2025年, 第46卷, 第04期　
刊出日期：2025-04-10

  

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  不同元素组成分子筛结构与有机结构导向剂主客体相互作用的高通量计算

  李霖, 王晨, 王嘉泽, 李莉

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 9-15.

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  分子筛是一种具有规则孔道结构的无机微孔晶体材料,广泛应用于工业吸附分离和催化过程.本文从已知的260余种分子筛拓扑结构中选取了14种能够以纯硅、硅铝和磷酸铝形式合成的拓扑结构,通过高通量计算方法探究了有机结构导向剂(OSDA)对这些不同元素组成的分子筛骨架的结构导向作用.研究结果表明,不同的OSDA对元素组成结构的导向作用有显著差异,某些OSDA倾向于导向纯硅或硅铝结构,而另一些则更倾向于导向纯磷酸铝结构.本文所得结果不仅有助于加深对OSDA在分子筛合成中作用机制的理解,还可为设计和合成具有特定元素组成的分子筛提供理论依据.
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  内置式薄层色谱-表面增强拉曼光谱联用基底的制备及在有机反应检测中的应用

  卢贝贝, 张晨杰, 徐敏敏, 姚建林

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 16-22.

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  表面增强拉曼光谱（SERS）因其灵敏度高、特异性强和可无损原位检测等优点,已发展成为一种功能强大的分析技术,但通常混合体系的SERS快速检测仍然存在巨大的技术挑战.本文采用液-液两相界面自组装法制备了大面积和高均匀性的Au@SiO₂单层膜SERS基底,结合薄层色谱（TLC）,构建了新型TLC-SERS联用技术,将TLC的快速分离和SERS的高灵敏检测有机结合,克服了混合体系检测中分离叠加光谱和出现假阴性结果的困难.系统研究了内置Au@SiO₂单层膜SERS基底的稳定性和均匀性,解决了以往TLC-SERS联用技术中分离斑点二次扩散和硅胶背景干扰等问题.通过新型TLC-SERS联用技术,实现了模型反应苯硼酸和3-溴吡啶的Suzuki偶联反应过程的监测,以及分离鉴定无标准样品的未知烯烃加成反应产物.结果表明,通过SERS对TLC分离后的斑点所含物质进行结构分析,对分离后出现斑点重叠而难以区分的样品进行成像技术分析,获得相对应物种的信息.该新型联用技术可为解决众多难以分离鉴定的有机化学反应混合产物的难题提供新思路.
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  双发射碳点协同智能手机构建用于Ag⁺和Cu²⁺的便携式荧光比色传感器

  王丛丛, 周恒博, 任丽芳, 申世刚, 马会春, 董江雪

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 23-33.

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  以柠檬酸、聚乙烯亚胺和邻苯二胺为碳源,通过水热法制备了发射蓝色和黄色荧光的碳点（CDs）,将上述两种CDs通过自组装构筑成双发射探针（B/Y-CDs）,构建了用于水溶液中Ag⁺和Cu²⁺的可视化荧光传感器.采用高分辨透射电子显微镜、Zeta电位分析、X射线衍射谱和红外光谱对B/Y-CDs进行了表征.结果表明,B/Y-CDs的激发波长为350 nm,发射波长为465和555 nm,将Ag⁺引入体系后,黄色荧光强度显著降低,而蓝色荧光仅有少量减少;将Cu²⁺引入体系后,黄色荧光强度显著增加,而蓝色荧光强度明显降低;进一步考察了pH值、时间和温度对传感器性能的影响.在最佳实验条件下,B/Y-CDs检测Ag⁺的线性范围为0.05～250μmol/L,检出限为19.70 nmol/L;B/Y-CDs检测Cu²⁺的线性范围为0.02～200μmol/L,检出限为8.87 nmol/L.所构建的传感器具有良好的选择性,且可用于水环境中Ag⁺和Cu²⁺的检测,样品回收率分别为93.7%～105.7%和95.3%～106.6%.此外,结合智能手机上的颜色识别器app,将构建的传感器整合到智能手机平台中以记录颜色变化,实现了对水溶液中Ag⁺和Cu²⁺的快速、灵敏的可视化定量检测.
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  氟离子敏感疏水标签辅助连续流动绿色合成胸腺五肽

  刘冬梅, 徐元强, 夏超, 郑晶晶, 苏贤斌

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 34-42.

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  设计并合成了一种新型氟离子敏感的羧基保护基——2-苯基-2-三乙基硅乙醇(PTESE)作为疏水性标签，结合连续流动化学技术，在微反应器中实现了高效绿色的多肽药物合成.该策略采用绿色溶剂乙酸乙酯替代传统固相合成中使用的环境不友好溶剂N,N-二甲基甲酰胺，避免了潜在的生殖毒性风险.实验中使用Cbz保护的氨基酸进行偶联反应，并通过连续流钯碳填充柱加氢实现快速、清洁的脱保护,有效规避了Fmoc脱保护中对受控试剂哌啶的依赖.基于该方法快速高效地合成了高纯度的胸腺五肽(粗品纯度>98%),与传统固相合成方法相比,过程质量强度(PMI)大幅度降低.同时,正交保护基团PTESE可通过氟离子试剂有效脱除,为全保护肽链的合成提供一种新策略,并在绿色可持续多肽合成领域具有巨大的应用潜力.
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  含缩氨基脲结构的4-苯氧基喹啉类c-Met激酶抑制剂的合成与抗肿瘤活性

  吴霜, 林思雨, 李楠, 林艺涵, 丁实, 陈烨, 刘举, 沈继伟

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 43-52.

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  基于4-苯氧基喹啉类Type II型小分子c-Met激酶抑制剂的结构特点,设计并合成了13个含缩氨基脲结构的4-苯氧基喹啉类化合物.采用迁移率改变法（MTS）测试了目标化合物对c-Met激酶的抑制活性.采用噻唑蓝（MTT）法测试了目标化合物对A549,PC-3,AGS和MKN45细胞的体外抗增殖活性.体外抗肿瘤活性实验结果表明,大部分化合物对c-Met激酶和4种肿瘤细胞株均具有较好的抑制活性.其中化合物6f和6k具有优秀的抑制c-Met激酶活性[c-Met的半数抑制浓度(IC₅₀)分别为14.50和15.68 nmol/L].化合物6f对A549,PC-3,AGS和MKN45细胞的IC₅₀值分别为0.93,7.81,12.88和2.58μmol/L;化合物6k对A549,PC-3,AGS和MKN45细胞的IC₅₀值分别为0.67,6.60,3.04和0.88μmol/L.抗肿瘤作用机制研究结果表明,化合物6k可诱导MKN45和A549细胞发生细胞凋亡,并能够抑制2种肿瘤细胞的迁移能力.
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  梭形含钴MOFs材料协同催化双烯烃空气环氧化反应

  张望, 鲁新环, 董妍红, 郭昊天, 严姗, 周丹, 夏清华

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 53-61.

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  金属有机框架（MOFs）材料由于具有酸性和表面结构可调控的特点被广泛应用于多相催化反应.本文设计并合成出一种含金属Co的梭形双金属MOF材料(ZnCo-MOFs)，其可直接用于常规水热反应促进双烯烃空气环氧化反应，解决了双烯烃使用常规水热法反应困难的问题.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了该材料. ZnCo-MOFs能够在无还原剂和引发剂的情况下催化双烯烃空气环氧化反应，相比单烯烃其效率明显提升.以N,N-二甲基甲酰胺（DMF）作为反应溶剂，仅90℃水浴搅拌条件下反应5 h，双烯烃环辛烯和苯乙烯的转化率分别达97.0%和98.8%，环氧选择性分别为98.4%和92.7%.该催化剂在多次循环使用后依然没有失活，具有良好的循环稳定性.
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  油酰二乙醇胺在丙三醇/水混合溶剂中的自组装及流变性能

  李嘉明, 王丹, 冯玉军, 殷鸿尧

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 62-67.

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  两亲分子自组装是创造新材料的重要方法,此前的研究主要聚焦于室温及以上温度,对零下低温环境中的自组装研究较少.本文研究了非离子表面活性剂油酰二乙醇胺在丙三醇/水混合溶剂中的溶解性、体系冰点、组装行为及流变性能,考察了溶剂组成、油酰二乙醇胺含量及温度对组装行为和流变性能的影响.研究发现,油酰二乙醇胺可在丙三醇/水混合溶剂中组装形成层状胶束及层状液晶,这些组装体的形成可显著提升体系的黏度和弹性性能.混合溶剂中丙三醇含量越高,越不利于层状液晶的形成.油酰二乙醇胺含量越高,越有利于层状液晶的形成.当6.0%(质量分数)油酰二乙醇胺溶于丙三醇/水(体积比50∶50)混合溶剂中时,体系的冰点可降低至-33.4℃.温度降低会促进组装、增强体系黏度和弹性性能.对于相同体系,温度越低,越容易形成层状液晶.
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  基于键偶极模型的多肽-水体系多体极化作用强度高效计算新方法

  祝佳怡, 姜笑楠, 郑笑函, 郝强, 王长生

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 68-77.

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  为解决传统非极化力场无法准确描述三体及更高阶多体作用的问题，并精确模拟液态水环境下蛋白质的结构和功能，提出了一种可以快速准确计算多肽-水体系中的多体极化作用强度的新方法.该方法将多肽分子中的N—H和C=O极性化学键及水分子的O—H键视为键偶极，周围环境对化学键的极化作用使得该化学键上产生了诱导键偶极，使用键偶极之间的相互作用来描述体系中的多体极化作用.通过拟合模型体系中三体作用能随分子间距离变化的势能曲线确定所需参数.将该方法应用于多肽-水体系中的三体作用强度计算，并与高精度的MP2方法和AMOEBABIO18可极化力场方法进行了系统比较.结果表明，本文方法计算的6个多肽水团簇(共包含92290个三体作用)的总三体作用强度与MP2方法的计算结果具有极高的线性相关性(线性相关系数为0.9965，均方根误差为7.29 kJ/mol)，准确度略优于AMOEBABIO18可极化力场方法 (其与MP2方法的线性相关系数为0.9950，均方根误差为10.74 kJ/mol).此外，本文方法的计算效率与AMOEBABIO18可极化力场方法相比也有显著提高，在涉及超过20000次三体相互作用的模拟中，计算时间缩短了约50%.本文提出的高效方法为大规模蛋白质-水体系的多体作用模拟提供了新思路，在相关领域中具有重要应用潜力.
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  B,N共掺杂富勒烯C₇₀作为氧还原和氧析出非金属电催化剂的理论研究

  杨思伟, 黄旭日

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 78-87.

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  采用密度泛函理论研究了B,N共掺杂富勒烯C₇₀[C₆₈B（n）N（m）,n,m=1～5，分别代表B和N取代的C位点]的氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）性能.结果表明，C₆₈B（n）N（m）在热力学上是稳定的，且其ΔG_*OOH和ΔG_*O与ΔG_*OH均呈良好的线性关系.其中，C₆₈B（4）N（2）与C₆₈B（5）N（2）催化剂的ORR过电位为0.45 V，与商业Pt催化剂相当；C₆₈B（4）N（1）的OER过电位最低（0.38 V），优于传统RuO₂催化剂（0.42 V）,C₆₈B（1）N（3）也表现出与RuO₂相当的OER活性.通过精确调控B,N共掺杂位置，可显著降低ORR与OER过电位，提升C₇₀的催化性能.根据活性趋势图，C₆₈B（n）N（m）的最佳ORR和OER活性分别出现在ΔG_*O-ΔG_*OH=0.92 eV和ΔG_*O-ΔG_*OH=1.42 eV处.研究结果为设计和发现新的非金属碳基电催化剂提供了线索.
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  N缺陷g-C₃N₅/CdS/Ti₃C₂异质结光催化剂的制备及高效去除NO性能

  康莎, 章柯, 卫亚静, 王传义

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 88-99.

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  采用简单的溶剂热法合成了一系列具有N空位的g-C₃N₅/CdS/Ti₃C₂复合光催化剂.通过缺陷工程和异质结的协同作用,所设计的最佳比例g-C₃N_x/CdS/Ti₃C₂复合材料的光催化性能分别是g-C₃N_x和CdS的2.7和2.4倍.由于光吸收率的提高和界面电荷迁移的改善,在可见光照射下,10 min内g-C₃N_x/CdS/Ti₃C₂对流动反应器内的NO去除率达到60.21%,NO₂的生成率仅为2.08%.通过电子顺磁共振（EPR）和捕获实验分析了活性物种并推断出光生载流子的迁移途径.此外,通过原位漫反射傅里叶变换红外光谱（in-situ DRIFTS）进一步揭示了g-C₃N_x/CdS/Ti₃C₂体系光催化去除NO的机理.研究结果为利用空位工程和异质结构的协同作用有效去除NO提供了新的思路和实验依据.
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  H₃PO₄质子化改性的g-C₃N₄及其光催化产H₂O₂性能

  郑娜, 聂丽君, 高宇航, 薛坤坤, 韩晓蓓, 马跃宇, 任丽蓉, 苏王潮, 石建惠

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 100-110.

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  以三聚氰胺为前驱体，通过热缩聚法制备了块体石墨相氮化碳g-C₃N₄（BCN），并利用不同浓度的H₃PO₄对BCN进行水热处理，制备了质子化改性的g-C₃N₄（PBCN_x），再经二甲基亚砜（DMSO）溶剂纯化，得到相应的PBCN_x-D样品.通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、元素分析（EA）和N₂气吸附-脱附测试（BET）对样品进行了表征.结果表明，PBCN_x-D不仅保留了g-C₃N₄的原始结构，而且具有松散的薄层结构、更大的比表面积及更多的氨基缺陷，这些特性提高了其光催化活性.瞬态光电流（TPC）、电化学阻抗（EIS）、光致发光光谱（PL）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）分析结果表明，PBCN_x-D的光生电子-空穴对复合率明显降低.BCN在质子化过程中形成了光响应较差的蜜勒胺分子，经DMSO溶剂纯化后，PBCN_x-D的光电化学性能得到进一步提升.在光催化产H₂O₂实验中，PBCN₁₀-D表现出最佳的光催化活性，光照5 h,H₂O₂产率为0.502 mmol/L，为初始BCN的7.17倍.
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  十二烷基硫酸钠在NaCl/NH₄Cl-C₂H₅OH-H₂O体系中的胶束化行为

  程文婷, 翟颖, 李倩倩, 程芳琴

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 111-121.

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  在对NaCl和NH₄Cl型农药废盐的回收处理中,常采用表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）胶束和乙醇对盐的结晶分离进行调控,因此研究SDS在废盐体系中的胶束化行为对实现此过程的精准调控至关重要.其中,SDS在废盐体系中的临界胶束浓度（CMC）是其胶束化行为的重要参数.本文在293.15～323.15 K温度范围内,采用表面张力法测定了SDS在Na Cl-H₂O,NH₄Cl-H₂O,NaCl-C₂H₅OH-H₂O和NH₄Cl-C₂H₅OH-H₂O 4种体系中的CMC,研究了温度、盐溶液浓度和乙醇的含量对SDS胶束行为的影响.结果表明,不添加乙醇时,在两种盐溶液中SDS的CMC值均随温度的升高而增大,而同一温度下SDS的CMC值随盐浓度的升高而减小;添加乙醇后,SDS在NH₄Cl溶液中的CMC值明显增大,而在NaCl溶液中呈先减小后增大的趋势.通过质量作用模型计算了SDS胶束化行为标准摩尔吉布斯自由能变■标准摩尔焓变■和标准摩尔熵变■3个标准热力学参数.由计算结果可知,SDS的胶束化行为均是自发进行且为放热过程.在NaCl-C₂H₅OH-H₂O体系中,乙醇的添加先促进后抑制SDS胶束的形成;而在NH₄Cl-C₂H₅OH-H₂O体系中,乙醇的添加始终抑制SDS胶束的形成.
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  基于分子指纹与量子化学描述符预测聚酰亚胺玻璃化转变温度的机器学习模型

  詹森华, 石彤非

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 122-130.

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  基于聚酰亚胺重复单元获得了分子访问系统（MACCS）指纹图谱和9种量子化学密度泛函理论（DFT）描述符，构建了MACCS,DFT和两者集成的3类预测模型.通过比较分析随机森林（RF）、支持向量回归（SVR）、极致梯度提升（XGB）和梯度提升回归（GBR）等4种机器学习算法共12个机器学习模型来预测聚酰亚胺的玻璃化转变温度，并提取关键特征信息.结果表明，最优的玻璃化转变温度预测模型是XGB集成模型，其训练集和测试集的决定系数（R²）分别为0.956和0.811，测试集的均方根误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）分别为25.41和20.20.此外，集成MACCS指纹和DFT的模型均比单一模型的效果好.建立的集成模型框架可为聚酰亚胺材料及聚合物材料结构的设计提供参考.
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  共轭微孔聚合物-碳纳米管混合基质膜的可控成核生长与PM/CO₂同步捕集机理

  徐明伟, 杨尚学, 刘冠林, 汪少振, 王存民, 李佳琪, 李湘, 张一帆, 张明明, 何新建, 徐欢

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 131-140.

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  混合基质膜（MMMs）通过将聚合物的优点与有机/无机填料相结合来提高吸附和分离性能.共轭微孔聚合物（CMPs）具有层次化的多孔结构和丰富的杂原子吸附位点,能够在复杂的环境中实现高效、稳定的气体吸附和分离.本文构建了碳纳米管（CNTs）网络支撑CMPs膜,该膜以具有三维网络结构的CNTs为柔性基底,以具有分级多孔结构和丰富杂原子吸附位点的CMPs为吸附活性层,旨在解决制备过程中多孔聚合物自成膜难的问题.所制备的CMP-CNTs膜保留了CNTs的三维网络结构和CMPs的分级多孔结构,在高效吸附颗粒物（PM）和分离二氧化碳/氮气（CO₂/N₂）的同时显著降低了渗透阻力.在酸碱环境中,CMP-CNTs对PM_3.0的拦截效率超过99.9%.孔隙性质测试结果表明,CMP-CNTs具有与气体分子动力学直径相似的尺寸特征和由氮和氧杂原子引起的极性诱导环境,因此具有优异的CO₂/N₂分离能力.CMP-CNTs对CO₂/N₂混合组分的选择性高达119[273 K,1.0 bar（1 bar=0.1 MPa）].本文将CMPs同轴共价接枝在CNTs表面形成核壳结构的混合基质膜,这种将多孔聚合物和柔性基底优势互补的加工方法表现出设计灵活性和工艺普适性.
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  柞蚕蛹表达人促红细胞生成素的糖基化修饰分析

  刘晓黎, 刘宇博, 李学臣, 陈秋实, 范琦, 张嘉宁, 李文利

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 141-150.

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  利用DNA重组技术在柞蚕蛹中表达重组人促红细胞生成素(Recombinant human erythropoietin,rhEPO)，经过亲和层析纯化后，用SDS-PAGE分离纯化各组分，并通过电喷雾电离串联质谱技术(ESI-MS/MS)检测其糖基化修饰.结果显示，在柞蚕蛹中表达的rhEPO比活性约为1190 U/μg，其糖基化修饰位点与人体表达的EPO一致，有3个N-糖基化位点和1个O-糖基化位点.凝集素杂交实验结合质谱结果表明，柞蚕蛹表达的rhEPO的糖链中缺乏唾液酸修饰,而缺少唾液酸修饰的EPO通过鼻腔给药后在多种神经系统疾病的治疗中发挥着重要的作用.所得结果为进一步研究外源蛋白在柞蚕蛹-柞蚕核型多角体病毒(Anthraea pernyi nucleopolyhedrorirus, ApNPV)宿主载体表达系统表达后的糖基化与生物活性提供了依据.
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  Ti₃C₂-MXene/CuS/PVDF复合光热膜的制备及太阳能驱动界面水蒸发性能

  姜艳丽, 徐云松, 王建康, 李伟豪, 宋英, 汪新智, 姚忠平

  高等学校化学学报. 2025, 46(04): 151-162.

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  采用化学刻蚀-溶剂热法合成了Ti₃C₂-MXene/CuS复合材料,再通过真空抽滤将该复合材料负载到聚偏二氟乙烯（PVDF）膜上，构筑了Ti₃C₂-MXene/CuS/PVDF复合光热膜,并研究了其界面水蒸发性能.X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征结果显示,CuS纳米颗粒将Ti₃C₂-MXene包裹并填满片层间隙.界面水蒸发性能测试结果表明,在180℃反应9 h所得材料的性能最佳,在1 kW/m²光照强度下,其界面水蒸发速率和蒸发效率分别为1.92 kg·m^?2·h^?1和110.4%.此外,复合光热膜具有较好的海水脱盐效果及良好的循环稳定性.紫外-可见漫反射光谱（DRS）与光热转换实验结果表明,Ti₃C₂-MXene与CuS的复合提高了其光吸收能力与光热转换效率,二者的协同效应显著提升了材料的光热转换和界面水蒸发性能.本工作可为低成本、高性能光热转换材料的开发提供借鉴.