化学通报杂志

化学通报杂志2026年第5期

• 迈向高电流密度时代：电解水析氧催化剂由“活性”到“稳定”的范式转变

  任艳梅,何顺意,邓远富,吕根品

  电解水制氢是实现绿色氢经济的关键技术,其阳极的氧析出反应(OER)动力学迟缓,是全流程能耗的主要来源。以镍铁基催化剂为代表的非贵金属材料,因其高活性与低成本而成为研究焦点。本文聚焦于近年来阴离子交换膜水电解槽背景下的OER催化剂,从反应机理的深化理解、催化剂设计策略(特别是界面与缺陷工程)以及稳定性的核心挑战与应对方案三个层面,系统评述了该领域的最新研究动态。特别是在揭示“吸附质演化机制”与“晶格氧氧化机制”的双路径共存与调控,以及面向高电流密度、长寿命运行的催化剂离子损失与结构性退化抑制策略方面取得了重要进展。最后,本文从机理探索、材料工程与器件评估三个维度展望了电解水催化剂未来迈向大规模工业应用的发展方向。

• 石墨炔基钾离子电池负极材料的研究进展

  何珺,邱小燕,侯晓丽

  钾离子电池(KIBs)凭借钾元素储量丰富、成本低廉的显著优势,已成为锂离子电池极具潜力的替代技术。石墨炔(GDY)凭借独特的结构优势,包括丰富的活性储钾位点、本征空腔结构及较大的层间距,赋予其优异的储钾性能。本综述梳理了石墨炔基碳材料在钾离子电池应用中的最新研究进展,系统总结了其结构特性、潜在储钾位点、扩散机制及电化学储钾表现。此外,还深入剖析了当前石墨炔基负极材料面临的关键挑战,包括规模化制备困难、首次库仑效率偏低以及循环稳定性不足等问题,以期推动石墨炔类碳材料在钾离子电池应用方面的蓬勃发展。

• 富锂锰基正极材料氧空位的形成机理与演化研究进展

  王甲琴,李兰兰,吴晖君,栾紫林,翟一豪,李世友,蔡星鹏

  富锂锰基正极材料(LMCM)凭借其高比容量和低成本的优势，已成为下一代高能量密度二次电池的关键候选材料。然而，由阴离子氧化还原介导的氧空位(OVs)是诱导LMCM结构退化以及电化性能衰减的关键因素之一。本综述从LMCM的结构特征和电化学行为出发，系统梳理了近些年国内外关于OVs缺陷的形成机理，重点阐述了OVs的生长和演变过程。最后我们对OVs缺陷在LMCM中所面临的挑战和机遇提出了一些自己的思考。通过本文的全面描述，希望能为高性能LMCM的设计提供理论指导和帮助。

• 照明与显示用红光发光材料的研究进展

  孔玉强,曹旺盛,王桂录,张志永,郑喜贵,卢彦钠,马跃龙,郝用兴

  新型固态照明与显示技术正逐步应用于智能汽车大灯、激光投影、航空航海照明等高亮度领域，展现出广阔的应用前景。红光发光材料作为照明与显示器件的关键组成部分，其在强激发条件下的耐受性（包括高热稳定性、高饱和阈值等）与可控制备技术是推动新型光转换器件及相关产业持续发展的关键环节。为此，本文系统综述了红光发光材料的分类、制备方法、发光性能及微结构调控策略，详细归纳了单晶、玻璃、陶瓷、薄膜及荧光粉末等形态红光材料的组分、热稳定性、发射峰位与光谱范围等性能参数的调控进展。最后，本文讨论了红光发光材料在发光品质与器件封装方面面临的挑战，并对其未来应用前景与产业化需求进行了展望。

• 喹诺酮杂化分子作为多靶点抗肿瘤药物的研究现状与展望

  倪礼礼,杜煜,姚佳,胡立中,张贺伟,王雪杨

  癌症的高发病率与多药耐药性使传统化疗药物疗效受限，开发多靶点抗肿瘤药物成为研究热点。喹诺酮类化合物因其独特的结构可修饰性和多靶点作用潜力，近年来在抗肿瘤药物研究中备受关注。本文系统综述喹诺酮与肉桂酸、查尔酮、姜黄素等活性药效团的杂化设计策略及构效关系，阐述喹诺酮杂化分子通过抑制拓扑异构酶、干预 PI3K/AKT/mTOR 信号通路、调控表观遗传等多靶点协同发挥的抗肿瘤作用机制，分析其在理化性质、代谢稳定性、体外ADME特性等方面的成药性特征及毒性风险。总结该类分子在细胞与动物模型中的抗肿瘤研究进展，指出其当前面临水溶性差、成药性数据不完善、临床转化范式缺失等研发障碍。最后展望 AI 理性设计、类器官模型、纳米递送系统等新技术在喹诺酮杂化分子研发中的应用方向，为喹诺酮杂化多靶点抗肿瘤药物的研发提供理论参考。

• 补体因子B抑制剂伊普可泮的合成路线图解

  胡家栋,杨蕊,王晨曦,杨贞,文雯,朱瑞瑞

  伊普可泮是一种口服的补体因子B（complement factor B，CFB）抑制剂，由诺华公司研发于2023年12月在美国获批上市用于治疗成人阵发性睡眠性血红蛋白尿症。本文综述了伊普可泮合成方法的研究进展，并讨论了各方法的特点，以期对其工业化生产提供参考。

• 饮用水系统中胶体态重金属的研究进展

  辛惠娟,陆泓宇,彭森,赵卓然,赵伟高

  饮用水中的重金属以胶体态存在时易与其他污染物相互作用，加剧水质污染，并对人体健康产生更为严重的威胁。聚焦于饮用水系统中的胶体态重金属，从胶体态重金属的概念、形成和控制技术三方面进行了总结。总结发现，胶体态重金属在饮用水系统各环节均有形成，形成机理包括：重金属元素通过自身水解或与其他污染物吸附、团聚以及通过氧化还原等反应形成胶体态重金属。全流程控制技术中，水源保护包含原位修复（化学修复、生物修复、可渗透反应墙技术）与异位修复（膜分离、吸附、离子交换等），现有技术对胶体态重金属针对性不足。水厂是核心控制环节，常规工艺中混凝、过滤对胶体态重金属去除效果有限，消毒主要通过杀灭微生物以减少重金属形态变化；深度工艺中膜分离可高效截留胶体态重金属，吸附法可与预氧化联用提升去除效果。管网控制主要通过投加缓蚀剂抑制管壁腐蚀、优化消毒策略稳定生物膜，减少胶体态重金属的生成与释放。最后，对胶体态重金属在饮用水系统中形成和控制技术的研究方向进行了展望，以期为控制饮用水污染、保障饮用水水质提供借鉴和帮助。

• 酸泥中有价/有害元素分离提取研究进展

  狄晓蔓,何友娇,李小艺,覃扬颂,蒋明

  酸泥是有色金属冶炼过程中产生的典型危险固体废弃物，具有显著的价值资源属性与环境风险特征，高效的资源化利用与无害化处理是实现酸泥“变废为宝”的关键环节。本文阐述了酸泥的基本性质、污染途径、有价元素的分离提取现状；同时，针对酸泥中有害元素砷的各类处理方法及其优缺点进行总结。最后，结合当前酸泥处理面临的二次污染隐患、资源回收不彻底、资源化利用途径少等问题提供研究与发展方向。

• 高性能锂离子电池多羰基萘二酰亚胺聚合物正极材料

  罗河伟,王晨,李丹阳,刘明悦,罗嫚,蔡美晴,马贺

  含羰基结构的有机电极材料由于其结构灵活可调、比容量高等优点越来越受到人们的关注。但是受限于有机材料易溶于电解液的缺点，其应用于锂离子电池时循环性能比较差。本文以电化学性能稳定的萘二酰亚胺为结构单元，构筑多羰基聚合物电极材料（P(NDA-BTC)）。该材料含有多个羰基电化学活性基团，比容量显著高于单一萘二酰亚胺结构单元，初始放电比容量达到265 mAh g-1。由于P(NDA-BTC)含有多个萘二酰亚胺刚性基团，该聚合物结构稳定且在电解液中极难溶解，因而展现出优异的倍率性能与循环性能，在0.2C的电流密度下比容量为264 mAh g-1，10C电流密度下比容量仍有247 mAh g-1。该材料在10 C条件下进行测试，首圈放电容量为251 mAh g-1，经过10000次充放电循环后可逆容量为158 mAh g-1，容量保持率为63%，库伦效率保持接近100%。本研究为高性能有机正极材料的高效设计策略提供了新思路。

• 利用响应曲面法对锂离子电池循环寿命影响因素的研究

  毛滢浙,吴丽娟,罗婧祎,张予宁

  动力锂离子电池的循环寿命与其使用工况息息相关,选择3.7V-48Ah软包锂离子电池为研究对象,选取电池的使用温度T(A)、SOC上限(B)、放电深度DOD(C)为使用应力,将充放电循环吞吐量(y瓦时)作为响应值指标,基于响应曲面法设计原理,利用Design-Expert软件设计DOE实验方案并进行电池充放电循环测试,获取以吞吐量表征的寿命数据,建立了关于电池寿命的二阶响应曲面模型,并对模型精度进行实验验证。对该模型的回归方程的方差、显著性及可视化结果进行分析,结果表明：单因素对于锂电池循环寿命影响的显著性排序,从大到小依次为使用温度T、SOC上限和放电深度DOD,且三因素之间的交互作用对于锂电池寿命的影响是不显著的。通过求解模型,在给定各应力因素水平范围内,得到电池最优使用策略为温度为22.23℃,放电深度为40%,SOC上限为81.14%,预测在最佳循环条件下充放电循环容量衰减20%时的电芯累积放电量值为775.273kWh,模型精度最大误差7.8%。

• NaYF4:Yb,Er@CB上转换纳米功能材料的制备与条件优化

  武玥,王施晗,宿欣瑶,代佳珍,马明月,彭微,罗利霞,李淑荣,孟佩俊

  稀土掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)的应用已成为生物医学领域研究热点之一,但其表面修饰与功能化仍是关键挑战。本研究通过溶剂热法合成油溶性上转换纳米颗粒NaYF4: Yb, Er,进而利用葫芦脲(CB)修饰该纳米颗粒,合成了CB包覆的NaYF4:Yb,Er@CB。通过TEM、XRD、FTIR、荧光光谱等表征,系统研究了前体(NaYF4:Yb,Er)是否去油、CB用量、反应温度、反应时间及光照条件等对材料性能的影响。结果表明,在反应温度25°C、反应时间24h、CB[6]掺杂量0.67mmol/L(绝度量为0.01mmol)的避光条件下,合成的NaYF4:Yb,Er@CB荧光强度高、结晶度高、形貌良好、稳定性好,在光照下仍能保持85%以上的上转换发光性能。该研究为开发高效、稳定的多功能上转换纳米平台奠定了坚实基础。

• 单原子催化：从理论构想到应用探索

  常芳芳,杜卫民,袁振东

  单原子催化概念的形成与发展,贯穿了从理论萌芽到工业实践的全过程。从泰勒的活性位点,到春田正毅等人揭示的纳米催化,再到Flytzani-Stephanopoulos、徐柏庆等对孤立金属离子作用的辨析,逐步揭示出孤立金属位点的催化潜力。2011年,中国科学院院士张涛与清华大学李隽教授以及亚利桑那州立大学刘景月教授合作,正式提出“单原子催化”概念,建立了原子尺度的研究范式。此后该领域迅速发展,在多个方向展现出优异性能,并成功应用于万吨级工业装置。这一历程不仅体现了科学思想从宏观到原子尺度的深化,也推动了多学科方法的融合与催化研究范式的革新,为绿色高效催化技术的发展提供了新路径。

• 以死神之吻，赐生命以吻———三氧化二砷从毒物到靶向药物的转化之路

  陈怡庆,曹中艳,徐元清,王玉霞

  三氧化二砷（As2O3，砒霜）从传统毒物到现代靶向药物的转化，是药物化学史上的经典案例。20世纪70年代，中国科学家张亭栋等人运用成分分离与循证医学方法，从民间复方中锁定并验证了三氧化二砷对急性早幼粒细胞白血病（APL）的单一疗效。后续机制研究表明，三氧化二砷能靶向诱导PML-RARα融合蛋白降解，并通过线粒体途径触发癌细胞凋亡。在此基础上，其与全反式维甲酸（ATRA）联合形成的“上海方案”，通过诱导分化与诱导凋亡的协同作用，将APL从致死率最高的急性白血病转变为首种可被基本治愈的成人白血病。本文系统回顾了三氧化二砷从毒物到药物的转化历程、分子机制及其临床价值，并探讨其在新型制剂开发、适应症拓展等方向的最新研究进展。这一案例不仅诠释了“以毒攻毒”思想的现代科学内涵，也为基于天然产物的靶向药物研发提供了方法论启示。

• 《怀疑的化学家》与近代化学的产生

  余艳梅,孙洪庆

  17世纪英国著名自然哲学家、化学家罗伯特?波义耳(1627.1.25-1691.12.30)的代表作《怀疑的化学家》是科学史上的名篇,该书的出版被认为是近代化学的开端。波义耳在书中系统阐述了他对物质构成的认识和对物质世界的思考,集中体现了他的化学思想和实验哲学理念。该书对传统元素要素理论的批判、对微粒论思想的阐述、对化学研究范式的探索以及对化学“去神秘化”的努力,推动了近代化学的产生。

• 前沿科学研究与本科生有机化学实验的融合：双极性TADF主体材料DIC-TRZ的合成、表征与光电性能研究

  郭婷,姚日晖,苏仕健

  热活化延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence, TADF)主体材料是一类在有机发光二极管(OLED)中用于承载发光客体(TADF发光体)的关键材料,其主要作用是优化激子利用率和能量传递效率,同时平衡器件中的载流子传输。将TADF这一前沿研究热点融入本科有机化学实验教学中,为功能材料专业本科生开设前沿有机化学实验：双极性TADF主体材料DIC-TRZ的合成、表征与光电性能研究。该实验内容包括通过金属催化的碳-氮键偶联反应、结构表征以及利用紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪和密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT)计算对其光物理性质进行研究。旨在将前沿科学研究融入功能材料专业有机化学实验教学,通过本实验,使学生了解OLED中TADF材料这一科学研究前沿领域,激发学生对前沿科学研究的兴趣,拓宽学生的科学研究视野,培养学生的科研探究能力。

• 融入异构体概念的有机化学综合实验设计与教学实践

  杜正坤,王雅晴,王婷婷,侯笑寒,杜惠平,于冬宏,温聪颖

  为实现本科基础有机化学教学与国际前沿科研成果的有效融合,丰富有机化学实验教学内容,本实验选取有机太阳能电池领域中的“明星分子”-苯并二噻吩单元作为研究对象,并将其与有机化学中的同分异构体概念相结合,设计出一项综合性实验项目。实验内容涵盖两种溴代异构体的合成与测试表征。该实验综合性强,有助于系统训练学生的基本实验操作、结构表征、性能测试、谱图解析以及实验数据归纳分析等方面能力,不仅拓展学生的知识视野,提升专业综合素质,也有助于推动有机化学实验教学内容的持续优化与完善。