实验所蕴含的思政元素进行充分挖掘，并将之与实验教学环节深入融合，最终培养学生的科学思维、创新能力、团队合作精神、专业认同感和社会责任感。

• 糖尿病患者的救星——最年轻的诺贝尔生理学或医学奖获得者班廷

  陈彪,芮杨梦琳,黄晓雪,王春秀,陈羽,朱玥玮,吴又进

  32岁的加拿大生理学家弗雷德里克·格兰特·班廷因发现胰岛素而获1923年诺贝尔生理学或医学奖。文章回顾了班廷的相关研究背景和科研历程、概述了胰岛素发现和提取的过程以及班廷在科研之外、丰富且立体的身份和形象。文章强调了获取灵感并互助合作在突破科研难题中的重大意义、企业与科研机构互助合作对于科研成果转化的重要意义以及过往成果对未来科研活动的持续性影响。