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中山大学化学学科百年发展史（1924—2024）

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中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2024年

作者：冯双中山大学化学学院

中山大学化学学科由原中山大学化学学科和岭南大学化学学科合并而成，已走过百年征程。在陈宗南、富伦、龙康侯、林尚安、曾汉民、计亮年、陈小明等院系负责人和科学家的努力下，克服艰难险阻，学科建设取得显著成绩，高分子化学与物理... 详细信息

中山大学化学学科由原中山大学化学学科和岭南大学化学学科合并而成，已走过百年征程。在陈宗南、富伦、龙康侯、林尚安、曾汉民、计亮年、陈小明等院系负责人和科学家的努力下，克服艰难险阻，学科建设取得显著成绩，高分子化学与物理、无机化学成为国家重点学科，化学成为一级学科博士学位授权点，培养出梁栋材、黄维垣、江元生、苏锵、姜中宏、黄翠芬院士等一批学界翘楚。化学学科在建设与发展上，始终以国家需求为导向，搭平台，聚人才，重交叉，促进学产研用结合，每个发展阶段都有大批科研成果走向应用，为国家进步和社会发展作出了重要贡献。2017年，化学成为“双一流”建设学科，进入学科建设国家梯队。

关键词：化学学科高分子化学与物理无机化学学科建设中山大学

系列综述(1/4):重庆大学魏子栋教授课题组在电化学能源转换方面的研究进展:燃料电池高性能氧还原催化剂（英文）

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电化学(中英文) 2024年第7期 4-30页

作者：陈发东谢卓洋李孟婷陈四国丁炜李莉李静魏子栋特种化学电源全国重点实验室(重庆大学) 重庆大学化学化工学院

燃料电池的规模化应用,尚需解决燃料电池成本高、工况下寿命短,以及核心材料电催化剂依赖进口等瓶颈和卡脖子问题。重庆大学魏子栋研究团队针对燃料电池面临的关键科学与技术问题,致力于开展提升燃料电池空气电极性能及低成本化的基础... 详细信息

燃料电池的规模化应用,尚需解决燃料电池成本高、工况下寿命短,以及核心材料电催化剂依赖进口等瓶颈和卡脖子问题。重庆大学魏子栋研究团队针对燃料电池面临的关键科学与技术问题,致力于开展提升燃料电池空气电极性能及低成本化的基础科学问题研究。本综述总结了该课题组过去三十年来围绕低铂和非贵碳基材料,提升空气电极活性与耐久性的研究进展。在铂基催化剂方面,首先阐述了Pt/C阴极催化剂的失活机制;总结了通过调节铂颗粒的纳米结构、修饰催化助剂、开发新型载体材料和精确调控三相界面微环境等,降低铂用量、提升电极性能和利用率的调控机制和制备策略。在非贵碳基催化剂方面,阐述了掺杂碳基催化剂氧还原活性的调节机制和失活机理;总结了致密活性位碳基催化剂结构调控、稳定性增强策略与绿色宏量可控制备策略。综述最后对低成本、长寿命燃料电池催化层结构优化与设计原则,以及面临的挑战进行了总结和展望。

关键词：燃料电池氧还原铂基催化剂碳基催化剂

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抗体片段在铂纳米粒子表面的构象重构

生物化学与生物物理进展 2024年第3期51卷 647-657页

作者：盛玲洁徐佳戴静静王海芳曹傲能上海大学环境与化学工程学院纳米化学与生物学研究所上海200444

目的最近在金纳米粒子(AuNPs)表面重构抗体片段的天然构象和功能的研究表明分子构象工程的可行性。本质上,分子构象工程就是要像蛋白质折叠一样,通过精确控制柔性非功能分子的构象使其产生新功能。本文在铂纳米粒子(PtNPs)表面重构抗体... 详细信息

目的最近在金纳米粒子(AuNPs)表面重构抗体片段的天然构象和功能的研究表明分子构象工程的可行性。本质上,分子构象工程就是要像蛋白质折叠一样,通过精确控制柔性非功能分子的构象使其产生新功能。本文在铂纳米粒子(PtNPs)表面重构抗体互补决定簇区(CDR)片段的天然构象和功能,旨在探索分子构象工程的普适性及揭示蛋白质结构-功能机制。方法本文将抗溶菌酶抗体(cAB-lys3)中的CDR3片段(在单独存在时没有稳定构象和功能)通过两个Pt-S键偶联到PtNPs表面。CDR片段的天然构象和功能的恢复通过它对溶菌酶活性的抑制来表征。结果通过多肽密度优化和表面聚乙二醇修饰,制得基于PtNPs的抗溶菌酶人工抗体(简称铂抗体)。溶菌酶活性测试结果表明,铂抗体可以特异性结合溶菌酶并显著抑制其活性。结论本文第一次在PtNPs表面重构了蛋白质片段的天然构象并恢复了其功能,证明分子构象工程可作为一种通用方法制备基于纳米粒子的人工蛋白质。

关键词：抗体溶菌酶构象工程铂纳米粒子多肽

课程思政背景下高分子化学课程建设——吉林大学基础学科拔尖班“唐敖庆”班教学实践

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化学教育（中英文） 2024年第2期45卷 18-22页

作者：宋文龙林权张恺张俊虎刘轶史作森崔占臣吉林大学化学学院吉林长春130012

高分子化学作为一个正在蓬勃发展的交叉学科,与国民经济建设密切相连,处于科学发展的前沿。如何培养品德和志向高远、具有较强创新能力、能适应新世纪科学技术发展需要的高分子专业人才就成为摆在教育工作者面前的重要课题。为了实现这... 详细信息

高分子化学作为一个正在蓬勃发展的交叉学科,与国民经济建设密切相连,处于科学发展的前沿。如何培养品德和志向高远、具有较强创新能力、能适应新世纪科学技术发展需要的高分子专业人才就成为摆在教育工作者面前的重要课题。为了实现这一目标,针对吉林大学基础学科拔尖班“唐敖庆”班学生基础扎实、主观能动性好及科学思路活跃的特点,笔者提出3个融合的教学理念,即课程思政、学生主观能动性、前沿科研动态等3个要素与创新教学融合,将基础理论教学和科研实践相结合,不断对高分子学科的课程内容、教学模式、授课考核等进行教学改革和探索,在教学实践中发挥吉林大学高分子重点学科在理论、实践和思想上的优势,力争在教学质量、人才培养、创新意识等方面不断提高学生的综合素质。

关键词：课程思政高分子化学基础学科拔尖班

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新冠病毒对蛋白酶药物产生耐药的分子机制

科学通报 2024年第15期69卷 1970-1972页

作者：孙浩然周浩杨海涛上海科技大学免疫化学研究所上海201210

新型冠状病毒(SARS-CoV-2,以下简称新冠病毒)是引起肆虐全球的新冠病毒肺炎感染疫情的病原体,携带30 kb左右的单股正链RNA基因组[1].在进入细胞后,它会利用宿主细胞质中的蛋白质翻译机器翻译出2种多聚蛋白pp1a(polyprotein1a)与pp1ab(po... 详细信息

新型冠状病毒(SARS-CoV-2,以下简称新冠病毒)是引起肆虐全球的新冠病毒肺炎感染疫情的病原体,携带30 kb左右的单股正链RNA基因组[1].在进入细胞后,它会利用宿主细胞质中的蛋白质翻译机器翻译出2种多聚蛋白pp1a(polyprotein1a)与pp1ab(polyprotein 1ab).

关键词：多聚蛋白病毒分子机制蛋白酶机器翻译病原体

光和热驱动金催化邻炔基酚与芳基重氮盐的反应:两种机制相似性和差异性的理论研究

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第1期37卷 87-99,I0036-I0092,I0118页

作者：金蕊郭昕怡彭灵雅刘向洋方维海崔刚龙北京师范大学化学学院理论及计算光化学教育部重点实验室北京100875 四川师范大学化学与材料科学学院成都610068

实验上发现,邻炔基酚与芳基重氮盐在热催化和光催化条件下反应可生成不同的产物,然而反应机理尚不清晰.本文采用MSCASPT2和密度泛函理论方法研究了热和光驱动反应的催化机理.结果表明,热催化和光催化反应的初始历程相同,都是在HCO3-协... 详细信息

实验上发现,邻炔基酚与芳基重氮盐在热催化和光催化条件下反应可生成不同的产物,然而反应机理尚不清晰.本文采用MSCASPT2和密度泛函理论方法研究了热和光驱动反应的催化机理.结果表明,热催化和光催化反应的初始历程相同,都是在HCO3-协助下由Au(Ⅰ)催化剂和邻炔基酚反应得到乙烯基Au(Ⅰ)中间体.在此过程中,Au(l)催化剂与邻炔基酚反应克服14.8 kcal/mol的能垒生成结构扭曲的配合物,此时邻炔基酚的C≡C三键被活化.随后,乙烯基Au(Ⅰ)中间体和芳基重氮盐形成复合物,热催化和光催化反应开始分叉.在黑暗条件下,反应克服15.7 kcal/mol的能垒后生成最终的热催化产物,此时芳基重氮盐的末端N原子直接与乙烯基Au(Ⅰ)中间体的C原子成键.在光照条件下,复合物首先弛豫到激发单重态,经9.8×10^(9)s^(-1)的高效系间窜跃过程衰变到T_(1)态.在T_(1)态,克服7.8 kcal/mol的能垒完成脱氮反应,产生与乙烯基Au(Ⅰ)中间体的Au原子具有相互作用的芳基自由基,随后发生系间窜跃过程到达基态.在基态形成最终的光催化产物.本研究为理解Au(Ⅰ)催化剂与芳基重氮盐的热催化和光催化反应提供了重要的机理见解,发现了无辐射跃迁在光催化反应中的关键作用.

关键词：光氧化还原催化过渡金属配合物密度泛函理论反应机理 Au(Ⅰ)催化剂光物理芳基重氮盐邻炔基酚

基于多尺度模型的锂离子电池电极微结构优化设计

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中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 65-77页

作者：刘彦瑾罗玖代耀符远翔衡益中山大学计算机学院广州510006 国家超级计算广州中心广州510006 广东省计算科学重点实验室广州510006 中山大学材料学院深圳518107 贵州理工学院化学工程学院贵州省高等学校能源化学特色重点实验室贵阳550003

锂离子电池(lithium ion batteries,LIBs)具有高比容量和良好的循环稳定性等优点,广泛应用于动力电池和储能领域.然而正极材料理论比容量不高,传统的制备过程会带来电极电化学性能不均匀等问题,制约了LIBs的进一步发展.电极多孔结构优... 详细信息

锂离子电池(lithium ion batteries,LIBs)具有高比容量和良好的循环稳定性等优点,广泛应用于动力电池和储能领域.然而正极材料理论比容量不高,传统的制备过程会带来电极电化学性能不均匀等问题,制约了LIBs的进一步发展.电极多孔结构优化设计是突破此瓶颈的一种有效方法.本文将以磷酸铁锂(LiFePO4,LFP)为正极电极,锂金属为负极的LIBs作为研究对象,建立了基于粒子Packing的活性材料球形颗粒填充模型和基于三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)的电极微结构三维模型;研究了电极的比表面积等特征参数对不同类型多孔结构的影响以确定代表性体积单元;建立了LFP正极的LIBs放电过程多尺度数学模型,并对恒电流密度放电过程进行数值模拟.研究表明:粒径为3200 nm的球形颗粒填充电极以5C放电倍率放电时容量减小量为47%,以1C放电倍率放电时电极表面浓度差异为66%;而4种新型TPMS电极以5C放电倍率放电时容量减小量均在1%以内,以1C放电倍率放电时电极表面浓度差异也均在1%以内,极大提升了电池的性能,且Gyroid型结构表现最优.本文对后期LIBs的优化设计具有指导意义,并提供数据和理论基础支持.

关键词：锂离子电池多尺度数学建模遗传算法三周期极小曲面数值模拟

环金属配体Ir(Ⅲ)配合物结构、光谱和量子效率的理论研究

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高等学校化学学报 2024年第4期45卷 78-86页

作者：聂建航王天奇金丽张建坡张红星白福全吉林化工学院化学与制药工程学院吉林132022 吉林大学化学学院理论化学研究所纳米微结构化学国际联合研究实验室长春130023

对一类环金属Ir(Ⅲ)[(C^N)_(2)Ir(A^A)]配合物[C^N=ptaz(1,2,4),mhtz(3),ptaz=3,4,5-三苯基-4H-1,2,4-三唑,mhtz=1,3-双甲基-5-苯基-1H-1,2,4-三唑;A^A=pzpy(1),npzpy(2,3),bicb(4),pzpy=2-(1H-吡唑-1-基)吡啶,npzpy=4-二甲基氨基-2-(1H-吡唑-1-基)吡啶,bicb=3,3′-亚甲基双(1-甲基-1H-咪唑-2-亚基)]的结构、光谱特征和磷光量子效率进行了理论研究.计算方法探究表明,基于B3LYP泛函优化的基态结构和单激发组态相互作用(CIS)方法得到的激发态结构计算的吸收和发射光谱更准确.配合物1~4的最低吸收峰和发射峰分别位于408,376,382,365 nm和503,506,468,511 nm处,其HOMOs主要由金属和C^N配体占据,而配合物1~3的LUMOs由A^A配体的π反键轨道组成,配合物4的LUMO存在于C^N配体上.因此,配合物4的最低吸收峰和发射峰具有与配合物1~3不同的金属到配体和配体内部(MLCT/ILCT)的混合跃迁性质,非共轭N^N配体的引入显著消弱了其在跃迁过程中的贡献程度.配合物1~4的量子效率取决于非辐射跃迁速率常数k_(nr),这与它们重组能的贡献[4569 cm^(-1)(3)>2583 cm^(-1)(1)>1232 cm^(-1)(2)>975 cm^(-1)(4)]相一致,表明主配体的体积和辅助配体的共轭能力都能影响配合物的磷光量子效率.

关键词：环金属铱(Ⅲ)配合物电子结构光谱特征量子效率

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铝锂合金稳定化包覆及其推进剂应用

含能材料 2024年第1期32卷 2-11页

作者：李佳贺杜芳唐长盛杨玉林夏德斌张健王平林凯峰哈尔滨工业大学化工与化学学院黑龙江哈尔滨150001 湖北航天化学技术研究所湖北襄阳441003

Al‐5Li合金是一种理想的合金燃料,具有放热量高、燃烧时会产生微爆的特点,替代铝粉可显著提高推进剂的燃烧效率。然而Al‐5Li合金粉体具有较高的反应活性,易与推进剂组分反应,致使推进剂内存在气孔裂纹等结构缺陷,无法直接应用于推进... 详细信息

Al‐5Li合金是一种理想的合金燃料,具有放热量高、燃烧时会产生微爆的特点,替代铝粉可显著提高推进剂的燃烧效率。然而Al‐5Li合金粉体具有较高的反应活性,易与推进剂组分反应,致使推进剂内存在气孔裂纹等结构缺陷,无法直接应用于推进剂中。为了提高Al‐5Li合金的稳定性及相容性,采用7%长链烷酸(PA)对Al‐5Li合金粉末进行表面包覆,得到了具有高稳定性、高相容性的Al‐5Li@7PA样品,表面致密无裂纹,PA分子通过化学键作用附着在合金表面,包覆后样品可稳定存在于70℃热水中30 min。与Al‐5Li相比,包覆后样品的燃烧热提升了4.55%;相容性和装药性方面,Al‐5Li@7PA样品与HTPB(端羟基聚丁二烯)的相容性等级由5级提升至1级,药柱内无任何气孔裂纹等缺陷,表明包覆后的Al‐5Li合金满足了推进剂装药需求。推进剂燃烧性能测试表明,与Q3 Al粉相比,Al‐5Li@7PA推进剂的燃速和燃温分别提升了10.28%和45.41%,燃烧产物残渣粒径更小。

关键词： Al‐5Li合金化学键推进剂相容性燃烧性能