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2017年  第49卷  第2期

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化学
基于亚甲基蓝与DNA相互作用自铸成膜研究
甘绮婷, 陈琳琳, 朱耀婷, 关海欣, 李红
2017, 49(2): 1-5. doi: 10.6054/j.jscnun.2017103
摘要:
基于亚甲基蓝(MB)与DNA间的静电作用与嵌入作用,运用自铸膜法在载玻片上制备了蓝色的MB-DNA复合膜,并应用紫外可见光谱法、荧光光谱法和扫描电镜等方法对复合膜进行了表征,同时研究了DNA-MB复合膜的成膜机制.结果表明,MB能嵌入诱导DNA的凝聚,形成均匀的MB-DNA复合膜,而膜中的DNA对MB起着分散剂的作用,使膜中多聚MB分散成单体和二聚的形式,显示出单体和二聚体的光吸收特性.该研究结果为DNA介导的功能光电器件的构筑提供了有力的支撑.
超声微波辅助共沉淀法制备Li1.2Ni0.2Mn0.6O2正极材料及其性能
赵瑞瑞, 梁家星, 杨子莲, 梁昌铖, 关熊聪, 高爱梅, 陈红雨
2017, 49(2): 6-10. doi: 10.6054/j.jscnun.2017104
摘要:
通过超声微波共沉淀法制备一系列纳米正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2。通过X射线衍射,扫描电镜,X射线光电子能谱和电化学方法研究超声时间对合成材料的影响。结果表明反应时间为2h时,材料表现出最优异的电化学性能,其在0.1C和2C倍率下的容量分别为265mAh.g-1 和180mAh.g-1。材料优异的电化学性能取决于其均一的颗粒粒径,理想的元素分布和高反应活性的氧化还原电对。超声微波系统可以在富锂材料的实际生产中起到良好的辅助作用,它使用方便,且能够节约时间。
SnO2@C锂离子电池负极材料的制备及其性能
陈素素, 陈新丽, 邓洪
2017, 49(2): 11-15. doi: 10.6054/j.jscnun.2017086
摘要:
通过回流法制备了SnO2纳米小球,再以-环糊精作为碳源通过水热法制备得到SnO2纳米小球/C复合材料. 扫描电子显微镜和粉末X射线衍射仪测试结果表明,所合成复合材料为直径约为30~40 nm的纳米小球,在SnO2的外表面可以看到一层均匀的碳层的包裹. 通过碳的包裹,材料的结构稳定性和导电性增加. 在100 mA/g的电流密度下,200次循环后,放电比容量稳定在749 mAh/g,而在大电流充放电后(100 ~ 800 mA/g),再次回到100 mA/g的电流密度时,放电比容量仍能保持在620 mAh/g.
酰胺类配体及锌配合物的合成、结构与电化学性能
胡磊, 周京弘, 李思琪, 林晓明, 蔡跃鹏
2017, 49(2): 16-20. doi: 10.6054/j.jscnun.2017090
摘要:
以4-溴吡啶盐酸盐和对氨基苯甲酸为原料合成了4-(4-吡啶-4-基-苯甲酰氨基)-苯甲酸(HL). 通过溶剂热法合成得到配合物 [Zn2L2(CO3)(H2O)2]n (1). X-射线单晶衍射分析表明:配合物1结晶于单斜晶系P21/c空间群,结构中存在由Zn(II)离子与碳酸根氧原子形成的无机链,这些ZnO无机链进一步被配体L-中的羧基氧原子和吡啶氮原子连接,形成4-连接66拓扑的三维网络结构. 将配合物1直接作为锂离子电池负极材料,并对其电化学性能做初步研究.
细菌纤维素/TiO2锂离子电池复合隔膜的研究
张崧, 王玉海, 石光, 温钰环, 徐伟彬, 陈卓莉
2017, 49(2): 21-27. doi: 10.6054/j.jscnun.2017091
摘要:
利用细菌纤维素(BC)的纳米纤维与纳米TiO2颗粒进行溶液混合制备具有多孔、极性和良好热稳定性的BC/TiO2锂离子电池隔膜,并对其孔结构、亲液性、热稳定性、电化学稳定性、离子电导率和电池性能循环稳定性等性能进行研究. 结果表明,BC/TiO2复合膜具有三维多孔结构、良好吸液性和高温尺寸稳定性.相对于商品化隔膜(Celgard?2325),BC/TiO2隔膜具有更高的离子电导率,并且随着纳米TiO2含量的增加,离子电导率先升高后降低,当纳米TiO2质量分数为20.81 %时,BC/TiO2复合膜具有最大的室温离子电导率(1.7010-3 S/cm). BC/TiO2复合膜作为锂离子电池隔膜时,电池具有较好的循环稳定性和倍率性能. 该研究对制备优异热稳定性和离子电导率的锂离子电池隔膜具有指导意义.
共轭多孔聚合物薄膜的电化学制备及电容特性
罗海媛, 陈家晓, 郝洪敏, 刘聪, 石光, 李国明
2017, 49(2): 28-33.
摘要:
以聚集诱导发光(AIE)材料咔唑基三苯乙烯衍生物(TPCz)为单体,采用循环伏安法(CV)以聚集诱导发光(AIE)材料咔唑基三苯乙烯衍生物(TPCz)为单体,采用循环伏安法(CV)原位聚合制备了咔唑基三苯乙烯衍生物多孔聚合物薄膜(TPCz-CMP). 利用红外光谱(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、高倍透射电镜(HR-TEM)等手段对其结构和形貌进行了表征,并对CMP薄膜修饰的电极进行了CV、恒电流充放电(CP)及交流阻抗(EIS)等电化学性能测试. 结果表明, TPCz-CMP薄膜具有微孔结构,在电流密度为4 A/g时,TPCz-CMP薄膜电极的比电容达到193 F/g,是一种具有优良应用前景的超级电容器材料.
不同炭材料对铅酸蓄电池性能的影响
赵微, 石光, 林鹏, 吴雨蒙, 赵瑞瑞, 陈红雨
2017, 49(2): 34-37. doi: 10.6054/j.jscnun.2017024
摘要:
为了有效抑制负极板的硫酸盐化,常在铅酸蓄电池的负极材料中加入添加剂,以延长铅酸蓄电池在高倍率部分荷电状态下的循环寿命. 本文通过在铅酸蓄电池负极铅膏中添加一定量的5种不同炭材料,经和膏、固化等步骤制成不同炭材料掺杂的负极板并组装成蓄电池,对蓄电池的充放电性能及高倍率部分荷电状态下的循环性能进行了测试. 并利用BET、SEM测试对这5种炭材料的结构和形貌进行了表征分析. 结果表明,不同种类的炭材料对铅酸蓄电池的作用效果不同. 高比表面积、结构疏松多孔且含有大量微孔的多级孔炭材料可以在几乎不影响电池容量的情况下,大大提高铅酸蓄电池在高倍率部分荷电状态下的循环寿命. 实验结论能够更好的指导铅酸蓄电池炭材料的开发和选用.
2-(4-吡啶基)咪唑二羧酸锌配位聚合物的自发拆分
周霞, 王婷, 林荣珊, 张梦瑶, 区泳聪, 吴建中
2017, 49(2): 38-42.
摘要:
非手性配体2-(4-吡啶基)-4,5-咪唑二羧酸(H2L)与硝酸锌进行水热反应得到组成为[ZnL]n?2nH2O的自发拆分的2种三维金属-有机框架手性晶体,空间群分别为P41212和P43212,其中配位多面体分别为和型Zn(NO)2N三角双锥结构. 两种晶体分别存在着约0. 2 nm宽的不同手性的超微四方孔道,容纳的结晶水分子通过氢键分别形成右手和左手螺旋. 320 ℃以下主体框架保持稳定. 晶体在440 nm左右的荧光发射相比配体增强2倍以上. 该研究对于由非手性原料合成手性多空材料的进一步研究具有积极意义.
硅胶基质聚天冬氨酸固定相的合成及对多肽的分离
林纯, 陈俊, 范军, 张晶, 喻丽, 章伟光
2017, 49(2): 43-48. doi: 10.6054/j.jscnun.2017102
摘要:
硅胶基质聚天冬氨酸固定相是一类典型的弱阳离子交换色谱填料,对多肽、蛋白质等生物大分子表现良好的分离性能,受到研究者的极大关注。本文分别将不同分子量的聚琥珀酰亚胺(PSI)化学键合到氨丙基硅胶表面得到四种键合聚天冬氨酸的固定相材料(即YCSiP-I、-II、-III和-IV),采用红外光谱、热重分析和zeta电位测定等方法进行表征,研究硅胶孔径、PSI的分子量、流动相pH值和离子强度等因素对分离多肽的影响。结果表明,红外光谱中3072、1720和1030 cm-1等处吸收峰分别对应为?N-H、?C=O和?Si-O-Si的伸缩振动峰,说明聚琥珀酰亚胺结合到硅胶上;YCSiP分离多肽主要受底物与固定相间的静电作用影响;由小孔径的硅胶和低分子量的聚琥珀酰亚胺制备得到的固定相YCSiP对多肽表现更好的分离性能;随着流动相的离子强度增大,多肽在柱上的保留均显著减弱,在离子强度为50 mM的流动相中,6种多肽在固定相上的分离效果最好。本研究丰富了硅胶基质聚天冬氨酸固定相材料在多肽分离中的应用。
茉莉酸受体多功能纳米探针的合成与应用
林碧霞, 俞英, 廖球梅, 刘雅雯, 陈永雄
2017, 49(2): 49-55. doi: 10.6054/j.jscnun.2017088
摘要:
将巯基丙酸修饰的CdTe量子点和植物激素茉莉酸通过一步法偶联到表面修饰氨基的Fe3O4纳米颗粒表面,合成了一种同时具有荧光信号、磁响应性能和特异性标记植物原生质体中茉莉酸受体的多功能磁性荧光纳米探针. 荧光光谱测试表明该探针保持了CdTe量子点荧光性能,具有荧光强度高,适用体系的pH范围宽,抗光漂白性能好等优点. 磁响应及磁滞回线测试充分说明该探针具有良好的超顺磁性. 使用该探针对绿豆原生质体中茉莉酸受体进行成像,结果表明,该探针对茉莉酸受体具有选择性标记的功能,茉莉酸受体主要存在于原生质体膜上. 该标记方法简单方便,能为茉莉酸信号转导研究提供可视化的信息.
一种喹啉类Zn2+荧光比率型探针
陈嘉韵, 潘珺仪, 陈志, 陈梓亮, 马立军
2017, 49(2): 56-60. doi: 10.6054/j.jscnun.2017099
摘要:
以8-氨基喹啉为母体,设计并合成一种Zn2+比率型荧光探针,通过核磁、质谱表征其结构,并利用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱等研究了探针的识别性能.结果表明,该探针在pH为4.0~9.5条件下均能有效识别Zn2+,尤其在pH 7.4的生理条件下具有最优的识别能力.探针与Zn2+能形成结合比为1:1的稳定络合物且灵敏度高、选择性强、响应迅速,因此该荧光探针具有在生物及环境等领域有效检测Zn2+的潜力.
室温低功率紫外光辐照法制备聚苯乙烯微球
庄泽锋, 何永, 谢煌培, 蔡梓煜, 孙丰强
2017, 49(2): 61-67. doi: 10.6054/j.jscnun.2017105
摘要:
以偶氮二异丁腈(AIBN)为光引发剂,甲醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)为稳定剂,通过抽真空取代氮气保护,利用8 W 365nm波长的紫外灯光照,环境温度下引发分散聚合制备聚苯乙烯微球。这种真空状态下的聚合只适合于光聚合,当紫外光照射反应体系时,AIBN将吸收光子使C-N键断裂而形成自由基,进一步引发苯乙烯单体聚合。研究表明引发剂、稳定剂和单体用量以及光强度和反应时间对微球尺寸和单分散性有规律性影响,适当调节这些参数可获得一定尺寸和单分散度的微球,例如溶剂与单体的比值3:1,引发剂与稳定剂的比为3:1,光照时间为24 h,光照强度为(0.71 mW/cm2)时可获得一定尺寸的单分散性较好的微球。这种方法成本低廉、操作简便、具有一定的普适性,可适用于其它聚合物微球和功能化有机-无机复合微球的制备,例如PMMA、PMAA微球及P(MMA-co-MAA)共聚微球等。
环境科学
光催化降解普萘洛尔的机理研究
阮沁沁, 彭亮, 彭导灵, 顾凤龙
2017, 49(2): 68-72. doi: 10.6054/j.jscnun.2017097
摘要:
普萘洛尔作为一种新型污染物,对环境和人类健康造成了很大的威胁,有效的去除普萘洛尔在环境中的残留成为日益关注的重点.本文采用密度泛函理论在B3LYP/6-31+G(d)水平上模拟了芬顿溶液中,光催化降解普萘洛尔的反应过程.研究结果表明,普萘洛尔的降解过程是羟基自由基加成在其萘环的不同碳位置上,再进行夺氢或者是C-O键断裂的反应,最后生成稳定的萘酚、对二萘酚、1,4-二萘酚和1,6-二萘酚,生成的主要产物与实验吻合,并从理论角度预测,实验中没有检测到的生成1,4-二奈酚的反应路径在理论上是可以发生的.
Ce-MCM-41分子筛催化臭氧氧化水中腐殖酸
李来胜, 谢燕华, 潘兆琪, 薛颖
2017, 49(2): 73-79. doi: 10.6054/j.jscnun.2017083
摘要:
采用水热法合成铈掺杂MCM-41(Ce-MCM-41)介孔分子筛,并将其用于臭氧氧化水中腐殖酸.本文研究了催化剂投加量、铈掺杂量、反应温度和初始pH对腐殖酸降解及矿化的影响. 结果表明,腐殖酸在Ce-MCM-41/O3体系内可实现有效降解. 与单独臭氧氧化相比,Ce-MCM-41催化剂的加入可提高臭氧氧化腐殖酸的矿化效果. 催化剂投加量为100 mg/L时,催化剂具有较好的催化活性,反应60min,DOC去除率为70.58%(Si/Ce=80);三种铈掺杂量催化剂的添加均能提高腐殖酸矿化效果. 在278 ~308 K实验范围内,腐殖酸溶液的DOC去除率和UV254去除率均随反应温度升高而提高.溶液初始pH为6.0~8.5时,DOC去除率随碱性增强而略微下降. 表明温度和溶液初始pH影响催化臭氧氧化去除腐殖酸的效果. 此外,还考察了添加Ce-MCM-41对含溴水臭氧氧化过程中溴酸盐生成的影响,与单独臭氧相比,1.00 g Ce-MCM-41分子筛的加入减少了46.94%溴酸盐生成. 结果表明添加Ce-MCM-41分子筛可抑制溴酸盐的生成. 因此Ce-MCM-41分子筛可用于提高臭氧氧化腐殖酸效果和减少含溴水臭氧氧化过程中溴酸盐的生成.
天然水体主要本底成分对催化臭氧氧化草酸的影响
李旭凯, 郭杏妹, 张秋云, 李来胜
2017, 49(2): 80-84. doi: 10.6054/j.jscnun.2017081
摘要:
采用浸渍法制备了Fe2O3负载活性炭(Fe2O3/AC)催化剂,考察了Fe2O3/AC催化臭氧氧化草酸的活性以及天然水体主要本底成分对Fe2O3/AC催化臭氧氧化草酸的影响. 结果表明,臭氧氧化草酸过程中Fe2O3/AC显示了良好的催化活性,草酸的去除主要基于催化贡献. HCO3-、CO32-及腐殖酸对Fe2O3/AC催化臭氧氧化草酸体系均有抑制作用. HCO3-和CO32-加入使催化臭氧氧化体系pH升高,进而降低Fe2O3/AC催化臭氧氧化草酸的活性. 此外,HCO3-和CO32-也是羟基自由基抑制剂,HCO3-、CO32-对体系的抑制作用从侧面验证Fe2O3/AC催化臭氧氧化草酸遵循羟基自由基机理. 腐殖酸加入体系后,与草酸形成竞争吸附和竞争氧化,从而抑制草酸的降解.
矿物-腐殖酸复合体对菲的吸附研究
黄仁龙, 陈杰, 刘峻光, 舒月红
2017, 49(2): 85-93. doi: 10.6054/j.jscnun.2017094
摘要:
摘要:选用高岭土、蒙脱土、针铁矿为代表性矿物,腐殖酸(HA)为代表性有机质,制备了矿物-HA复合体,通过FTIR、XRD、DSC等表征手段分析HA与矿物复合前后的形态结构的变化,并研究不同溶液化学条件下HA与矿物复合前后对菲吸附规律. 结果表明:与矿物复合后HA的玻璃态转变温度Tg由64.6℃变为32.6(高岭土-HA)、51.5(针铁矿-HA)、16.5、77.7℃(蒙脱土-HA),体现了HA的结构及致密程度发生了改变. 矿物-HA复合体对菲吸附的Koc值比未复合的HA减小50%左右,线性程度有所增强. 相对于Ca2+而言,Na+的存更有利于HA及其复合体对菲的吸附. 离子强度对菲在不同矿物-HA复合体上吸附的影响并不完全一致;较低的pH 4有利于菲在各种矿物-有机质复合体上的吸附,此时,蒙脱土-HA复合体对菲的吸附亲和力最大. 研究为阐明HOCs在土壤/沉积物中的迁移转化规律具有重要的意义.
改性活性炭负载铁氧化物及其对Pb2+的吸附特性研究
欧陶莎, 邓达义, 邓培雁, 黄华颖, 赖宇维
2017, 49(2): 94-101. doi: 10.6054/j.jscnun.2017077
摘要:
以过硫酸盐预处理活性炭再用化学沉淀法联合超声技术制备出的磁性活性炭,具有比表面积高、官能团丰富、磁性能好等优点,其磁性活性炭比表面积为646.81 m2/g,孔径为2.11 nm,孔容为0.327 m2/g. 官能团主要为羟基、羧基和酯基等. 饱和磁化强度为10.07 emu/g,有利于吸附后的分离,剩余磁化强度为1.165 emu/g,具有一定的抗退磁能力. 采用静态吸附实验的方法,比较了活性炭和制备的磁性活性炭在水溶液中对铅的吸附量,结果表明磁性活性炭对铅的饱和吸附量为68.925 mg/L,远超过活性炭对铅的吸附量30.125 mg/L,显示出磁性活性炭对水溶液中铅优异的吸附性能.
Cu2O@Cu4(SO4)(OH)6的制备及黑暗下降解橙黄II
蔡丹丹, 万霞, 铁绍龙
2017, 49(2): 102-108. doi: 10.6054/j.jscnun.2017073
摘要:
本文采用液相还原法合成出具有不同摩尔比的Cu2O/Ag(x)复合型催化剂,采用XRD、SEM、UV-Vis-NIR漫反射(DRS)分析手段对样品进行表征。结果显示,纳米金属Ag的存在,使得Cu2O/Ag(x)样品对光的吸收扩展到了整个可见和近红外区,且随样品中Ag含量的增加,该区域的吸收逐渐增强,证明Cu2O/Ag(x)复合催化剂对太阳光具有高的光吸收能力。以甲基橙(MO)为目标降解物,研究催化剂在黑暗条件下的降解性能,结果表明Cu2O/Ag(0.05)催化剂具有最高的降解能力,在120 min内黑暗条件下MO (30 mg?L-1) 降解率达到89.2%。同时对Cu2O/Ag(x)复合催化剂的降解机理进行了探讨。
潮汐对沿海城市下水道硫化氢污染的影响研究
梁振声, 詹春耿, 冯文文, 段佳君, 江峰
2017, 49(2): 109-114. doi: 10.6054/j.jscnun.2017082
摘要:
沿海城市下水道易受潮汐影响,使得部分海水周期性地进出城市排水管网,从而改变下水道中的硫化氢产生与转化过程. 为此,通过实验和数学模型评估香港排水管网某感潮管段受潮汐作用影响. 实验结果表明,潮汐作用显著提高了下水道污水的硫化物峰值,导致硫化氢污染情况明显恶化;同时硫化物浓度与潮位呈反比,出现周期性变化;但海水入侵带来的溶解氧和稀释作用一定程度上缓和了这一影响,体现为大潮时的硫化物峰值浓度相对提升较少. 建立的下水道感潮管段水质数学模型可以较好地模拟、再现这一过程. 以上结果表明,潮汐作用使下水道的硫化氢污染问题恶化并使硫化物浓度随潮汐涨退呈周期性变化,通过数学模型优化控硫药剂投加方案可以实现更有效、更经济的感潮管段硫化氢污染控制.
广东北江大型底栖动物群落与水质相关性研究
曹然, 黎征武, 刘威, 王旭涛, 邓培雁
2017, 49(2): 115-121. doi: 10.6054/j.jscnun.2017084
摘要:
运用典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis, CCA)研究了12项水质指标对北江流域大型底栖动物分布的影响. 结果表明,物种与水质因子的相关性在95%以上,说明大型底栖动物在北江的分布与水质因子有密切的联系. 温度、pH值、电导率、化学需氧量和硅酸盐是影响北江大型底栖动物物种分布的主导因子,氯化物、氨氮和总氮对其分布也有重要影响. 本研究共采集大型底栖动物46种,各类底栖动物对于生态环境的需求不同,在各水质因子的维度上呈现出生态分化现象. 北江以底栖动物为指示可以依次划分为污染物含量低,水质较好的绥江中下游地区;水质受到有机污染的干流;以及水质一般,尚未受到污染影响的北江上游各一级支流.
马缨丹对镉的耐性及Glomus intraradices对镉吸收转运的影响
傅阳, 凡玲, 黄雪莹
2017, 49(2): 122-128. doi: 10.6054/j.jscnun.2017069
摘要:
为探讨马缨丹(Lantana camara L.)应用于植物修复的可行性,通过盆栽试验,研究了马缨丹对土壤中重金属镉(Cd)的耐性,以及不同施Cd水平下丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)Glomus intraradices(GI)对马缨丹吸收和转运Cd的影响. 结果显示:当土壤Cd含量为50 mg/kg时,马缨丹的生长受到明显的抑制作用;当土壤Cd含量为10 mg/kg时,马缨丹地上部具有较高的Cd积累量. GI表现出对Cd较强的耐性,能较好地侵染马缨丹根系. 与对照相比,接种GI能缓解Cd对马缨丹的生物毒性效应,显著提高马缨丹的生物量(P<0.05);接种GI对马缨丹转运Cd没有显著影响(P>0.05),但当土壤Cd含量为100 mg/kg时,接种GI会抑制马缨丹对Cd的富集. 结果表明马缨丹对Cd具有较强的耐受性,在低Cd污染土壤中具有较高的提取效率;接种GI显著提高了马缨丹对Cd的耐性和地上部Cd的提取量(P<0.05),表明马缨丹在修复Cd污染土壤方面具有应用潜力.
特约综述
17年第2期封二三
2017, 49(2).
摘要: