浅析硫化学应用前景

硫元素,是近代化学工业和现代化学工业紧密相关的最重要元素之一。生命体内,硫元素主要以含硫巯基的氨基酸和多肽的形式存在,是蛋白质和其他生物分子的重要组成部分,因此广泛应用于医药、食品和精细化工等领域;化工生产中,硫元素广泛用于橡胶、纸浆、玻璃、石油加工和金属提取等领域,含硫化合物在石油、煤炭等化石燃料的加工过程中具有重要作用;能源领域,硫参与了生物质能源、光催化水分解等研究,如硫掺杂碳材料被广泛用于锂离子电池、超级电容器、传感器等领域。硫元素和含硫化合物在人类社会的发展中具有广泛应用性,对社会经济产生了深远的影响。

生物基2,5-呋喃二甲酸的绿色合成技术综述

生物基芳香二酸2,5-呋喃二甲酸(2,5-furandicarboxylic acid,FDCA)有望部分替代石油基二酸对苯二甲酸(terephthalic acid,PTA)用于高性能高分子材料的合成.本文综述了从5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,HMF)、糠酸、呋喃、二甘醇酸、己糖二酸、2,5-二甲基呋喃和2-甲基呋喃制备FDCA的各路线,并详细介绍了HMF的直接氧化法、多相热催化氧化法、光电催化氧化法以及糠酸羧基化、歧化、羰基化等策略合成FDCA.在比较了各路线优缺点的基础上,认为HMF路线和糠酸路线是FDCA规模化生产最有希望的路线,提出未来应在改进催化路线、简化反应工艺、提高分离效率、减少三废含量等方面进行更为深入的探索和研究.

喷涂胶体水溶液绿色制备结构色织物

以SiO_(2)胶体水溶液作为原料,一步喷涂制得色彩饱和且均匀的SiO_(2)/PET结构色织物.通过优化热处理温度、溶液pH值、引入少量乙醇,有效改善了结构色的亮度和均匀性.该方法采用水作为主溶剂,降低了环境污染和生产成本,必将促进结构色织物的推广与应用.

化学链甲烷氧化偶联载氧体催化剂Na_(2)WO_(4)/Mn_(7)SiO_(12)-SiO_(2)的研究

通过提高Mn_(2)O_(3)-Na_(2)WO_(4)/SiO_(2)中Mn_(2)O_(3)的含量并经原位化学链甲烷氧化偶联(CL-OCM)反应活化制得了具有良好活性和选择性的Na_(2)WO_(4)/Mn_(7)SiO_(12)-SiO_(2)载氧体催化剂,在750℃、12 s甲烷停留时间、27的较低剂烷比(mCat/mCH_(4))条件下,获得了12%的CH_(4)转化率和81.5%的C2-C3选择性;进一步降低mCat/mCH_(4)到13.5时,CH_(4)转化率降至7%,但C2-C3选择性可达90%.要指出的是,C3产物中仅检测到了C3H6,其选择性约为5%.XRD(X-ray diffraction)分析表明,随着CL-OCM氧化-还原循环次数的增加,催化剂的载氧体逐渐由Mn_(2)O_(3)转变为Mn_(7)SiO_(12),同时伴随着CH_(4)转化率的逐渐下降及C2-C3选择性的不断提高直至稳定.基于上述认识,将Na_(2)WO_(4)/Mn_(2)O_(3)-SiO_(2)在800℃空气中直接焙烧,可一步制得Na_(2)WO_(4)/Mn_(7)SiO_(12)-SiO_(2)载氧体催化剂.相比于Mn_(2)O_(3),载氧体Mn_(7)SiO_(12)中的晶格氧活度较低,构建的Mn_(7)SiO_(12)■[MnSiO_(3)+MnWO_(4)]的氧化-还原循环可适度减缓晶格氧的释放速率,抑制了目标产物的深度氧化,从而获得了较高的C2-C3产物选择性,但CH_(4)转化率有所降低.上述研究结果对设计构建高效的CL-OCM载氧体催化剂具有借鉴意义.

糖基绿色功能材料自组装及性能研究

糖作为生命体内重要的信号分子,与受体间的特异性识别往往介导着重要的生理和病理学过程,因此,构筑功能性糖基靶向材料成为解密和调控糖生物学功能的重要途径.由于其组装简单、结构可控的优势,糖基功能性材料可通过非共价作用的超分子自组装策略简易获得.本文系统总结了通过主客体相互作用和配位键导向自组装这两种超分子自组装策略构筑糖基组装材料的方法与应用.最后,强调了潜在挑战和未来方向,希望推动糖基纳米材料的发展及更深入地了解碳水化合物相关的生理和病理过程.

基于合成核酸分子工程的生物医学应用

核酸结构设计因简单的碱基配对法则而获得预测结构的能量支持,且具备更强的折叠合成结构,受到了广泛的关注.然而,核酸碱基的化学多样性缺乏,使得核酸结构在功能上多样性比蛋白质弱,因而限制了其在实际中的应用.本文聚焦核酸分子工程,尤其是对核酸结构以及分子间相互作用的研究;基于核酸结构的空间可寻址性,实现了多种材料在核酸结构上的位点可控的修饰;基于对核酸分子序列的设计,还实现了核酸分子间反应动力学参数的连续微调.此外,设计构建了合成分子化学反应网络、分子机器及核酸基生物材料,并将这种绿色生物材料应用于生物分子识别、生物膜表面工程及生物催化等方向.

电催化CO_(2)与有机化合物耦合制备增值化学品

在温和条件下,CO_(2)的高效固定利用是“绿色碳科学”的重要组成部分之一.电催化CO_(2)与有机化合物耦合在转化利用CO_(2)的同时可以制备增值化学品,有利于可持续发展.本文概述了目前电催化CO_(2)与各类有机分子耦合制备有机羧酸、碳酸酯、氨基甲酸酯等化学品的方法.并介绍了该领域的最新研究进展和机遇:不对称电羧化反应,包括手性源的构建;其他反应物的新型反应,包括电化学开环羧化和N-甲基化反应;非牺牲阳极的电羧化反应,包括阳极氧化反应的构建和电解池的调整等;成对电合成反应等.

小晶粒ZSM-5沸石的绿色、经济性合成（英文）

通过添加少量silicalite-1做为活性晶种在较宽的SiO_2/Al_2O_3比范围内制备得到了小晶粒ZSM-5沸石,对所得样品进行X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),N_2吸附-脱附,氨程序升温脱附(NH3-TPD)以及吡啶吸附红外(Py-IR)表征。研究结果表明活性晶种能有效导向生成ZSM-5沸石,避免杂晶形成并可减小所得沸石的晶粒尺寸;所得ZSM-5在低硅铝比(SiO_2/Al_2O_3 ratio=30)时呈纳米颗粒聚集体形貌,具有多级孔道结构性质;在较高硅铝比时(SiO_2/Al_2O_3 ratio=60–120)呈小晶粒形貌,颗粒尺寸大约200 nm。值得注意的是由胶态晶种引入的少量TPAOH不完全堵塞沸石的微孔孔道,因此所得所有沸石均无需提前焙烧除去模板剂即可进行离子交换得到具有酸性的H型ZSM-5沸石,所得酸性H型ZSM-5沸石具有和常规方法得到的相同SiO_2/Al_2O_3比的ZSM-5相似的酸类型、强度和酸量,在催化甲醇转化制备烯烃时呈现出相似的甲醇转化率和烯烃选择性。与常规ZSM-5制备方法比较,该方法能够大大减少模板剂的使用量,避免了样品离子交换前的焙烧,方法绿色清洁、成本低廉,具有很好的潜在的工业应用前景。

分子筛结构设计及酸性调控在合成气催化转化中的应用研究进展

合成气催化转化是生物质或煤炭资源化清洁利用的重要路径,由此可获得烯烃和芳烃等多种高附加值碳氢化合物。分子筛由于具有独特的亚纳米孔道、可控活性位及分子择形性等优点,常被作为载体或直接作为活性组分用于催化合成气转化中C−C的形成和断裂等关键步骤。本综述总结了以分子筛负载金属、氧化物-分子筛(OX-ZEO)双功能以及核壳结构催化剂等直接催化转化合成气制备碳氢化合物的研究进展。重点介绍分子筛结构和酸性对反应路径和机理以及产物分布的影响,并展望分子筛催化合成气转化的未来发展方向。

基于葫芦脲[8]的近红外有机超分子光热试剂的制备及其光热性能研究

光热治疗作为一种特异性高、侵入性小、毒副作用低的新型癌症治疗手段而备受关注.本文开发了一种简便、有效、绿色的方法,制备了一种新型的超分子光热材料.该方法以商业化的二苯并四硫富瓦烯(dibenzotetrathiafulvalene,DBTTF)及葫芦脲[8](cucurbit[8]uril,CB[8])为原料,在室温、敞口及微量水存在条件下研磨,便可使DBTTF被空气中的氧气氧化并以自由基阳离子二聚体的方式组装在CB[8]空腔中,使原本只有紫外吸收(小于400 nm)的DBTTF小分子转变为覆盖可见光及近红外吸收的三元超分子复合物,其吸收波长最长超过了1000 nm.该超分子体系的光热转换效率达到了18.7%,且表现出良好的光热稳定性和生物相容性,目前已成功应用于肿瘤活细胞的光热消融.该超分子材料在光热治疗及其他光热转换领域具有潜在的应用前景.

璀璨元素:中国元素化学快讯

元素,是构成自然界一切实体物质的最基本成分.不同元素之间组成大量不同性质的化合物,只有了解每种元素本身固有的特性,才能更准确地理解它们所形成无数种化合物的性质.随着各种元素的化学性质和它们参与的化学反应特征越来越多地被开发,集中总结和呈现各种元素最新研究进展与性质规律对元素化学的发展具有重要推动和引领作用,基于此,《科学通报》组织出版“元素化学”专题.

HPPO体系中的溶剂甲醇制丙烯反应的研究

过氧化氢直接氧化法制环氧丙烷(HPPO)过程中的循环溶剂甲醇因含有多种杂质,精制过程能耗高,将其回用于制丙烯过程,不仅可降低HPPO过程的能耗,还可为HPPO过程提供丙烯原料。考察了HPPO体系溶剂甲醇制丙烯(MTP)反应的合适工艺条件,以及溶剂甲醇中的主要杂质(乙醇、1,2-丙二醇(PG)和丙二醇甲醚(MME))对MTP反应的影响。实验结果表明,磷改性失活TS-1分子筛在MTP反应中显示出良好的催化性能,在反应温度为450℃、m(甲醇)∶m(H_(2)O)=1∶1、质量空速为3.00 h^(-1)时,丙烯选择性可达30.52%;当乙醇含量(基于甲醇和乙醇的质量)从0增加到5%(w)时,丙烯选择性变化不大,乙烯选择性上升0.80百分点,甲烷选择性下降3.40百分点;当PG含量(基于甲醇和PG的质量)从0增加到3%(w)时,丙烯选择性和乙烯选择性分别下降3.98百分点和0.75百分点;当MME含量(基于甲醇和MME的质量)从0增加到1%(w)时,丙烯选择性下降3.05百分点,乙烯选择性上升3.16百分点;溶剂甲醇中杂质的总含量(基于有机化合物的总质量)低于9%(w)时,甲醇转化率仍保持100%,丙烯选择性下降2.76百分点,C_(2)^(=)~C_(5)^(=)的总选择性仍保持在70%左右。HPPO体系溶剂甲醇用于MTP反应是可行的,这为溶剂甲醇的再利用提供了新途径。

迷迭香精油与β-环糊精包合物缓释性能研究

迷迭香精油有提神、抗氧化、抗炎、抗菌的功效,但其强挥发性限制了其在化妆品、医药、食品等领域的长效使用。将迷迭香精油与β-环糊精包合可以显著增强稳定性,并达到缓释效果,延长迷迭香精油的保留时间。采用冷冻干燥法制备了β-环糊精包合物,并通过单因素试验发现:m(β-环糊精)∶m(迷迭香精油)=7∶1,温度为50℃,时间为2.5 h时,所得缓释物的包合率最高。核磁共振氢谱的特征峰迁移,进一步证明了包合物的生成;扫描电镜观察,阐释了包合物的微观形貌变化;薄层色谱检测,验证了迷迭香精油的化学组分在包合过程中并未改变。挥发量/时间曲线观察到储存35 d之后,纯精油挥发量为79%,而β-环糊精包合物挥发量为36%,明确阐释了β-环糊精包合物的缓释性能。

现代信息技术助力大精仪器实现全面透明开放的可控化高效管理

现代信息技术助力大精仪器管理,与大精仪器管理相关联的各环节(包括国家主管部门、学校职能部门、仪器管理人员及用户等)均能第一时间获取大精仪器管理的相关实时数据,每个环节都成为监督和被监督的对象,从而激发每个环节的最大潜能,实现大精仪器高度公开、高度透明、高度可控有序及高效管理。基于一线仪器管理人员视角,探索信息技术(包括有线监控模块、扫码控、人脸识别/视频监控等)助力大精仪器实现全面透明开放的可控化管理。

B-TS-1分子筛的合成及其催化氧化性能

通过将杂原子B引入钛硅-1(TS-1)分子筛对其进行改性,并研究其催化氧化性能。结果发现,B-TS-1明显延长了环己酮氨肟化反应运行寿命。结合氨肟化体系催化剂失活主要原因以及反应体系H_2O_2反应路径,分析表明,H_2O_2是控制TS-1/H_2O_2氨肟化体系副反应发生的关键,并且有机副产物是导致催化剂堵孔失活的重要原因。本文提出B-TS-1能有效控制体系H_2O_2残留,从而进一步抑制副反应发生与积碳生成以延长催化剂寿命。结合Al-TS-1的催化特性,发现同时引入适量B、Al的B/Al-TS-1具有进一步提高环己酮肟化反应稳定性的作用。

基于透射电子显微镜的沸石分子筛结构研究进展

透射电子显微镜是解析沸石分子筛新结构、分析结构缺陷和研究活性位点等的有力工具.应用于分子筛研究的透射电子显微术总体上可以分为图像法和衍射法,包括透射电子显微镜和扫描透射电子显微图像、选区电子衍射和三维电子衍射,通常结合其中的几种方法进行分析.近年来,随着电子显微镜硬件性能的不断提升,特别是球差矫正器的广泛应用及各种适用于分子筛等电子束敏感材料的探测器和图像处理技术的不断革新,在原子尺度观察分子筛的结构已成为可能.此外,利用原位电子显微镜技术研究分子筛的生长和催化反应机理也在逐步展开.本文按电子显微镜方法分类,综述了近些年基于电子显微镜的分子筛研究,包括新结构解析、手性确认和金属负载等的最新进展.

以纯硅silicalite-1为晶种制备空心结构ZSM-5沸石分子筛

微孔分子筛在实际应用过程中常常受到扩散限制的影响,分子筛内部的利用率不高.制备空心结构分子筛对于改善分子筛扩散传质、提高分子筛利用率具有重要意义.以纯硅silicalite-1为晶种,以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为结构导向剂制备ZSM-5分子筛,无定型硅铝物种首先在晶种表面晶化生长,同时碱性合成体系的碱度则可以溶解不稳定的silicalite-1晶种,通过控制调变生长与溶解的相对速率制备得到具有空心结构的ZSM-5分子筛.所得空心结构ZSM-5分子筛在催化甲醇制烯烃的反应中表现出较好的选择性和优异的稳定性,该多级孔道ZSM-5分子筛的制备方法简单、易操作,具有广泛的应用潜力.

甲醇制丙烯过程研究进展

甲醇制丙烯反应(MTP)是通过非原油路径获得大宗化学品丙烯的一个有效途径,无论是着眼于后石油时代的来临,还是我国多煤贫油少气的资源分布特点,以甲醇作为平台分子制取丙烯都是具有很大发展前景的反应过程。本文从三个方面综述了MTP反应过程的研究进展:1)分子筛的拓扑结构对反应活性中间体和产物扩散的影响;2)酸中心的类型、数量、强度以及酸中心的分布对MTP反应双循环路径的选择性控制;3)温度、空速、共进料等工艺条件对反应的影响。

硅锗分子筛的结构稳固、结构可控调变及催化应用

硅锗分子筛因其超大的孔道结构,在大分子催化反应领域具有潜在的应用前景.硅锗分子筛骨架的富锗双四元环结构单元的不稳定性虽然限制了它们的实际应用,但却为结构后处理修饰以构建新晶体结构分子筛提供了可能.本文介绍了硅锗分子筛结构稳固、结构可控调变和催化应用3个方面的研究进展,并展望了其未来的发展方向和挑战.

几种杂原子元素在天然药物分子库中的形式和意义

天然药物分子是药物分子库的重要组成部分,其药理活性不但与分子中的药效基团及骨架结构密切相关,而且与分子的元素组成也有重要联系。除了碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)这4种核心元素外,几种杂原子元素(S、P、Cl、Br、I)在天然药物分子中也频繁出现,并对药物发挥药效起到关键作用。列举了天然药物分子中出现频率较高的上述几种杂原子元素以及含有这些元素的药物分子,并对其来源、结构、作用以及临床价值进行了简要介绍。