非共价法分离光学活性单壁碳纳米管

单壁碳纳米管（SWNTs）由于具有独特的物理、化学性质,激起人们极大的研究兴趣。目前生产的SWNTs通常包含等量左旋和右旋对映异构体,无光学活性,极大地限制碳纳米管在光学和光电子领域的研究和应用。已报道的非共价法分离光学活性碳纳米管的方法主要有离子交换色谱法、nanotweezers选择法、密度梯度超高速离心法、共轭聚合物缠绕法和小分子吸附法。本文较为详尽地综述了非共价法分离光学活性碳纳米管的研究进展,对各种分离方法的机理进行阐述,并在此基础上分析这些方法和分离效果的关系,指导设计和合成新型的分离试剂。最后,本文还针对上述研究中存在的问题,提出了旋光性SWNTs分离技术的研究方向。     

DNA共价修饰单壁碳纳米管电极的制备及与VB6 相互作用的研究

利用单壁碳纳米管(SWNTs)上的羧基与DNA末端的氨基形成酰胺共价键从而共价修饰SWNTs,制备了新型DNA共价修饰SWNTs电极.傅立叶红外光谱表明DNA共价结合在SWNTs上,用扫描电镜(SEM)表征了SWNTs、DNA共价修饰的SWNTs的结构与形貌.循环伏安法(CV)研究了DNA修饰SWNTs电极的电化学特性,通过改变扫描速率,发现DNA修饰电极的过程属于扩散控制过程.维生素B6(VB6)与SWNTs上DNA的相互作用研究结果表明:DNA分子共价修饰在SWNTs上后仍具有生物活性,且能够与其他生物分子发生相互作用.     

超声分散对单壁碳纳米管分离的影响

利用凝胶柱色谱技术, 研究者们通过两步或多步淋洗的方法实现了不同导电属性或电子结构单壁碳纳米管(SWCNTs)的分离, 并提出其分离机制主要是由不同导电属性和电子结构的SWCNTs 与凝胶填料之间作用力的差异所导致的. 基于凝胶柱色谱分离技术, 本文重点考察了超声时间对单壁碳纳米管单分散以及金属型/半导体型SWCNTs 分离的影响. 在一定的低超声功率下, 适当增加超声时间有利于SWCNTs 在十二烷基硫酸钠(SDS)溶液中的单分散. 紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)吸收光谱、拉曼(Raman)光谱和荧光(PL)光谱表征结果表明, 2 h的超声条件是获得高纯度的金属型以及不同直径分布的半导体型SWCNTs 的最优条件. 我们认为不同超声时间对SWCNTs 分离的影响主要是改变了SWCNTs 的单分散性和长度, 调制了不同SWCNTs 与凝胶之间作用力的差异, 从而导致了不同SWCNTs分离结果.     

非离子型水溶性卟啉功能化单壁碳纳米管的研究

合成了两种非离子型水溶性卟啉分子,并利用它们对单壁碳纳米管(SWNTs)进行了非共价表面修饰。功能化后SWNTs能够在水中均匀分散。紫外-可见光谱、荧光光谱、透射电镜的测试结果均证明非离子型水溶性卟啉分子与SWNTs之间存在强烈的相互作用。其中,含有柔性烷基取代链的卟啉分子因与SWNTs之间存在π-π和疏水双重相互作用,所形成的复合物在水中表现出更好的分散稳定性。这种既具有水溶性又具有生物相容性和良好稳定性的功能化SWNTs,在生物医药领域具有潜在的应用前景。     

单壁碳纳米管的电子速度及有效质量

利用单壁碳纳米管(SWCNTs)能量色散关系, 计算了最低导带的电子速度和有效质量, 重点讨论了SWCNTs中最低导带电子速度和有效质量与波矢及管径大小的关系. 结果表明, 半导体型锯齿SWCNTs的电子速度和有效质量与其结构参量(管径)有直接的关系. 各种椅型SWCNTs(金属型)和金属型锯齿SWCNTs最低导带电子速度和有效质量随波矢的变化规律分别相同, 各种半导体型锯齿SWCNTs最低导带电子速度和有效质量随波矢的变化规律则有明显差别. 这意味着在低偏压下, 不同管径的椅型SWCNTs和金属型锯齿SWCNTs输运性能相同, 而各种不同管径半导体型锯齿SWCNTs输运性能有明显差别.     

无毒纳米碳管

利用某种以共价结合的官能团对单壁纳米碳管（SWNTs）进行化学修饰的方法,可以制成无毒纳米碳管。这是Rice大学的Christie M．Sayes等用phenyl-3,5-dicarboxylic acid,phenyl-4-sulfonic acid或phenyl-4-sulfonate基对SWNTs进行修饰后得到的结论。他们发现,增加纳米碳管上官能团数量,有助于减少SWNTs对人体表皮纤维细胞的毒性。而在助溶性表面活性剂中对SWNTs进行包覆的效果甚微。     

卟啉修饰g-C3N4提高光催化产氢活性研究

半导体光催化制氢是一种可实现持续制备和储存氢气的绿色技术.石墨相氮化碳(g-C3N4)是研究广泛的光催化剂,但其仍存在光利用率低、光生电子和空穴易复合等问题,制约着光催化产氢的性能.利用给电子卟啉修饰g-C3N4,构建了四(4-羧基)苯基卟啉(TCPP)以共价/非共价方式修饰g-C3N4的催化剂.卟啉共价修饰g-C3N4(gC3N4-TCPP0.1)及非共价复合结构(TCPP0.1/g-C3N4)光催化产氢速率分别为6 997和5 399μmol·g-1·h-1,较g-C3N4分别提高了53%和18%. TCPPx/g-C3N4异质结加强了界面接触,促进了电荷转移,增强了可见光吸收能力,进而提高了光催化制氢性能. g-C3N4-TCPPx中, TCPP的接枝拓展了共轭结构,优化了电子结构,增大了分子偶极,促进了电荷分离,共价桥键为电荷传输提供了通道.     

手性碳纳米管能带特性的研究

探讨手性（chiral）单层碳纳米管（SWNTs）电子结构的主要特点。提出了确定与Fermi能级EF=0相交或相近的子能带指数J及相关的波矢ky值的方法。并直接从A-B效应出发,导出了任意手性角的SWNTs在磁场中发生金属—半导体连续转换的条件,同时对其能隙变化规律进行了详细讨论。     

分子间非共价相互作用的质谱分析方法研究进展

总结了各种软电离质谱技术在研究分子间非共价相互作用中的应用及发展,尤其是在生物大分子非共价复合物结构和功能研究方面的进展。     

共振增强拉曼光谱技术在单壁碳纳米管表征中的应用

共振增强拉曼光谱技术是表征和研究单壁碳纳米管(SWNTs)的有力工具, 它既能用于SWNTs的几何结构表征, 又能反映SWNTs的电子态密度信息. 特别指出的是, 由于共振拉曼效应, 它能够灵敏地检测单根SWNT的局域信息. 本文首先概述了SWNTs拉曼光谱的RBM峰、G峰、D峰和G'峰的特征和应用, 然后综述了共振增强拉曼光谱在SWNTs的结构表征、形变测量、缺陷测量和温度测量中的应用和进展, 最后讨论了共振拉曼光谱在SWNTs表征方面所面临的机会和挑战.     

二元化合物半导体的能带结构

本文用LCBOMO法计算了属于元素半导体和AB型、AB₂型化合物半导体的十种共价结构的能带。所得结果说明:它们的禁带宽度Eg都可统一地表为键能和邻键间共轭积分的线性函数,与共价结构的形式无关。给出许多文献用键性质归纳Eg数值规律的理论基础。     

单壁碳纳米管自还原法制备负载Pt催化剂及其催化性能

金属Pt是良好的催化加氢、脱氢催化剂, 利用单壁碳纳米管(SWNTs)自身的还原性, 将K2PtCl6溶液中的Pt直接还原并负载在SWNTs表面上, 制备了具有良好催化性能的SWNTs/Pt负载型催化剂. 通过TEM, XPS和TG对材料进行了表征, 研究了K2PtCl6浓度及溶剂对Pt负载量、粒径的影响, 并测试了SWNTs/Pt的催化性能. 实验结果表明, SWNTs负载的Pt颗粒小, 分散均匀, 负载量高, 与SWNTs结合紧密, 催化性能好, 是催化加氢和脱氢反应的良好催化剂.     

蛋白质非共价化合物的电喷雾质谱研究

介绍了近几年来利用电喷雾离子化质谱技术研究蛋白质的基本构象及蛋白质非共价化合物的基本化学信息的进展。许多研究表明,电喷雾质谱在研究蛋白质的复杂结构和功能方面有十分广阔的前景。文中列举了若干实例说明了电喷雾离子化质谱技术在分析蛋白质非共价化合物的应用和一般方法。     

NaCl对琼脂糖凝胶电泳法分离单壁碳纳米管的影响

如何获得单一导电属性的单壁碳纳米管(SWCNT),使其在各领域得到更广泛的应用,引起了科研人员越来越多的关注.琼脂糖凝胶电泳(AGE)法以其简便,低成本,可规模化等优点在分离金属型(m-)和半导体型(s-)单壁碳纳米管的诸多分离方法中体现出独特的优势.本文利用紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)吸收光谱分析手段,系统研究了NaCl的添加对AGE法分离SWCNT的影响.研究发现NaCl的添加对SWCNT的分离有一定的影响:当NaCl添加量低于70 mmol.L-1时,可以提高分离后体系中s-SWCNT的相对含量;当NaCl添加量高于70mmol.L-1时,随着添加量的增加,NaCl的加入开始抑制m-SWCNT和s-SWCNT的有效分离;当NaCl添加量达到160 mmol.L-1时体系分离效率明显降低.我们推测这种影响主要是由盐的添加改变了分散剂在m-SWCNT和s-SWCNT表面的吸附结构引起的.     

石墨烯非共价功能化及其应用

石墨烯的湿法化学修饰,主要包括共价及非共价两种,是目前广泛采用的宏量功能化策略,亦是有效避免其团聚而充分发挥其优异纳米性能的重要修饰方法。非共价功能化因可同时保持原有及引入物质的物化性质,并可充分发挥协同作用,近年来已受到比共价修饰更多的研究关注,并已在生物科学与技术、可持续能源储存及转化、医疗和复合材料等诸多领域得到了广泛应用。本文综述了以应用为导向的石墨烯非共价功能化的构建策略,期望文中涉及的湿法组装策略能为进一步构建性能提升的新材料提供参考。     

以实践应用为导向的石墨烯非共价功能化

石墨烯的湿法化学修饰,主要包括共价及非共价两种,是目前广泛采用的宏量功能化策略,亦是解决其易团聚充分发挥纳米性能的重要修饰方法。 非共价功能化因可同时保持原有及引入物质的物化性质,并可充分发挥协同作用,近年来已受到比共价修饰更多的研究关注,并已在生物科学与技术、可持续能源储存及转化、医疗和复合材料等诸多领域得到了广泛的应用。在这里,我们精心遴选了近三年的文献,综述了以应用为导向的石墨烯非共价功能化的构建策略,期望文中涉及的湿法组装策略能为进一步构建性能提升的新材料提供参考。     

水分散性碳纳米管的制备研究进展

采用化学修饰的方法制备水分散性碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)是扩大CNTs在生物传感器、医药、功能材料和电子电器元件等领域应用的重要手段。化学修饰法主要包括非共价修饰和共价修饰两种,非共价修饰是采用表面活性剂、有共轭平面结构的分子以及聚合物或生物大分子对CNTs进行表面包覆;共价修饰包括"grafting to"和"grafting from"两种类型。本文从反应原理和实施方法上综述了化学修饰法制备水分散性CNTs的研究进展,并对水分散性CNTs的研究和应用前景进行了展望。     

双向长短期记忆循环网络模型预测小分子与受体共价结合

预测小分子与蛋白质的共价结合对基于共价结合的药物筛选十分重要。目前基于结构的虚拟筛选工具主要面向药物和靶标的非共价对接。本文在前期研究的基础上,用深度学习技术中的双向长短期记忆循环网络方法和自注意机制,根据实验数据,预测小分子与蛋白质的共价结合能力。蛋白质与小分子配体共价结合主要有半胱氨酸或丝氨酸结合类型。半胱氨酸共价结合类型的数据量较大,本文主要预测半胱氨酸类型的共价结合。与传统的机器学习模型,如随机森林,逻辑回归,支持向量机模型相比,该深度学习模型的预测能力有显著的改进。     

稀有气体化合物非共价作用研究进展

稀有气体化合物的非共价作用研究是最近发展起来的一个新兴领域,是非共价领域的重要拓展和延伸。到目前为止,本领域已经取得了一些研究成果。本文着重论述σ-hole、π-hole和稀有气体-π等3类非共价作用。这些新型非共价作用的提出,不但能够帮助研究人员更好地理解稀有气体化合物的各种非共价行为,如结晶、吸湿性等,而且为寻找有效调控其氧化性、爆炸性等性质的方法指明了方向。     

生物样品中小檗碱的电化学分析新方法

由于小檗碱氧化电位较高(>1.1 V vs. Ag/AgCl),进行生物样品中小檗碱的选择性电化学分析具有挑战性。基于溴百里酚蓝(BTB)和小檗碱的分子间非共价作用,通过单壁碳纳米管(SWNTs)将BTB修饰在电极表面并通过电化学聚合产生poly-BTB,利用聚BTB(poly-BTB)电极过程可逆以及氧化还原电位低的特点,以poly-BTB同时作为小檗碱的识别元件和电化学探针建立了小檗碱的电化学分析新方法。循环伏安和电化学阻抗谱结果表明,poly-BTB和小檗碱的分子间作用导致小檗碱结合在poly-BTB/SWNTs修饰电极表面,从而引起修饰电极的峰电流下降。在最优化的实验条件下,poly-BTB/SWNTs修饰电极的电流下降率和小檗碱的浓度在0.05～1μmol/L和1～100μmol/L范围内呈良好线性关系,检测限为0.022μmol/L。动物实验结果表明,该方法对生物样品具有很好的选择性,可用于血浆和肝脏匀浆中小檗碱含量的测量,为小檗碱相关的生理病理研究提供了一种简单有效的方法。