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最新刊期

2017 年第 4 期

化学

氧化石墨烯选择性抗菌性能研究
宋爽,储林芳,吕中,杨浩
2017, 63(4): 283-288. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2017.04.001

摘要：采用改进的Hummer方法合成氧化石墨烯，通过控制超声时间获得不同横向尺寸的纳米片，将其与大肠杆菌作用，发现氧化石墨烯的抗菌活性与其横向尺寸呈正相关，当氧化石墨烯平均横向尺寸为2.5 μm时，大肠杆菌的失活率达到96.4%.以革兰氏阴性菌大肠杆菌、绿脓杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌作为研究对象，考察氧化石墨烯的抗菌性能.结果表明，低浓度(≤ 100μg·mL^-1)时氧化石墨烯对革兰氏阴性菌的抑制作用强于对革兰氏阳性菌的抑制作用，当浓度达到200μg· mL^-1时，3种细菌失活率均能达到90%以上.最后通过原子力显微镜(AFM)观察大肠杆菌在氧化石墨烯作用下随时间的变化，发现大肠杆菌被氧化石墨烯纳米片包裹，其抗菌作用推测是通过氧化石墨烯片的氧化应激和阻隔营养物质的输送实现.
关键词：氧化石墨烯;横向尺寸;抗菌性能;选择性;原子力显微镜

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发布时间：2021-01-26
纤维素纳米晶4种巯基化改性方法的对比研究
李小鹏,高山俊
2017, 63(4): 289-296. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2017.04.002

摘要：通过4种不同的改性方法：酯化、酰胺化、Schiff碱反应、硅烷化反应，对纤维素纳米晶(CNCs)进行巯基化改性，通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)对其表面进行表征，采用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)评价其物理性能，通过与Ellman’s试剂反应确定其巯基含量，依据元素分析中硫元素含量确定CNCs的取代度.由于具有：1) 反应条件温和，如反应温度较低、反应时间较短以及用水作溶剂；2) 能较好地保持CNCs棒状形貌和结晶度指数(巯基化CNCs 80.3%)；3) 较高的巯基含量(0.348 mmol/g)和取代度(0.224)，Schiff碱反应是4种改性方法中较优的方法.
关键词：纤维素纳米晶;巯基功能化;酯化;酰胺化;Schiff碱反应;硅烷化反应

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发布时间：2021-01-26
磁性Ag₃PO₄/壳聚糖/Fe₃O₄复合催化剂的制备及其可见光催化性能
曹启花,沈相宜,肖玲
2017, 63(4): 297-304. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2017.04.003

摘要：在Fe₃O₄/壳聚糖体系中，利用壳聚糖(CS)分子中未反应的活性位点引入窄带隙半导体Ag₃PO₄制备了磁性Ag₃PO₄/CS/Fe₃O₄复合可见光催化剂，采用SEM，TEM，EDAX，XRD，FT-IR，VSM等技术对其微观形貌、结构和磁性进行表征，并以甲基橙为模式污染物考察了各组分配比、交联剂用量等因素对其可见光催化性能的影响.结果表明，该复合催化剂各组分配比(mFe₃O₄:mCS:mAg₃PO₄)为0.33:1:2.5、交联剂戊二醛用量相对于0.1 g壳聚糖为0.66 g时，在选定实验条件下对甲基橙表现出优于同样质量Ag₃PO₄的光催化脱色能力，且可以利用外加磁场方便地从反应体系中分离回收.受可见光驱动的Ag₃PO₄、吸附剂壳聚糖以及磁性的Fe₃O₄三组分协同作用使复合催化剂具有良好的催化活性、稳定性和分离回收性能.
关键词：光催化;磷酸银;壳聚糖;磁性材料

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发布时间：2021-01-26
壳聚糖季铵盐/氧化魔芋葡甘露聚糖水凝胶的制备及性能
温辉高,易嘉琰,肖瑶,李亚,葛红瑜,邹胜琼,冯翰,樊李红
2017, 63(4): 305-311. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2017.04.004

摘要：壳聚糖与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵在碱性条件下反应合成羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)，魔芋经高碘酸钠氧化制备氧化魔芋葡甘露聚糖(OKGM)，再利用OKGM中的醛基与壳聚糖季铵盐上的氨基交联制备HACC/OKGM水凝胶，用傅立叶红外光谱、扫描电镜进行表征，并探讨OKGM含量对水凝胶结构及性能的影响.该水凝胶样品均具备清晰稳定的三维结构，凝胶时间随着OKGM含量的增加先减小后增大，溶胀率最大为508%，且随着OKGM含量的增加而减小.性能测试结果显示：该水凝胶的失水率随着OKGM含量的增加而减少，具有良好的抗溶血性能，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌表现出良好的抗菌性.
关键词：壳聚糖季铵盐;氧化魔芋葡甘露聚糖;水凝胶;血液相容性;抗菌性

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发布时间：2021-01-26
取代苯胺类化合物相对甜度的构效关系
廖立敏,李建凤,雷光东
2017, 63(4): 312-316. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2017.04.005

摘要：将有机化合物分子中的非氢原子分为4类，将不同非氢原子自身及非氢原子之间的关系参数化构建出新的结构描述符，对部分取代苯胺类化合物分子结构进行参数化表达，采用逐步回归(SMR)和多元线性回归(MLR)方法构建化合物结构与相对甜度之间的关系模型.该模型的建模相关系数为0.852，“留一法”交互检验的相关系数为0.706，标准偏差为0.293，表明结构描述符能较好地表征化合物分子的结构特征.根据研究结果推测：取代苯胺类化合物苯环上取代基越多，相对甜度值越大，反之相对甜度值越小.
关键词：取代苯胺类化合物;相对甜度;结构描述符;构效关系

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发布时间：2021-01-26
脯氨酸分子的手性转变机理及水的作用
王佐成,喻小继,闫红彦,梅泽民
2017, 63(4): 317-324. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2017.04.006

摘要：采用密度泛函理论的B3LYP方法、微扰理论的MP2方法和自洽反应场(SCRF)理论的smd模型方法，研究了脯氨酸手性转变裸反应机理、水分子的催化作用及水溶剂化效应.结构分析表明：三元环结构过渡态aTS2、五元环结构过渡态aTS2·1H₂O和七元环结构过渡态aTS2·2H₂O的稳定性顺次增加.反应通道研究发现：标题反应有4个通道a，b，c，d.a，b和c通道手性碳上的质子分别以亚氨基为桥、依次以羰基和亚氨基为桥和只以羰基为桥迁移；d通道羧基内质子迁移后，手性碳上的质子再以羰基为桥迁移.势能面计算表明：a通道为优势反应通道，单体气相反应决速步骤吉布斯自由能垒为246.0 kJ·mol^-1；2个水分子的催化使决速步骤自由能垒降为122.6 kJ·mol^-1；2个水分子的催化与水溶剂效应的共同作用，使决速步骤自由能垒降为105.1 kJ·mol^-1.
关键词：手性;脯氨酸;密度泛函理论;过渡态;微扰理论;自洽反应场

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发布时间：2021-01-26
三唑并嘧啶衍生物抑菌活性的定量构效关系模型
李鸣建,冯惠,冯长君
2017, 63(4): 325-329. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2017.04.007

摘要：基于分子图论，计算21种三唑并嘧啶衍生物的电性距离矢量，通过最佳变量子集回归建立这些化合物对小麦赤霉病菌抑菌活性的最佳三元定量构效关系模型.交叉验证和预测结果表明, 该模型具有良好的稳定性和预测能力，分析显示, 与三唑并嘧啶衍生物对小麦赤霉病菌抑菌活性相关的5个结构碎片分别为—S—, —O—, X—, ~CH~及—C—.
关键词：三唑并嘧啶衍生物;小麦赤霉病菌;抑菌活性;电性距离矢量;构效关系

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发布时间：2021-01-26

物理学

Au@SiO₂纳米晶核壳结构对染料敏化太阳能电池性能的优化
雷稳,朱永丹,罗山梦黛,王珍,柳家娴,李明月,白利华,李美亚
2017, 63(4): 330-336. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2017.04.008

摘要：为了研究不同(Au@SiO₂和TiO₂)质量比的Au@SiO₂的掺杂对染料敏化太阳能电池(DSSC)性能的影响，用机械球磨法制备了一系列基于不同掺杂含量的纳米晶核壳结构Au@SiO₂的电池光阳极材料.研究结果表明，Au@SiO₂的引入使得吸附在光阳极上的染料的光吸收增强, 并显著提高了电池的短路电流密度J_sc和光电转换效率η.当m(Au@SiO₂):m(TiO₂)为0.3%时对应的电池具有最优的性能，其短路电流密度J_sc为15.5 mA\5cm^-2, 开路电压V_oc为686 mV，光电转换效率达到6.49 %，比纯的TiO₂光阳极电池的效率提高了17.5 %.研究发现，电池性能的提高可归因于两方面：1) 壳内Au纳米颗粒所具有的局域表面等离子体共振(LSPR)效应，使光阳极上染料的光吸收增强；2) SiO₂外壳层对暗电流的有效抑制.
关键词：纳米Au;表面等离子体共振;核壳结构;复合光阳极;染料敏化太阳能电池

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发布时间：2021-01-26
Heisenberg XY自旋环在非均匀磁场下的纠缠平台
刘宁宁,揭泉林
2017, 63(4): 337-341. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2017.04.009

摘要：为了调查一个处于非均匀磁场中的海森堡自旋环模型，本文通过引入两个控制格点来调控另外两个被控格点之间的纠缠.结果表明，在各向同性情况下，非均匀磁场可使获得最大纠缠态的自旋耦合常数J₁和B的取值范围更大.在各向异性情形下，发现当被控格点之间的耦合常数不小于被控格点与控制格点之间的耦合常数时，其结果和各向同性的结论一致.
关键词：局域磁场;各向同性与各向异性;保真度;纠缠平台

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发布时间：2021-01-26
氢氦离子辐照对4H-SiC表面形貌的影响
刘月,郑智,张伟平,郑中成,沈震宇,郭立平
2017, 63(4): 342-348. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2017.04.010

摘要：以4H-SiC为研究对象，在800 ℃下, 用24 keV的H⁺和30 keV的He⁺分别进行H⁺单束、He⁺单束、先H⁺后He⁺双束和先He⁺后H⁺双束辐照，并利用原子力显微镜(AFM)研究辐照对4H-SiC表面形貌的影响.实验表明:H⁺辐照的样品表面出现直径平均约为8 μm的大凸起，He⁺辐照的样品表面则产生了均匀的纳米尺寸的小凸起；H⁺辐照在材料表面产生的大凸起在辐照He⁺后消失；而He⁺预辐照之后再进行H⁺辐照，材料表面不会产生大的凸起，并结合X射线衍射(XRD)数据对这种氢氦协同效应进行了解释.结论表明，He⁺预辐照对凸起的形成有抑制作用，He⁺后辐照则对已产生的凸起有抛光作用.
关键词：4H-SiC;离子辐照;氢氦协同作用

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发布时间：2021-01-26
高温下氦离子辐照对钨材料微观结构的影响
罗凤凤,王佳伟,郭立平,张林伟,沈震宇,张伟平
2017, 63(4): 349-354. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2017.04.011

摘要：本文以金属钨为研究对象，研究了高温He⁺辐照对钨材料微观结构的影响.在800 ℃下用20 keV的He⁺辐照，辐照剂量分别为5×10¹⁹ He⁺/m²、1×10²⁰ He⁺/m²以及5×10²⁰ He⁺/m²，然后用透射电镜(TEM)对辐照前后样品的微观结构进行表征.研究结果表明，钨在800 ℃辐照下有位错环和气泡的产生，随着辐照剂量增加，氦泡的尺寸不断增大，但体密度变小；位错环尺寸变大，体密度变小，位错环不断消失重组，形成了明显的线状位错.并且由g·b =0不可见准则发现，钨在He⁺辐照后有1/2〈111〉和〈100〉两种类型的位错环，且1/2〈111〉类型的位错环比例居多.
关键词：钨;He⁺辐照;位错环;气泡

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发布时间：2021-01-26
S离子注入形成的缺陷对CdS纳米带的影响
汪振环,徐进霞,梅菲,周远明,刘凌云
2017, 63(4): 355-360. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2017.04.012

摘要：为了探究缺陷对CdS纳米带性能产生的影响, 本文通过简单、易行的化学气相沉积法(CVD)在硅基底上制备了CdS纳米带，将不同剂量的S离子注入到CdS纳米带中，并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)、拉曼光谱(Raman)等分析样品的晶体结构，进一步通过光电性能的测试，研究S离子注入引入的缺陷对CdS纳米带性能产生的影响.结果表明，S离子注入引入的缺陷使CdS纳米带晶体质量发生变化，导致S离子注入后CdS纳米带的激子发光峰减弱，缺陷发光峰增强，并且它们之间的强度比随着注入剂量的改变可以进行调节.最后，通过对单根CdS纳米带场效应晶体管的转移特性曲线进行分析，证明了S离子注入引入的缺陷对CdS纳米带电学性能有较大影响，并进一步分析讨论了其对电学性能影响的机理.
关键词：CdS纳米带;离子注入;光致发光;场效应管

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发布时间：2021-01-26

生物学

利用GpC DNA甲基化酶M.CviPI高效表达限制性内切酶PstⅠ
陈凯,王佩,吕应堂,高嵩
2017, 63(4): 361-367. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2017.04.013

摘要：源自原核生物“限制-修饰”系统的限制性内切酶是生命科学研究的重要工具酶.将小球藻Chlorella病毒NYs-1的GpC DNA甲基化酶M.CviPI导入大肠杆菌表达宿主ER2566，高效表达限制酶PstⅠ的基因，再通过简便的Ni亲和、阴离子交换两步层析纯化获得重组限制酶PstⅠ.结果表明，该重组限制酶的蛋白纯度达到90%以上，比活力达到640 000 U\5mg^-1，并具有快速酶切性能，能够在15 min内完成1 μg底物λ DNA的消化，达到商业化限制酶PstⅠ的质量标准.
关键词：重组蛋白表达;限制性内切酶;甲基化酶

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发布时间：2021-01-26

水文学

黄河流域极端降水时空分布特征及其影响因素
杨沛羽,张强,史培军,顾西辉,李勤
2017, 63(4): 368-376. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2017.04.014

摘要：利用黄河流域77个气象站点1957-2014年日降水数据，基于超阈值(POT)的极端降水事件抽样、变异分析、趋势分析等方法分析了黄河流域极端降水的量级、频率和发生时间及夏季气温的时空分布特征及其影响因素.结果表明：黄河流域极端降水量级存在显著变异特征，但不存在显著趋势变化；极端降水频率呈逐年上升或显著上升趋势，表明黄河流域发生极端降水的次数增加，但降水量减少；黄河流域南部极端降水发生时间有推迟的趋势.该流域夏季温度存在显著变异特征，变异时间大部分在1980年以后，大部分站点的夏季温度呈上升或显著上升趋势，对极端降水的频率有重要的正相关影响；流域西北部极端降水频率在夏季温度转折点后有明显增高趋势，流域内大部分站点极端降水发生时间在夏季温度转折前后都呈上升趋势.
关键词：极端降水;超阈值抽样;分段回归法;非平稳性;夏季温度;黄河流域

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发布时间：2021-01-26

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