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最新刊期

2020 年第 4 期

化学

羟丙基壳聚糖接枝丝素肽的合成及其性能
杨晓爽,胡婉庆,张畅,樊李红
2020, 66(4): 315-322. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2019.0462

摘要：以转谷氨酰胺酶为催化剂，在水相条件下将丝素肽（SFP）接枝到羟丙基壳聚糖（HPCS）分子链上制备了一系列不同取代度的羟丙基壳聚糖-丝素肽（HPCS-SFP），采用Fourier变换红外光谱(FT-IR)表征其结构，通过单因素实验法分别探究反应温度、反应时间、反应底物质量比对HPCS-SFP取代度的影响，并考察了不同取代度HPCS-SFP的性能。实验结果表明，随着取代度的增加，HPCS-SFP清除DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）自由基和羟基自由基的能力增强，说明丝素肽的引入提高了抗氧化性能；吸湿保湿性能也随着取代度的增加而提高；同时，HPCS-SFP还具有良好的细胞相容性。
关键词：羟丙基壳聚糖;丝素肽;转谷氨酰胺酶;抗氧化性

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发布时间：2020-11-28
铅离子印迹电化学传感器的制备及其性能
苏立强,杨吉双,姜国强,韩爽,初红涛,滕福
2020, 66(4): 323-330. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2019.0195

摘要：以Pb²⁺为模板离子、吡咯(Py)为功能单体，在还原氧化石墨烯银纳米复合材料(rGO-AgNPs)修饰的电极表面直接构建铅离子印迹电化学传感器(Pb²⁺-IIES)，用于水环境中重金属离子的检测与分离。通过Fourier变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对复合材料进行分析表征，并利用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)对电化学传感器的性能进行表征。结果表明，在5.0×10^-9~5.0×10^-5mol ∙ L^-1范围内，Pb²⁺-IIES响应电流与Pb²⁺浓度的负对数呈现良好的线性关系，检出限为5.0×10^-11mol ∙ L^-1 (S/N=3)，可用于水环境中Pb²⁺的痕量检测。
关键词：离子印迹技术;复合材料;铅离子;电化学;分离

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发布时间：2020-11-28
基于聚丙烯腈纤维膜的高强度复合隔膜的制备
吴宽,王翔,李子鸣,李艳玲,许龙,王钧
2020, 66(4): 331-337. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0049

摘要：静电纺丝聚丙烯腈（PAN）纤维膜具有孔隙率高和电解液吸收率高等优点，但纤维膜的强度差，难以满足隔膜在装配过程中的受力要求。以PAN纤维膜为基体，通过开环聚合反应引入聚环氧乙烷（PEO）和SiO₂填料，制备了拉伸强度达到14.7 MPa的新型PAN/PEO-SiO₂复合隔膜，该复合隔膜在高温下具备优异的尺寸稳定性。电化学交流阻抗测试表明：与PAN纤维膜相比，复合隔膜的离子电导率更高，达到2.72 mS/cm；该复合隔膜与锂金属电极之间的界面电阻仅为146 Ω，小于PAN纤维膜。电池充放电性能测试表明：PAN/PEO-SiO₂复合隔膜在高放电倍率（2.0 C）时放电比容量仍有112.1 mAh/g，与低放电倍率（0.2 C）时相比，容量保留率到达75.3%；在放电倍率0.5 C时循环50圈后放电比容量仍有141.4 mAh/g。
关键词：静电纺丝;复合隔膜;开环聚合;拉伸强度

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发布时间：2020-11-28
水液相环境下半胱氨酸分子的手性对映体转变机理
乔朝阳,潘宇,马宏源,姜春旭,杨晓翠,王佐成
2020, 66(4): 338-344. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2019.0449

摘要：在MP2/SMD/6-311++G(3df, 2pd)//ωB97X-D/SMD/6-311++G(d,p)双理论水平，研究了水液相环境下半胱氨酸（Cys）分子以氨基氮为质子转移桥梁的手性对映体转变及水分子簇的催化作用。反应历程研究发现，半胱氨酸分子经过6个基元反应实现了手性对映体转变。反应历程的势能面计算显示：半胱氨酸分子手性对映体转变反应的速控步骤是第2基元反应，速控步骤的内禀能垒为242.7 kJ·mol^-1； 2个水分子簇的催化使速控步骤的内禀能垒降至104.0 kJ·mol^-1。结果表明，水环境下半胱氨酸分子可以实现手性对映体转变。
关键词：半胱氨酸;手性对映体;密度泛函理论;过渡态;多体微扰理论;能垒;自洽反应场理论

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发布时间：2020-11-28
气相环境下丙氨酸Mn(Ⅱ)配合物的手性转变机理
张雪娇,李冰,姜春旭,马宏源,杨晓翠,王佐成
2020, 66(4): 345-353. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0024

摘要：采用密度泛函理论的M06和MN15方法，研究了气相环境下两个稳定的丙氨酸异构体（S-Ala_1和S-Ala_2）与Mn²⁺配合物（S-A_1和S-A_2）的手性转变。研究发现：S-A_1的手性转变有3个通道a、b和c，a通道先是α-氢向羰基O迁移；b通道是羧基Mn²⁺螯合环的打开与质子从质子化氨基向羧基负离子的O迁移协同进行；c通道是α-氢先向氨基N迁移。S-A_2的手性转变有2个通道a和b，a通道是α-氢先向氨基N迁移；b通道是先进行羧基内的H迁移。势能面计算表明：S-A_1手性转变反应的b通道具有优势，活化自由能垒约为247.0 kJ/mol^-1；S-A_2手性转变反应的a通道具有优势，活化自由能垒约为329.0 kJ·mol^-1。结果表明，Ala与Mn²⁺的配合物可以很好地保持其手性特征。
关键词：丙氨酸;二价锰离子;手性转变;密度泛函理论;过渡态;能垒

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发布时间：2020-11-28

环境科学

无机絮凝剂聚合氯化铝和氯化铁对污泥屈服应力的影响
冯国红,胡智,白天添
2020, 66(4): 354-360. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2019.0332

摘要：使用无机絮凝剂聚合氯化铝和氯化铁对污泥进行预处理，研究无机絮凝剂对污泥屈服应力的影响机理，并阐明计算污泥屈服应力的最佳方法。结果表明，无机絮凝剂的添加提高了污泥絮体的强度，导致屈服应力显著增加。根据剪切速率由低到高扫描的稳态实验计算的动态屈服应力（τ_di），比经过预剪切且剪切速率由高到低扫描计算出的动态屈服应力（τ_dd）高出50%~67%。利用动态应变扫描实验，将弹性模量降低为初始值10%时对应的应变值作为屈服应变点，更能揭示污泥固相特性的本质，根据其计算得到的静态屈服应力τ_s10更接近于真实值，且τ_s10与τ_dd接近。然而τ_s10的计算过程相对复杂，因此生产实践中可以考虑用τ_dd代替τ_s10。
关键词：无机絮凝剂;聚合氯化铝;氯化铁;污泥;屈服应力;触变

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发布时间：2020-11-28
不同热解温度制备柚子皮生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附机理
刘书畅,黄应平,熊彪,任东,田海林,李瑞萍
2020, 66(4): 361-368. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2019.0461

摘要：选择废弃物柚子皮为原料，在氮气氛、不同温度（350、450、550、650 ℃）条件下热解制备生物炭（编号分别为PPBC350、PPBC450、PPBC550、PPBC650），研究各生物炭样品对水溶液中Pb²⁺的吸附行为，并运用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）及Fourier变换红外光谱（FT-IR）等技术对吸附Pb²⁺前后生物炭样品的微观形貌、化学成分等进行表征。结果表明：PPBC350对Pb²⁺吸附包括离子交换与络合作用；PPBC450及PPBC550对Pb²⁺的吸附机理相同，包括离子交换、络合作用及沉淀吸附，而PPBC650对Pb²⁺的吸附机理则主要为沉淀吸附。等温吸附与吸附动力学实验结果表明：PPBC350对Pb²⁺的吸附过程符合Langmuir模型与准二阶动力学模型，吸附过程发生在生物炭表层，以化学吸附为主。结合实验结果分析，PPBC350对Pb²⁺有最优的吸附效果，适宜作为重金属Pb²⁺的吸附剂使用。
关键词：柚子皮;生物炭;吸附;Pb(Ⅱ);吸附机理

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发布时间：2020-11-28
武汉市城区大气挥发性有机物的污染特征及来源解析
彭瑾,成海容,王祖武,祝嘉欣
2020, 66(4): 369-376. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2019.0385

摘要：于2018年7月至2019年4月期间四个季节的典型月份，周期性采集武汉市城区空气样品，用气相色谱-质谱/氢火焰离子化检测器（GC-MS/FID）对其中的大气挥发性有机物（VOCs）进行定性和定量分析。结果表明，总挥发性有机物（TVOCs）的年平均浓度为（29.39±10.05）×10^-9，按官能团分类由高到低排序为：烷烃、烯炔烃、芳香烃、卤代烃；TVOCs的浓度在冬季明显高于夏季；利用正交矩阵因子模型解析VOCs的主要来源由高到低依次为：燃烧源（37.00%）、机动车排放（28.58%）、溶剂使用（13.87%）、石油化工源（13.36%）和植物排放（7.20%）；对臭氧生成潜势贡献较大的VOCs主要有乙烯、丙烯、间/对二甲苯、丙烷、异戊二烯等，主要来源于机动车排放、燃料燃烧、石油化工排放及溶剂使用。
关键词：挥发性有机物;污染特征;正交矩阵因子分解;臭氧生成潜势

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发布时间：2020-11-28
汉江流域降水非均匀性变化特征分析
晏德莉,李双双,延军平,汪成博,武亚群
2020, 66(4): 377-385. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2018.0233

摘要：根据汉江流域1970—2015年63个气象站点的逐日降水资料，结合降水集中度(PCD)与集中期(PCP)指数、经验正交分解函数（EOF）及变化趋势分析，对该流域降水非均匀性的变化进行分析，并利用小波相干法探讨降水非均匀性对该区域气候变暖、东亚季风强弱变化的响应特征。结果表明：1） 1970—2015年汉江流域降水未呈现明显线性趋势，降水PCD与PCP以年代波动为主，PCD波动范围为0.35~0.60，PCP在7月；2）降水PCD呈“全区一致型”，即全流域PCD对气候响应具有同步性；降水PCP呈“东西分异型”，即东部降水集中期越推迟（或提前），西部降水集中期越提前（或推迟）；3） 1990—2008年，在2~4 a的短周期尺度上，东亚季风越强，汉江流域降水时间分布越均匀；1999—2009年，在2~3 a的短周期尺度上，该流域年降水量越大，降水时间分布越集中；1985—1993年，在3~5 a的周期尺度上，降水PCP对温度的响应具有超前性。
关键词：降水非均匀性;集中度;集中期;小波相干;时空分析;汉江流域

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发布时间：2020-11-28

材料学

低表面能有机纳米复合涂料的制备及其性能
王志强,鲍冉,朱义东,赵义松,李东,段有重
2020, 66(4): 386-392. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2018.0182

摘要：输电线缆结冰一直是困扰电网安全建设的突出问题。利用纳米介孔分子筛复合氟硅改性丙烯酸乳液以及有机硅树脂，通过表面微相设计，结合无机材料强化涂料性能，根据电网搭建实际需要，制备一种室温固化的低表面能有机纳米复合涂料。讨论了纳米介孔分子筛和含氟添加剂对涂层性能的影响，分析了涂层表面微观形貌，并进行了脱冰剪切强度测试及模拟覆冰实验。结果表明：制备的涂层具有超疏水性能，水在平面上的接触角达到155°，滚动角为3.5°，脱冰效率达到90%以上，可以有效预防线缆结冰。
关键词：低表面能;纳米介孔分子筛;有机硅树脂;氟硅改性丙烯酸

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发布时间：2020-11-28
MGO-MI纳米复合材料对乏氧癌细胞的放化疗增敏作用
杨翠,熊锐,全红,彭珊,谢从华
2020, 66(4): 393-400. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2019.0044

摘要：利用甲硝唑（metronidazole，MI）作为缺氧响应成分，使用分步合成法，制备磁性氧化石墨烯-甲硝唑（magnetic graphene oxide-metronidazole, MGO-MI）纳米复合材料，运用透射电子显微镜（TEM）,动态光散射（DLS），X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶红外变换光谱（FT-IR）等技术对其进行表征，并将得到的MGO-MI纳米复合材料与两种非小细胞肺癌细胞（H1975和A549）共同培养，从生物细胞层面评估其毒性、缺氧敏感性以及放射增敏作用。结果显示，在常氧情况下，一定浓度（0~100 μg/mL）的MGO-MI纳米复合材料对两种细胞都没有表现出明显的毒性，但是缺氧情况下，MGO-MI 纳米复合材料的毒性显著提高；该纳米复合材料还能有效增强X射线对两种癌细胞的杀伤作用，显著提高放疗效果，可望用于临床乏氧癌细胞放化疗。
关键词：MGO-MI纳米复合材料;缺氧敏感性;放射增敏;放化疗

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发布时间：2020-11-28

其他

云计算环境下基于系统依赖图的远程证明方案
陈璐,柯文彬,张立强,陈云
2020, 66(4): 401-408. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2019.0503

摘要：针对云计算环境中服务端执行行为不能被度量以致用户无法判断自身数据安全性的问题，提出云计算环境下基于系统依赖图(system dependence graph， SDG)的远程证明方案。该方案通过构建服务端程序的系统依赖图，刻画程序与文件间的依赖关系，建立行为度量目标集合，实现对用户数据访问程序执行过程的度量分析；针对客户端对云计算服务端存储的用户数据的可验证需求，对远程证明机制进行了扩展，增加了对行为度量的安全性验证。通过构造程序实例发生改变前后的程序依赖图（program dependence graph， PDG）、SDG以及对应节点信息流，验证了本文方案的可靠性和有效性。
关键词：云安全;可信计算;系统依赖图;远程证明

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发布时间：2020-11-28

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