摘要：利用类二噁英类多氯联苯(PCBs)大气氧化降解产物二羟基多氯联苯与2,3-二羟基联苯双加氧酶(Bphc,PDB ID:1KW6)进行分子对接,构建以分子结构参数为自变量,对接打分函数(K_d,代表对接活性)为因变量的分子相似性指数分析(Co MSIA)与分子全息定量结构-活性相关关系(HQSAR)模型,并对二羟基多氯联苯进行分子修饰,研究结果表明,Bphc酶对二羟基多氯联苯均有不同程度的降解能力,影响Bphc酶对接活性的氨基酸残基为His145,Val147,Ile174,His194,His208,His209,His240,Asn242,Tyr249及Thr280,且二羟基多氯联苯与氨基酸残基对接形成的氢键越多对接活性越高.建立了CoMSIA和HQSAR模型耦合的二羟基多氯联苯分子取代活性精确定位方法,以打分函数较低的二羟基多氯联苯5,6-2OH-CB60为目标分子,设计出8种打分函数显著提升的新型分子,其对接活性提高65%~185%,分子毒性(IC_(50))下降10%~83%,生物富集性(BCF)下降4%~27%,迁移性(K_(OA))与半衰期(t_(1/2))增降幅基本不变.所设计新型分子反应路径的推断可以验证二羟基多氯联苯5,6-2OH-CB60在环境中与活性自由基或与活性分子反应生成所设计的新型5,6-2OH-CB60分子,即类二噁英类PCBs可通过大气氧化降解最终生成酶降解性显著提高的新型二羟基多氯联苯,达到进一步控制类二噁英类PCBs环境行为的目的.

摘要：以已知光降解半衰期(t1/2)的12种氟喹诺酮(FQs)同系物按摩尔比4∶1选择训练集和测试集(随机组合),釆用Sybyl-X 2. 0软件QSAR模块中结合比较分子力场分析(Co MFA)方法和比较分子相似性指数分析(Co MSIA)方法进行三维定量构效关系(3D-QSAR)研究,建立以FQs分子结构参数为自变量,lgt1/2为因变量的3D-QSAR模型,并预测剩余14种FQs分子的t1/2.结果表明,任意组合所构建的Co MFA和Co MSIA模型交叉验证相关系数q2在0. 564～0. 655区间内(> 0. 5),非交叉验证相关系数r2在0. 996～1. 000区间内(>0. 9),表明所构建模型稳定性较强且预测能力良好;对剩余14种FQs分子的t1/2预测发现,第四类FQs的t1/2普遍高于第三类FQs;选取环丙沙星(CIP)为目标分子,QSAR三维等势图分析其C-13位置引入体积较小的基团有利于降低目标分子的t1/2值,据此设计出9种t1/2值显著降低的新型CIP分子,其中引入·OH基团的新型分子t1/2下降幅度最为显著(27. 2%);对CIP分子以及新型CIP分子可能发生的光降解路径进行推断发现,CIP光降解过程中发生芳香环羟基化的路径所需能垒最小,推断为FQs类抗生素降解过程中的主要反应类型,而氧化脱羧反应能垒最大,发生哌嗪环断裂的路径最多,而新型CIP分子光解过程中发生芳香环羟基化、氧化脱羧及羟基化脱氟3种反应的能垒较原CIP分子变化不大,仅哌嗪环断裂所需要能垒明显小于CIP分子需要的能垒;新型CIP分子及其光解产物的生物降解性评价发现,新型CIP分子不仅光解活性提高,其生物降解性同时提高0. 26%～59. 71%,且其光解产物的生物降解性也显著上升(12. 03%～34. 38%),即CIP分子以及新型CIP分子可通过光降解最终生成生物降解性显著提高的物质,从而达到进一步控制FQs环境行为的目的.

摘要：对17个PAEs训练集分子、五个PAEs测试集分子,应用Discovery Studio软件构建PAEs分子拉曼特征振动光谱的3DQSAR药效团模型,并对PAEs分子(以环境优先控制污染物DMP,DBP和DNOP为例)进行9种常见的疏水基团取代反应,同时利用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d)计算气态环境中取代前后PAEs的拉曼特征振动光谱,筛选PAEs拉曼特征振动光谱显著增强的衍生物。研究结果表明:药效团模型(Hypo1)具有最大的相关系数(R^2)0.83、最小的均方根值(RMS)0.182和总消耗值(total cost)71.865,且Configuration值为12.68(—C_6H_5>—NO_2>—SH>—Cl,可作为筛选PAEs分子衍生化拉曼光谱增强反应的依据,并为建立增强PAEs分子拉曼光谱的检测技术提供理论支撑。

摘要：近年来,利用石墨氮化碳(g-C_(3)N_(4))光催化法将易溶的U(Ⅵ)还原为难溶的U(Ⅳ)来清除铀,已逐渐成为放射性核素研究的热点。本研究将一种含金属钴的金属有机框架材料(MOFs)作为自牺牲模板,利用简单热共聚法成功合成了含有Co-N_(x)构型的CoN_(x)/g-C_(3)N_(4)催化剂。在固液比为1.0 g/L、pH 5.0、可见光照射45 min下,制备的催化剂(w(Co-MOFs):w(g-C_(3)N_(4))=1:1)对50 mg/L的U(Ⅵ)标准溶液还原率达到100%。从形貌,微观结构和光学性能等方面对催化剂进行了表征,结果显示,引入Co有效拓宽了g-C_(3)N_(4)对可见光的吸收范围,抑制了光生电子与空穴的复合,从而促进了U(Ⅵ)的还原反应。此外,基于捕获实验深入探究了U(Ⅵ)在CoN_(x)/g-C_(3)N_(4)材料表面催化可能的反应机理。研究表明,CoN_(x)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂光学性能优异,制备方法简单且绿色环保,对放射性废水中的U(Ⅵ)的光催化还原去除效果较好。本工作对后续石墨氮化碳类新型材料的设计、合成与实际应用具有一定的参考作用。

摘要：研究采用分子动力学模拟(Molecular dynamics simulation,MD)的方法,以苯酚、α-萘酚和4-辛基酚为代表,研究了酚类有机污染物(Phenolic Organic Pollutants,POPs)在氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)上单独和竞争吸附过程。通过自由能计算得到三种POPs在GO表面的吸附能分别为:4-辛基酚(41.34 kJ/mol)>α-萘酚(33.23 kJ/mol)>苯酚(19.31 kJ/mol)。吸附过程中的主要作用力为POPs的疏水作用,而分子团簇、范德华相互作用、静电相互作用以及氢键等在一定程度上增加了GO对POPs的吸附能力。在混合体系中,POPs之间存在明显的竞争吸附现象,吸附过程包含了直接吸附和形成分子团簇的间接性吸附两个过程。本研究结果为含POPs水体的治理以及GO材料的设计和筛选提供了一定的理论依据。

摘要：核能作为一种低碳清洁的能源,是国家重点发展对象之一.铀元素是核能的重要组成部分,但我国陆地铀矿储量有限,限制了核能的发展.海洋中共有约45亿吨铀,可满足核能的长期发展需要.本文从材料结构设计出发,利用廉价的工业化原料四氟对苯二腈(TFTPN)与依昔苯酮(Exi)/4,4′-二羟基苯偶酰(DDB)进行交联及偕胺肟功能化,制备出三种酚醚结构的U(Ⅵ)吸附材料:ExiF-AO、ExiF-2-AO和DDBF-AO,并对材料结构/配体与吸附性能间的关系进行探究.结果表明,相比结构相似的线性聚合物ExiF-AO和DDBF-AO,网状交联结构的ExiF-2-AO具有更强的吸附能力,吸附量达347.5 mg/g,同时具备较好的可回收性与理化稳定性.本文从分子结构层面探讨了材料结构对U(Ⅵ)吸附的影响,为用于大规模海水提铀的功能材料的设计、制备提供了借鉴.

摘要：随着人类社会的发展,放射性铀矿的开采和使用越来越多,环境面临着越来越严重的放射性污染问题。从生物和环境的角度来看,有效地清除环境中的放射性核素是核能利用过程中最重要的问题之一。纳米零价铁(nanoscale zero valent iron, nZVI)具有较大的比表面积和较高的活性位点,能显著提高放射性污染物的修复效率。本综述的目的是展示nZVI基材料对放射性核素的高效去除能力和环境修复作用。简介了常用的nZVI基材料(表面改性或多孔材料支撑的nZVI材料)及其对放射性核素的去除效果和相互作用机制(如吸附和氧化还原)。最后,对nZVI材料的应用和挑战给出个人见解。本综述有助于为高效去除放射性核素的nZVI材料的设计指明方向,为放射性核素的高效处理处置提供新材料。

摘要：表面等离子体增强光催化纳米技术近年来引起了人们的极大关注,许多研究者开展了相关研究,在物理、化学、材料等多个领域均取得了重要进展。文章综述了近年来以贵金属为代表的等离子体共振纳米颗粒对半导体材料的光催化增强机理等的研究,包括肖特基势垒、热电子注入、能量共振传递等方面的一些最新进展。针对Ag、Au以及Bi等金属的增强光催化机制进行了分析与归纳,总结了在金属/半导体界面由于等离子体共振引起的材料性能增强的一般规律。此外,还对含贵金属的多元半导体系统的一些最新进展进行了介绍。总的来说,金属增强光催化领域研究已成为当前材料研究与设计领域的一个热点,在有机物氧化/还原、重金属还原、光催化分解水制氢以及CO2光催化等多个关系人类社会发展的重要领域均有重要的作用。

摘要：特定结构的金属/共价有机框架(MOF/COF)及其高效渗透性在分离和脱盐领域引起广泛关注。目前纳米材料与化学结构的研究,促进了具有独特原子厚度、有效支撑和优异机械性能的MOF/COF膜的发展。文章介绍了MOF基膜和COF基膜的设计策略、性能和在环境领域的应用,特别是膜在去除重金属离子和海水淡化领域应用。同时提出了MOF膜和COF膜及膜分离技术在未来发展中遇到的机遇和挑战,为膜材料的合理设计和应用研究提供了未来的方向。