摘要：设计并合成了基于1,1'-联二萘酚(BINOL)骨架的新型荧光探针(R)-(E)-2,2'-二羟基-3'-((喹啉-7-亚基氨基)甲基)-[1,1'-联萘]-3-甲醛[(R)-2]及其异构体(R)-(E)-2,2'-二羟基-3'-((喹啉-6-亚氨基)甲基)-[1,1'-联萘]-3-甲醛[(R)-3].在探针分子的3'位引入的喹啉亚胺基团通过N原子与Zn(Ⅱ)的络合作用参与氨基酸的分子识别,协同增强了BINOL手性醛对氨基酸的对映选择性.探针分子对多种氨基酸在438nm表现出与手性无关的荧光增强,而在513nm显示出优异的对映选择性荧光响应.研究了以上两个不同发射峰强度分别与精氨酸浓度和对映体过量(ee)的依赖函数关系,并应用拟合的函数方程测定了多个精氨酸样品的浓度和ee值.利用^(1)HNMR和HRMS研究了在Zn^(2+)存在条件下,探针分子与不同手性构型的精氨酸分子之间的作用机理,并采用高斯16计算了D-或L-精氨酸/探针/Zn(Ⅱ)络合物的热力学稳定性,进一步阐明了探针分子对氨基酸对映选择性的本质原因.本研究实现了单一探针测定7个手性氨基酸(Glu,Arg,Gln,Ser, Thr, Met, Ala)的浓度和对映体组成两个重要参数.

摘要：计算机分子模拟已成为一种必不可少的科研手段,设计分子模拟教学实验可以帮助学生深入了解分子模拟技术的基本原理和操作方法,拓宽学生对科研方法的认知。该教学实验设计基于非平衡动力学算法模拟多孔有机笼膜材料的纳滤机理。通过背景调研、模型构建、算法设定、数据处理、理论分析五个教学板块指导学生了解分子模拟的基本操作流程;以多孔有机笼作为新兴多孔材料的代表,引导学生从分子层面探索纳滤过程的微观机制。该教学实验设计将学科前沿的新材料引入化工分离过程教学实践,紧密结合膜分离热点话题,实现了传统课程与学科前沿的有机结合,提升了学生的理论知识面和科研素养。

摘要：综述稀土钇(Y)在自然界的赋存状态及分布情况、主要的化学提取与生物提取方法,并从稀土钇生物浸出(微生物吸附、微生物代谢物浸取)、稀土钇对微生物的影响等方面探讨稀土钇与微生物之间的关系。生物法提取稀土钇前景广阔,但仍然面临着优势浸矿菌株匮乏、矿物-微生物互作机制尚不明确等诸多问题,在此基础上进一步提出建立高通量浸矿微生物筛选和功能菌种快速识别方法、加强微生物与钇在分子水平上的相互作用机制和微生物对钇元素的选择性浸出研究、推广微生物代谢产物生物浸取,优化原位浸提工艺技术等建议,期望能对我国钇资源的设计开发提供参考。

摘要：农用杀菌剂作为防治植物病害的主要手段,如今已发展出多个作用靶标。从抑制病原微生物结构的合成、抑制病原微生物的呼吸作用、抑制病原微生物代谢物质的合成等3种作用机制综述了农用杀菌剂作用靶标的研究进展,为设计和开发新型作用机制的农用杀菌剂提供了思路。

摘要：过氧化氢(H_(2)O_(2))广泛用于废水处理、燃料电池及漂白剂等领域.尽管传统生产H_(2)O_(2)的蒽醌法拥有成熟的技术基础,但存在能耗高、爆炸风险、毒气排放以及环境污染等问题.太阳能驱动的光催化合成H_(2)O_(2)作为一种绿色、无污染、可持续的能源转换技术,展现出替代传统的蒽醌工艺的巨大潜力.共价有机框架(COFs)作为光催化合成H_(2)O_(2)的新兴催化剂,以可调节的能带结构、宽光吸收范围及高光催化效率在克服传统无机光催化剂低转化效率方面显示出优势.通过合理的结构设计调整氧还原反应(ORR)途径,COFs可提升光催化合成H_(2)O_(2)的产率,并可同时促进高附加值化学品的合成.本文综述了基于COFs的光催化剂在H_(2)O_(2)合成及选择性氧化高价值化学品领域的最新研究进展.首先,详细讨论了COFs基光催化剂在合成H_(2)O_(2)过程中的三种主要途径:(1)单步两电子氧还原反应;(2)两步单电子氧还原反应;(3)双通道反应机制.同时,强调了牺牲剂对光催化合成H_(2)O_(2)和高附加值化学品的影响.其次,总结了多种新颖的COF基光催化剂合成策略,包括静电自组装、原位合成、蒸汽辅助工艺、孔隙划分和界面聚合等,这些策略在光催化生产H_(2)O_(2)及高价值化学品方面发挥了关键作用.接下来,深入探讨了提升COFs在H_(2)O_(2)和高价值化学品生成效率方面的策略,主要包括单原子生长、异质结构建、活性位点调节和催化环境控制等四种修饰策略.这些策略涉及材料的贵金属改性、材料相互作用促进、官能团设计以及反应界面的亲疏水性质,旨在从整体上推动COFs在光催化的可持续性和增值化学合成方向的研究与创新.最后,提出了COFs基光催化剂面临的挑战与当前进展.其中,COFs的薄膜制备和多相体系构建对于解决催化剂的分离与回收问题至关重要.同时,强调了机理表征在提升COF基光催化剂整体性能中的重要性.综上,COFs基光催化剂在合成设计、反应途径的调控以及牺牲剂的引入等方面都会对合成H_(2)O_(2)和高值化学品产生重要影响.本文旨在为构建COF基光催化剂提升整体光催化性能提供一定的参考和借鉴.

摘要：利用光催化还原技术将CO_(2)定向转化为乙醇(CO_(2)-乙醇)是解决日益严重的环境污染和能源危机的理想途径之一.然而,CO_(2)分子的高化学惰性以及C-C耦合反应的高化学能垒导致目前CO_(2)-乙醇转化反应的产率和选择性较低.因此,设计构建能够快速活化CO_(2)分子并同时促进C-C耦合的光催化材料具有重要研究意义.尽管已有研究表明,Cu+物种在促进C-C耦合方面具有一定优势,但其在催化反应过程中的不稳定性限制了其实际应用.基于上述认识,本文通过理论模拟预测发现,相比于Cu单原子,CuNi异核双原子(CuNi HDAs)不仅在CO_(2)活化及C-C耦合方面更具优势,而且能够有效锚定并固化Cu+物种.因此,本文设计了一种三步合成策略,精准地将Cu单原子锚定在(Ni,Zr)-UiO-66-NH2材料的Ni位上,合成了以CuNi HDAs为活性位点的Cu-(Ni,Zr)-UiO-66-NH2光催化材料.在可见光照射下,Cu-(Ni,Zr)-UiO-66-NH2表现出较好的催化CO_(2)-乙醇转化活性,其乙醇的产率和选择性分别达到~3218μmol·gCu^(-1)·h^(-1)和97.3%.光谱分析和密度泛函理论计算结果表明,Cu-(Ni,Zr)-UiO-66-NH2材料较好的光催化性能来源于CuNi HDAs特殊的电子结构.首先,CuNi HDAs通过CuNi-O界面化学键与吸光组分(Ni,Zr)-UiO-66-NH2相连,利用界面Cu-Ni-O键作为快速电子传输通道,CuNi HDAs能够富集到足够的光生电子用于涉及12电子的CO_(2)-乙醇转化反应,使得乙醇产率大幅提升.其次,Cu,Ni和O三种原子由于电子亲核能的差异,导致CuNi HDAs的电子分布呈现不对称性.这种不对称的电子结构能有效诱导CO_(2)分子的极化,打破其结构的对称性,从而显著降低CO_(2)分子的活化能.再次,相比于Cu单原子,CuNi HDAs对*CO中间体的吸附能力更强,这不仅增强了活性位点表面*CO中间体的覆盖度,还抑制CO的生成,为C-C耦合创造了充分条件.最后,由于Cu-Ni双活性位电子密度的差异,CuNi HDAs表面的C-C耦合反应势能较低,有利于*OCCHO中间体的快速生成,从而使乙醇产物的选择性大幅提升.综上,本文以理论计算模拟为指导,以UiO-66-NH2材料为基底,成功设计并制备了一种具有不对称电子结构的CuNi HDAs光催化材料,实现了高选择性CO_(2)光还原为乙醇.研究表明,CuNi HDAs的不对称结构在促进分子活化和降低C-C耦合反应能垒中起关键作用,同时促进了光生电子在CuNi HDAs活性位的富集.本文的研究结果为在原子尺度上设计并合成高性能的CO_(2)还原光催化剂提供了实验和理论参考.

摘要：利用取之不尽的太阳能资源进行光催化水裂解制氢是缓解全球能源危机、实现碳中和战略的一项有前景的技术。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))因成本低且稳定性高在光催化产氢领域备受关注。然而,纯g-C_(3)N_(4)存在表面积小、电子转移慢、光生载流子复合快等缺陷,产氢性能通常不佳。本研究通过直接热解硫酸铵和三聚氰胺混合物,成功实现硫物种对g-C_(3)N_(4)氮位点的原位取代,开发出一种高效的硫掺杂g-C_(3)N_(4) (S-g-CN)光催化剂。系列结构和光谱表征证实硫的成功掺杂。密度泛函理论的第一性原理计算表明S活性位对氢的吸附吉布斯自由能近乎为零(~0.26 eV),揭示S掺杂在优化H活性中间体吸附和解吸过程中起着重要作用。透射电子显微镜和原子力显微镜测试结果表明,S-g-CN具有超薄的纳米片状结构,其片层厚度约为2.5 nm。随后的氮气吸脱附等温线和光电化学性质测试结果表明,S掺杂不仅可显著增大g-C_(3)N_(4)比表面积,而且还能有效提高其光生电子-空穴对的转移、分离和氧化还原能力。得益于材料良好的结构特性,S-g-CN的光催化产氢速率高达4923 μmol·g^(-1)·h^(-1),是原始g-C_(3)N_(4)的28倍,超越诸多最近报道的其它S掺杂g-C_(3)N_(4)光催化剂。而且,S-g-CN的表观量子效率高达3.64%。本研究除了开发一种高效的光催化剂,还将为高性能g-C_(3)N_(4)基催化剂的设计提供有益借鉴。

摘要：在纤维素微球(CM)上设计了沸石型咪唑骨架材料8/纤维素复合微球(ZIF-8@CM)作为5-氟尿嘧啶(5-FU)的载体并对5-FU进行控制释放。以CM、硝酸锌和2-甲基咪唑为原料,采用原位法制备了ZIF-8@CM。通过氢键、静电相互作用和π-π堆积作用将5-FU加载到ZIF-8@CM上。利用扫描电子显微术、能量色散X射线分析法、傅里叶变换红外光谱法、X射线衍射、X射线光电子能谱法和热重分析对样品进行表征,结果表明成功制备了ZIF-8@CM,并在ZIF-8@CM上成功加载了5-FU。ZIF-8@CM对5-FU的负载量可达74.10 mg·g^(-1),远高于CM(2.84 mg·g^(-1))。此外,ZIF-8@CM-5-FU可在pH=5.0的磷酸缓冲溶液(PBS)环境下持续释放5-FU 600 min,释放量达到63.4%,但在pH=7.4的PBS环境下仅释放37.6%。5-FU的释放遵循一级动力学和Fickian扩散机制。在细胞实验中已证实ZIF-8@CM具有良好的生物相容性和极低的细胞毒性,是5-FU安全释放的合适载体。本研究为设计一种5-FU的新型载体提供了思路。

摘要：冠状病毒(coronavirus,CoVs)是一类广泛存在、可感染人畜并引起严重急慢性呼吸道系统疾病的病原体。其中危害较为严重的是2003年暴发的SARS-CoV、2012年发现并广泛传播的MERS-CoV和2019年底暴发并持续至今的SARS-CoV-2,这些都属于β冠状病毒属。以冠状病毒主蛋白酶(M^(pro),3CL^(pro))为靶点的拟肽类抑制剂因其具有广谱和抗病毒效力强等优点而备受关注。本文针对拟肽类冠状病毒主蛋白酶抑制剂进行综述,根据设计策略中“warheads”(弹头)的不同进行分类,对抑制剂的分子结构、活性及其设计思路进行分析和总结,对冠状病毒抑制剂的进一步设计与开发具有重要的参考价值。

摘要：磷酸酯类前药与原药相比,不仅能够提高药物靶向性、稳定性和生物利用度,减少药物毒副作用,还能掩蔽药物不适气味、提高水溶性从而改善给药途径。含羟基药物的磷酸酯化是该类药物前药设计的重要方法之一。本文根据中心磷原子的价态和化合物结构进行分类,综述了各种P(Ⅴ)四配位分子、P(Ⅲ)三配位分子和H-亚磷酸酯类化合物作为磷酸酯化试剂在磷酸酯类前药合成方法中的研究进展,并阐述了这些磷酸酯类药物的应用,最后总结了各类磷酸酯化试剂的优势与局限,并结合连续流反应技术应用案例展望了其发展趋势。