中国化学会第29届学术年会——来自光化学分会场的报道

<正>中国化学会第29届学术年会于2014年8月4~7日在北京大学成功召开。年会由北京大学承办,为期4天,设41个学术分会场,以及创新论坛、发展论坛、双边论坛、产学研论坛等4大类共11个专题论坛。本届年会以"美丽化学"为主题,参会代表达到8000余人,规模创历届年会之最。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)以及美国、英国、德国、法国、日本等国化学会主席和代表团也前来参会。年会交流论     

基于磷光材料的低给体比例有机太阳能电池

本文以低比例的磷光材料作为给体,制备了基于MoOx/C60:x%Ir(ppy)3的有机太阳能电池(OPV)器件.其中,C60为高比例的受体材料,金属配合物Ir(ppy)3为低比例的给体材料,MoOx为阳极缓冲层.通过一系列不同Ir(ppy)3比例的OPV器件对比研究,得出了最优器件结构.研究发现,当Ir(ppy)3比例足够小时,器件表现为肖特基势垒,开路电压(VOC)较大,短路电流(JSC)较小;随着Ir(ppy)3比例的增加,VOC逐渐减少,而JSC逐渐增大;当进一步增加Ir(ppy)3比例时,VOC趋于稳定,JSC开始减小.结果显示,5%Ir(ppy)3比例的器件性能最佳,效率达1.7%.为了使器件效率得到进一步提升,本研究组采用吸收光谱范围比C60更宽的C70作为受体材料,使光电转换效率进一步提升至3.0%.     

N—N键合成方法的研究进展

N—N键广泛存在于药物、天然产物和有机功能材料中,如何高效构建N—N键是有机合成的一个重要研究方向.基于含氨基、氰基、硝基和叠氮基等含氮基团的有机化合物非常多,直接利用这些含氮基团进行N—N键偶联为合成含N—N键结构单元的有机化合物提供了新的策略.综述了近年来发展的分子间和分子内构建N—N键的合成方法,并且对该方法存在的难点以及未来发展方向进行了展望.     

偶氮苯基两亲性聚合物的自组装行为研究进展

偶氮苯基两亲性聚合物结合了偶氮苯基团的光响应、酶响应、主客体识别特性和两亲性聚合物的自组装特性,能够在选择性溶剂中发生聚合物可控自组装行为,这使得其在药物控释、纳米技术和生物医学材料等领域受到了广泛的关注。本文从结构类型和合成方法出发,综述了新型偶氮苯基两亲性聚合物在溶液中的自组装研究进展,并对该领域的发展前景进行了展望。     

纳米孔缺陷导致单层黑磷电荷局域极大抑制非辐射电子-空穴复合的时域模拟

通常认为缺陷加速黑磷的非辐射电子-空穴复合,阻碍器件性能的持续提高。实验打破了这一认识。采用含时密度泛函理论结合非绝热分子动力学,我们发现P-P伸缩振动驱动非辐射电子-空穴复合,使纳米孔修饰的单层黑磷的激发态寿命比完美体系延长了约5.5倍。这主要归因于三个因素。一,纳米孔结构不但没有在禁带中引入深能级缺陷,而且由于价带顶下移使带隙增加了0.22 eV。二,除了带隙增加,纳米孔减小了电子和空穴波函数重叠,并抑制了原子核热运动,从而使非绝热耦合降低至完美体系的约1/2。三,退相干时间比完美体系延长了1.5倍。前两个因素战胜了第三个因素,使纳米孔结构激发态寿命延长至2.74 ns,而其在完美体系中约为480 ps。我们的研究表明可以制造合理数量和形貌的缺陷,如纳米孔,降低黑磷非辐射电子-空穴复合,提高光电器件效率。这一研究对于理解和调控黑磷和其它二维材料的激发态性质有重要意义。     

紫外光辐照下CH3NH3PbI3基钙钛矿太阳能电池失效机制

随着光伏产业的不断发展,有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的研发成为科学与工业界广泛关注的焦点。到目前为止,其光电转换效率已经提高到了25.2%,成为替代硅基太阳能电池的核心方案之一。然而,钙钛矿太阳能电池的稳定性较差,容易受到环境中氧气、水分、温度甚至光照的影响,这严重制约了其大规模推广与应用。大量科学研究表明,如何避免紫外辐照下有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的性能衰减,对于提高钙钛矿太阳能电池的光照稳定性至关重要。然而到目前为止,仍然没有系统的工作来对紫外辐照下钙钛矿太阳能电池性能以及微结构演化过程进行详细的表征与分析。本文中,我们利用聚焦离子束-扫描电子显微分析(FIB-SEM)以及球差校正透射电子显微分析(TEM)等技术,全面地研究了紫外辐照过程中有机无机杂化钙钛矿太阳能电池性能变化规律以及电池微结构演化特征。实验结果表明,紫外辐照过程中太阳能电池内部会形成0.5–0.6 V的内建电场,钙钛矿中的I^-离子在电场的驱动下向金属Au电极和空穴传输层2, 2’, 7, 7’-四[N, N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9, 9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)一侧迁移;随后,空穴传输层与金电极的界面处,碘离子与光生空穴一起与金电极发生反应,将金属态Au氧化成离子态Au⁺。而Au⁺离子则在内建电场的驱动下反向迁移穿过钙钛矿MAPbI₃层,直接被SnO₂和MAPbI₃界面处的电子还原形成金属Au纳米团簇。除此之外,紫外辐照过程中钙钛矿太阳能电池性能降低的同时,往往伴随着Spiro-OMeTAD与钙钛矿界面处物质迁移、钙钛矿薄膜内晶界展宽以及Au纳米颗粒周围MAPbI₃物相分解等现象。以上各种因素的协同作用,共同导致了紫外光照下有机无机杂化钙钛矿太阳能电池光电转换性能(PCE)、开路电压(V_oc)以及短路电流(J_sc)等性能参数的急剧下降。     

手性药物及其中间体光学纯度的测定方法与应用

手性是自然界的基本属性,在动植物生命活动、医药、农药及化学工业中发挥着重要作用。已上市药物中有一半以上是手性药物,正在开发的临床药物有约2/3药物是具有手性的。因此,手性化合物的光学纯度测定尤为重要。目前手性化合物光学纯度的测定方法以色谱法和光谱法为主,同时辅以其他方法。本文结合手性荧光识别与光学纯度分析中的研究成果,对色谱法、光谱法和其他光学纯度测定方法及其应用进行了综述,以期为手性药物及其中间体的光学纯度测定提供信息与参考。     

蚕丝基智能纤维及织物：潜力、现状与未来展望

纤维及织物因具有良好的柔性、透气性以及适宜的力学性能而成为人们日常生活必不可少的材料。随着柔性电子器件的快速发展,纤维及织物在其自身优势的基础上,开始被人们赋予智能化特征,使得智能纤维和织物逐渐在可穿戴领域占据一席之地。天然蚕丝具有产量大、机械性能优异和生物可降解的优势。近年来,面向智能应用的蚕丝基纤维与织物逐渐发展,被用于传感、致动、光学器件、能量收集和储能等领域。本文将首先介绍天然蚕丝的层级结构和性能,并介绍各种形貌结构的再生蚕丝材料;然后根据其在智能纤维及织物中应用领域的不同,详细阐述蚕丝基智能纤维及织物的制备方法、性能及工作机制;最后讨论进一步发展所面临的挑战与机会,并对未来前景进行展望。     

农产品中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的表面增强拉曼检测

利用便携式拉曼光谱仪建立了一个快速筛查与检测谷物中真菌毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的表面增强拉曼散射(SERS)方法。首先利用实验室前期开发的方法制备了具有高活性的水凝胶SERS芯片。该SERS芯片是将预先制备的高SERS活性的单层碳基点(CDs)包裹的银纳米颗粒团聚体(a-AgNPs/CDs)与聚乙烯醇(PVA)水溶液混合均匀后,再利用循环冷冻-解冻的物理交联法制备而成的。实验优化了影响水凝胶SERS芯片对DON的SERS响应的实验条件,包括溶剂、浸泡温度和浸泡时间。在最佳的SERS检测条件下(溶剂为水-乙醇(1:1, v/v),浸泡温度为40 ℃,浸泡时间为5 min), DON的线性响应范围为1~10000 μg/kg(相关系数(R²)=0.9967),检出限(LOD)为0.14 μg/kg,表明该SERS基底具有较高的灵敏度。得益于水凝胶特殊的孔径结构,实际样品基质中常见的糖、蛋白质、油脂、色素等干扰物质都被阻隔在水凝胶外。因此,在复杂样品检测中仅需要简单的提取,而不需要复杂的分离处理。将该方法用于小麦粉中DON的检测,所得回收率为97.3%~103%,相对标准偏差为4.2%~5.0%。实验结果表明所建立的检测DON的SERS方法具有响应范围宽、灵敏度高、重复性好、响应迅速、操作简单、抗干扰能力强等优点,这说明本实验室所构建的水凝胶SERS芯片在粮食中生物毒素的快速筛查与检测方面具有良好的应用潜力。     

分散固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定水产品中5种硝基咪唑类和6种苯二氮卓类药物北大核心CSCD

建立了分散固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法同时测定水产品中5种硝基咪唑类和6种苯二氮卓类药物残留的方法。样品用1%(v/v)氨水乙腈提取,提取液经十八烷基键合硅胶(C18)和N-丙基乙二胺(PSA)吸附剂净化,在45℃下用氮气吹至近干,用1 mL甲醇-水(1∶9,v/v)溶液复溶,过0.22μm尼龙-66滤膜后用超高效液相色谱-串联质谱测定。目标化合物采用Kinetex F5色谱柱(100 mm×3.0 mm,2.6μm)分离,以0.1%(v/v)甲酸水溶液和甲醇作为流动相进行梯度洗脱,在电喷雾离子源(ESI)、正离子扫描和多反应监测(MRM)模式下进行测定,基质匹配外标法定量。结果表明,5种硝基咪唑类和6种苯二氮卓类药物在8.5 min内完成色谱分离分析,目标物在0.5~20μg/L范围内线性关系良好,相关系数均大于0.995,检出限和定量限分别为0.2~0.5μg/kg和0.5~1.0μg/kg。以草鱼、对虾和大黄鱼为样品基质,在3个不同的添加水平下,5种硝基咪唑类和6种苯二氮卓类药物的平均回收率为73.2%~110.6%,相对标准偏差(RSD)小于15%。本研究建立的方法具有简单、快速、灵敏度高和成本低等优势,可用于水产品中5种硝基咪唑类和6种苯二氮卓类药物的快速检测。该方法的建立为我国水产品质量安全相关监管部门同时监控水产品中硝基咪唑类和苯二氮卓类药物残留提供了技术支持。