化学通报杂志

化学通报杂志2024年第9期

• 基于纳米闪烁体的X射线发光生物分子测量与疾病治疗研究进展

  徐新奇,张珍珍,陈小丰,陈秋水,杨黄浩

  X射线发光是指闪烁体在X射线激发下发射出低能量光子的过程,在生物传感、医学成像、光动力治疗、光遗传等领域具有应用前景。相较于传统的紫外激发光,X射线对生物组织具有高穿透性且不会触发生物体的自荧光,可实现深组织、无背景、高灵敏的生物分析。近年来,基于纳米闪烁体的X射线发光在生物光子学领域中得到广泛研究,促进了X射线发光在分析化学和生物医学中的应用。本文首先对闪烁体的X射线发光机理进行了概述,接着重点介绍了纳米闪烁体作为光学探针在生物分子测量与疾病治疗中的研究进展,包括生物传感、活体成像和光动力治疗等,最后讨论了该领域存在的一些挑战和可能的解决方案。

• 高透光材料的强韧化研究进展

  高莹,高名蕊,赵赫威

  玻璃因其高透光性在生产生活中占据重要地位,然而玻璃的固有脆性限制了其广泛应用。在保持高透光率的同时提高玻璃的强度和韧性是玻璃强化需要克服的难题。传统的玻璃强化方式基于已经成型的玻璃板进行设计,限制了玻璃的二次加工。高熵玻璃和微晶玻璃在很大程度上改善了玻璃材料的强度和韧性,但其光学和力学性能还需进一步匹配。受贝壳珍珠层启发的仿生透明复合材料通过构筑“砖-泥”结构使其韧性相比于组成单体有了很大提升,成为高透光材料实现增强增韧的可行性方法。本文列举了玻璃从传统到新型结构设计的转变以及性能的突破,为后续高强高韧玻璃的发展提供理论指导。

• 二氧化碳的超电容变压捕集研究进展

  胡媛,江秋,夏川

  近年来,通过电化学电解技术将二氧化碳(CO2)转化为高值化学品的研究得到了广泛关注,但相关研究主要使用高纯二氧化碳作为原料气。因此,在常温常压下高效捕获和分离空气、烟道气等混合气体中的CO2是实现CO2资源化利用的关键挑战之一。超电容变压捕集(Supercapacitive Swing Absorption,SSA)技术是一种以清洁电能作为驱动力,通过超级电容器的充放电过程中对CO2实现选择性吸附和脱附,从而从不同浓度的混合气体中分离纯化CO2的新兴技术。该技术较其他分离技术而言具有操作简单、能耗低、无污染等优势,有望成为新一代的CO2捕集和分离技术。然而SSA体系的相关研究目前仍然较少,且存在诸如CO2吸附性能差、反应机理不明晰等缺点,限制了它的市场化、规模化实际应用。本文详细总结了近期所报道的SSA体系中的CO2吸附机制、装置结构设计以及相关性能指标,从多个角度分析了影响SSA性能的因素,并总结了目前SSA体系存在的问题,希望能够为未来本领域的相关研究提供参考。

• 表面增强拉曼光谱检测环境污染物的研究进展

  陈振楠,杜晶晶,史建波

  随着环境问题的日益严重,环境污染物成为威胁人类健康和生态环境的世界性重大问题。表面增强拉曼光谱以其独特的“光谱指纹”、快速响应和无损分析等优点,成为检测环境污染物的一种有效工具。SERS基底的纳米结构和便携式拉曼光谱仪的发展将促进这一新兴检测技术在未来的快速现场检测中发挥重要作用。本文介绍了表面增强拉曼光谱应用于多环芳烃、农药、抗生素、重金属和大气颗粒物五个方面的检测技术研究进展,并提出了该技术在环境领域的可能发展方向,希望为相关领域的研究提供参考。

• 基于电化学的可穿戴汗液传感器的研究进展

  刘宁浩,姜利英,秦肖雲,王玫

  汗液包含着丰富的生理相关信息,通过对这些信息的分析检测或可达到对人体健康实时监测的目的。基于电化学的柔性可穿戴汗液传感器具有设备简单、小型化、便于集成、灵敏度高、响应快、多通道检测等优点,近年来得到了快速发展。便携式的可穿戴汗液传感器可广泛应用于生理信息采集、运动监测、疾病预防等生物医学领域,具有广阔的市场应用前景。基于可穿戴电化学汗液传感器的工作原理,主要从制备技术、电极材料和集液装置三个方面评述了最近的研究工作和进展,并对可穿戴式汗液传感器在个性化医疗保健发展中的机遇和挑战进行了展望。

• 多孔复合泡沫的构筑及其生物传感研究进展

  曾龙华,尧静萍,谢舒勇,钟程萱,邵熙宇,戴胜平,陈文通

  多孔复合泡沫作为一种新型功能材料,具有比表面积高、孔隙率高、密度低、柔韧性和生物相容性好等优点,在健康检测、电子皮肤、生物识别等生物传感领域具有广阔的应用前景。首先,本文分别对多孔复合泡沫的特点及其化学发泡法、模板法、自组装法等构筑方法进行介绍。通过引入纳米粒子、生物分子或者功能性聚合物的方法对复合泡沫进行结构调整和功能改性,以实现对外力或生物分子的高灵敏和高选择性检测。然后,分析了基于多孔复合泡沫的压阻式传感器、电容式传感器、摩擦电式传感器和生物传感器的传感机理。探讨了以多孔复合泡沫为活性层的生物传感器在智能穿戴、运动监测、生物识别等方面的应用研究进展。最后,总结了多孔复合泡沫材料在生物传感领域的优缺点,并展望了其发展趋势。因此,多孔复合泡沫的构筑及其研究进展为生物传感器的进一步发展提供理论依据。

• 环境响应型高分子应用研究进展

  冯玲玲,柴文翠,崔梦盈,马伟鸣,呼开放

  环境响应型高分子又称为环境敏感型高分子、刺激响应型高分子。当外界环境(温度,pH,光,压力,电磁等)对材料进行刺激时,环境响应型高分子会迅速在结构和物化性能上发生响应,主要表现为分子水平上的聚合物链段的亲疏水、溶解性、构象、化学键断裂等的改变。环境响应型高分子广泛应用在医疗、废水处理等领域。本文主要总结了环境响应型高分子的种类、环境响应原理及作用效果,并对环境响应型高分子在生物、医学、化工等领域的应用进展进行综述。

• 无机纤维增强树脂界面浸润剂研究进展

  王辉,刘天霖,康鹏,王娜,刘大晨,禾海伶,梁福鑫

  在纤维增强树脂基复合材料（Fiber Reinforced Plastic Composites，FRPC）中，纤维与树脂基体之间的界面作用决定了各组分能否协同发挥作用，进而对FPPC的力学性能产生重要影响，是材料设计的关键。在多种界面性能改进策略中，在纤维表面涂敷界面浸润剂能够有效改善纤维-树脂界面相容性和粘接强度，提升复合材料的整体性能，因为备受关注。本文针对玄武岩纤维（Basalt Fiber，BF）和玻璃纤维（Glass Fiber，GF）两种无机纤维常用的浸润剂进行综述，介绍浸润剂的基本组成及作用，常用浸润剂的类型，以及目前用于BF和GF的不同组成的浸润剂及其相应的改性机制，分析其对复合材料力学性能的影响，并展望浸润剂存在的问题和未来发展。

• G-四链体结构与DNA甲基化修饰的交互影响: 当前研究与未来展望

  周鑫辰,张卓,董姝含,靳茁,战星彤,沈明妹,王鹤霖,杨舒惠,刘丽梅

  基因表达调控是生物学中复杂而关键的过程,涉及细胞内外多因素及DNA结构。DNA双螺旋是基本形式,但非规范DNA结构如G-四链体(G4s)在基因组关键区域中广泛存在,参与调节基因表达、维持染色体稳定性和影响端粒伸长。G4s同时存在于DNA和RNA中,与基因表达调控密切相关。DNA甲基化是表观遗传标记,近年研究发现其与多种疾病疾病关联,影响细胞功能。本文综述G4与DNA甲基化的关系,特别在CpG岛区域的相互影响,为相关疾病的预防和治疗新策略。

• 有机光敏剂在光催化CO2还原中的应用

  熊晨辰,程 鑫,石建兵,佟斌,孙鹏,蔡政旭,董宇平

  光催化CO2还原是将太阳能转化为有用化学原料的重要策略。光敏剂能提高光催化体系的光吸收和电子转移能力，通过与催化剂结合，可以有效实现CO2还原。相较于广泛使用的金属基光敏剂，能级可调的有机光敏剂更具成本效益和环保性，而具备广阔的发展潜力。本文综述了有机光敏剂在CO2还原为CO领域的研究进展，并讨论了有机光敏剂发展的挑战和前景。

• 介孔锰氧化物催化剂的合成及其催化氧化甲苯性能研究

  陈诗宇,莘玉风,王琦,张印民,张永锋,孙俊民,郝志飞

  本文采用SBA-15模板法制备了有序介孔氧化锰（m-MnOx）催化剂，并评价了其应用于甲苯催化氧化反应的催化活性。对比没有有序介孔结构的MnOx，m-MnOx具有优异的催化性能（T90 = 235℃ vs. T90 > 300℃），同时m-MnOx表现出更低的表观活化能（Ea =55.94 kJ/mol）、更好的催化稳定性和抗水性。通过使用XRD、TEM、XPS、H2-TPR和O2-TPD技术对催化剂进行了测试与表征，结果表明m-MnOx催化性能的增强主要归因于其内部有序介孔结构，且其孔结构具有良好的结构热稳定性。这种有序介孔结构极大的增加了催化剂的比表面积，同时降低了催化剂的结晶度，导致其表面具有更多Mn3+物种和氧空位的含量，增强了催化剂的低温还原性，从而增强了m-MnOx催化甲苯氧化的性能。

• 含氧化钴蜂窝状介孔纳米反应器的可控合成及其在染料降解中的应用

  冯浩洋,李凯杰,尹宏峰

  以CTAB和十二硫醇在水相中形成的胶束为模板，一步法合成含氧化钴的蜂窝状介孔纳米反应器（CoxOy@CMSNs）。研究了CoxOy@CMSNs和负载型催化剂（CoxOy/SiO2）对不同类型染料的降解效果，同时考察了合成条件和催化反应参数对降解效果的影响，并对最优效果的催化剂进行了稳定性测试。结果表明，相比于负载型催化剂，CoxOy@CMSNs展现出了优异的催化活性、稳定性和染料适用性，这主要归因于CoxOy@CMSNs中高度分散的CoxOy、丰富的孔结构、高比表面积和独特的蜂窝状结构。

• “画龙未睛”：催化概念东传中国的初始历程

  李志良

  催化(英文为catalysis)概念在晚清时的化学译著如《格物入门》《化学初阶》《化学鉴原》等书中已有介绍,但各书均未能将catalysis一词译出对应的中文术语。好比“画龙未点睛”。1869年出版的《英华字典》贡献了catalysis的最早译法“消者”等词,但并没有引起注意。之后至20世纪初,才有借自日本的译词“接触作用”,以及国人自创的“渡化”等,而“催化”一词的出现更迟至1930年代初。

• 蔡启瑞:分子催化学科的奠基人

  王菲菲,陈敏君

  蔡启瑞,被誉为“中国催化泰斗”,是我国著名的物理化学家、教育家。作为科研工作者,他创建中国高校第一个催化教研室,提出四种配位催化作用效应,发展分子催化研究方法,致力于碳一化学新能源和复合催化剂的研究；作为教育工作者,他提倡锐意创新,细心求是,跨学科大协作团队精神,培养和熏陶了大批催化人才。本文通过回顾蔡启瑞先生的求学经历和科研历程,重点介绍了蔡启瑞为我国催化领域、能源化工、教育教学事业做出的卓越贡献。