当期目录
2021,
34(5):
401-417. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20210309001
摘要:
糖肽高分子材料是一类由多肽和糖类化合物构成的高分子材料。糖肽高分子材料具有与天然糖肽/糖蛋白类似的化学组成，能够在一定程度上模拟天然糖肽/糖蛋白的结构和功能。本文总结了糖肽高分子材料的合成方法、材料设计及其在生物医学领域的应用，重点综述了糖肽高分子材料在糖肽树形分子、自组装糖肽和糖肽聚合物方面的材料设计，以及糖肽高分子材料在抗菌、抗肿瘤疫苗、仿生支架、组织及软骨修复方面的应用。最后，对糖肽高分子材料的发展与前景进行了展望。
糖肽高分子材料是一类由多肽和糖类化合物构成的高分子材料。糖肽高分子材料具有与天然糖肽/糖蛋白类似的化学组成，能够在一定程度上模拟天然糖肽/糖蛋白的结构和功能。本文总结了糖肽高分子材料的合成方法、材料设计及其在生物医学领域的应用，重点综述了糖肽高分子材料在糖肽树形分子、自组装糖肽和糖肽聚合物方面的材料设计，以及糖肽高分子材料在抗菌、抗肿瘤疫苗、仿生支架、组织及软骨修复方面的应用。最后，对糖肽高分子材料的发展与前景进行了展望。
2021,
34(5):
418-424. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20210112002
摘要:
报道了一种新型导电聚合物聚薁胺，并制备了基于聚薁胺作为电极材料，磷酸/聚乙烯醇作为电解液的全固态超级电容器，研究了聚薁胺电容器的的基本性质。电化学测试结果表明，该器件在工作电压窗口−0.2～0.8 V下表现出优异的电容性能，可实现最大体积电容83 F/cm3和最大的面积比电容0.54 mF/cm2，最大能量密度和最大功率密度分别为11.6 mW·h/cm3和3304 W/cm3。此外，该器件循环测试1000圈后仍保存初始电容的95.1%，表现出优异的循环稳定性。结果证明聚薁胺可以应用于超级电容器，为开发本征导电聚合物的探索提供了新策略。
报道了一种新型导电聚合物聚薁胺，并制备了基于聚薁胺作为电极材料，磷酸/聚乙烯醇作为电解液的全固态超级电容器，研究了聚薁胺电容器的的基本性质。电化学测试结果表明，该器件在工作电压窗口−0.2～0.8 V下表现出优异的电容性能，可实现最大体积电容83 F/cm3和最大的面积比电容0.54 mF/cm2，最大能量密度和最大功率密度分别为11.6 mW·h/cm3和3304 W/cm3。此外，该器件循环测试1000圈后仍保存初始电容的95.1%，表现出优异的循环稳定性。结果证明聚薁胺可以应用于超级电容器，为开发本征导电聚合物的探索提供了新策略。
2021,
34(5):
425-433. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20210430001
摘要:
为了解决Kumada 催化剂转移缩聚（Kumada catalyst transfer polycondensation, KCTP）反应构建的聚噻吩材料结构单一、能级较高等问题，通过KCTP法成功实现了含有 4 个噻吩单元与硫醚侧链单体的聚合，构建了含有硫代烷基侧链的新型聚噻吩材料（PtTSBO），并通过控制氧化剂间氯过氧苯甲酸（m-CPBA）的用量和反应温度，将侧链上的硫醚选择性地氧化为亚砜或砜基，制备了含有亚砜或砜基的PtTSBO（PtTSOBO 或PtTSOOBO）。通过核磁共振氢（1H-NMR）谱、元素分析（EA）、紫外-可见分光（UV-Vis）光谱和电化学（CV）曲线对聚合物的结构、吸光和电学性能进行了表征，并对所制备的光伏器件进行了光电性质研究。结果表明，这种后修饰策略有效地将硫醚官能团转变为强吸电子基团，相比于 PtTSBO，聚合物 PtTSOBO 和PtTSOOBO 的能级显著降低，相应光伏器件的开路电压（Voc）得到了提升。
为了解决Kumada 催化剂转移缩聚（Kumada catalyst transfer polycondensation, KCTP）反应构建的聚噻吩材料结构单一、能级较高等问题，通过KCTP法成功实现了含有 4 个噻吩单元与硫醚侧链单体的聚合，构建了含有硫代烷基侧链的新型聚噻吩材料（PtTSBO），并通过控制氧化剂间氯过氧苯甲酸（m-CPBA）的用量和反应温度，将侧链上的硫醚选择性地氧化为亚砜或砜基，制备了含有亚砜或砜基的PtTSBO（PtTSOBO 或PtTSOOBO）。通过核磁共振氢（1H-NMR）谱、元素分析（EA）、紫外-可见分光（UV-Vis）光谱和电化学（CV）曲线对聚合物的结构、吸光和电学性能进行了表征，并对所制备的光伏器件进行了光电性质研究。结果表明，这种后修饰策略有效地将硫醚官能团转变为强吸电子基团，相比于 PtTSBO，聚合物 PtTSOBO 和PtTSOOBO 的能级显著降低，相应光伏器件的开路电压（Voc）得到了提升。
2021,
34(5):
434-443. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20210110001
摘要:
将富电子的并二噻吩单元作为吡咯单体的桥联基团，得到具有四臂活性位点的吡咯单体；再利用液液界面的氧化聚合反应，直接制备得到连续、大面积的超薄聚吡咯膜。通过直接激光刻蚀的方法，制备了微型超级电容器，并研究了其通过循环伏安曲线、阻抗测试、相位角测试等表征电容器的电化学性能。结果表明，基于该薄膜的微型超级电容器的面积比电容可达1.10 mF/cm2，体积比电容可达68.4 F/cm3，等效串联电阻为4.2 Ω，最大能量密度为9.50 mW·h/cm3，最大功率密度为1433 W/cm3。
将富电子的并二噻吩单元作为吡咯单体的桥联基团，得到具有四臂活性位点的吡咯单体；再利用液液界面的氧化聚合反应，直接制备得到连续、大面积的超薄聚吡咯膜。通过直接激光刻蚀的方法，制备了微型超级电容器，并研究了其通过循环伏安曲线、阻抗测试、相位角测试等表征电容器的电化学性能。结果表明，基于该薄膜的微型超级电容器的面积比电容可达1.10 mF/cm2，体积比电容可达68.4 F/cm3，等效串联电阻为4.2 Ω，最大能量密度为9.50 mW·h/cm3，最大功率密度为1433 W/cm3。
2021,
34(5):
444-451. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20210128001
摘要:
通过点击化学反应合成了多面体齐聚倍半硅氧烷（POSS）封端的聚氧化乙烯（PEO）遥爪型聚合物。采用透射电镜、旋转流变仪及差示扫描量热仪对聚合物的形态结构及热力学性能进行了表征。由于POSS之间存在强相互作用，使其能够在PEO基体中聚集形成纳米微区。POSS微区作为物理交联点，赋予聚合物优异的热致形状记忆性能。POSS含量越高，形状恢复速率越快。此外，物理交联网络的形成和PEO的亲水性使聚合物在水中溶胀形成水凝胶。该水凝胶具有较高的溶胀率，且表现出良好的形状记忆性能。
通过点击化学反应合成了多面体齐聚倍半硅氧烷（POSS）封端的聚氧化乙烯（PEO）遥爪型聚合物。采用透射电镜、旋转流变仪及差示扫描量热仪对聚合物的形态结构及热力学性能进行了表征。由于POSS之间存在强相互作用，使其能够在PEO基体中聚集形成纳米微区。POSS微区作为物理交联点，赋予聚合物优异的热致形状记忆性能。POSS含量越高，形状恢复速率越快。此外，物理交联网络的形成和PEO的亲水性使聚合物在水中溶胀形成水凝胶。该水凝胶具有较高的溶胀率，且表现出良好的形状记忆性能。
2021,
34(5):
452-459. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20210204001
摘要:
采用吩噁嗪（PXZ）片段作为具有分子刚性的强电子供体（D1）、三苯胺（TPA）片段作为具有大空间位阻的强电子供体（D2）、杂环芳烃构成的二苯并吩嗪（dibenzo[a, c]phenazine，BP）片段作为具有较强刚性的电子受体（A），开发了一种具有供体-受体-供体（D1-A-D2）型结构的新型高效红光热激活延迟荧光（TADF）材料（2T-BP-2P）。通过紫外-可见分光（UV-Vis）光谱、光致发光（PL）光谱、热重分析（TGA）和差示扫描量热（DSC）等对2T-BP-2P的光物理、电化学和热学性能进行了表征。结果表明，基于2T-BP-2P的器件实现了614.5 nm的红光发射，其外部量子效率（EQE）高达12.2%，国际照明委员会（CIE）坐标为（0.59，0.40）。
采用吩噁嗪（PXZ）片段作为具有分子刚性的强电子供体（D1）、三苯胺（TPA）片段作为具有大空间位阻的强电子供体（D2）、杂环芳烃构成的二苯并吩嗪（dibenzo[a, c]phenazine，BP）片段作为具有较强刚性的电子受体（A），开发了一种具有供体-受体-供体（D1-A-D2）型结构的新型高效红光热激活延迟荧光（TADF）材料（2T-BP-2P）。通过紫外-可见分光（UV-Vis）光谱、光致发光（PL）光谱、热重分析（TGA）和差示扫描量热（DSC）等对2T-BP-2P的光物理、电化学和热学性能进行了表征。结果表明，基于2T-BP-2P的器件实现了614.5 nm的红光发射，其外部量子效率（EQE）高达12.2%，国际照明委员会（CIE）坐标为（0.59，0.40）。
2021,
34(5):
460-467. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20210409001
摘要:
以传统具有聚集诱导猝灭（ACQ）效应的荧光素作为引发剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）为单体，通过原子转移自由基聚合（ATRP）将荧光素引入到聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）中，制得荧光素位于链中央的荧光素基PGMA（Flu-PGMA）。采用差示扫描量热、热重分析、稳态和瞬态荧光光谱等对Flu-PGMA的热学性能和荧光性能进行了表征，并利用PR655光谱仪对白光发光二极管（LEDs）的器件性能进行了研究。结果表明：PGMA克服了小分子荧光素的 ACQ 效应，Flu-PGMA的数均分子量为 2.64×104，分子量分布为 1.5，固态荧光量子产率达 14.27%。将其作为单一基质固态荧光粉，在 460 nm InGaN 蓝光芯片激发下，当驱动电压为 2.7 V 时，制得显色指数为 84 的白光发光LEDs器件，其相关色温为 9 455K，色坐标为（0.289, 0.282），位于白光区域。
以传统具有聚集诱导猝灭（ACQ）效应的荧光素作为引发剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）为单体，通过原子转移自由基聚合（ATRP）将荧光素引入到聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）中，制得荧光素位于链中央的荧光素基PGMA（Flu-PGMA）。采用差示扫描量热、热重分析、稳态和瞬态荧光光谱等对Flu-PGMA的热学性能和荧光性能进行了表征，并利用PR655光谱仪对白光发光二极管（LEDs）的器件性能进行了研究。结果表明：PGMA克服了小分子荧光素的 ACQ 效应，Flu-PGMA的数均分子量为 2.64×104，分子量分布为 1.5，固态荧光量子产率达 14.27%。将其作为单一基质固态荧光粉，在 460 nm InGaN 蓝光芯片激发下，当驱动电压为 2.7 V 时，制得显色指数为 84 的白光发光LEDs器件，其相关色温为 9 455K，色坐标为（0.289, 0.282），位于白光区域。
2021,
34(5):
468-475. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20210208001
摘要:
利用上转换粒子（UCP）能够将长波长的近红外光转换成短波长的紫外-可见光的特性，以UCP为内部光源、苯基双（2，4，6-三甲基苯甲酰基）氧化膦（BAPO）为引发剂，溴化铜（CuBr2）/N, N, N′, N″, N″-五甲基二乙三胺（PMDETA）为催化剂，在980 nm近红外光的辐照下，实现了近红外波段下的光诱导反向原子转移自由基聚合（ATRP）。通过调节聚合条件，对聚合过程及聚合机理进行了探究。结果表明：UCP辅助近红外光诱导反向ATRP适用于甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸甲酯（MA）以及苯乙烯（St）等单体，且具有活性聚合的特性，所得聚合物分子量可控、分子量分布较窄，且分子量随单体转化率的增大而线性增加。
利用上转换粒子（UCP）能够将长波长的近红外光转换成短波长的紫外-可见光的特性，以UCP为内部光源、苯基双（2，4，6-三甲基苯甲酰基）氧化膦（BAPO）为引发剂，溴化铜（CuBr2）/N, N, N′, N″, N″-五甲基二乙三胺（PMDETA）为催化剂，在980 nm近红外光的辐照下，实现了近红外波段下的光诱导反向原子转移自由基聚合（ATRP）。通过调节聚合条件，对聚合过程及聚合机理进行了探究。结果表明：UCP辅助近红外光诱导反向ATRP适用于甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸甲酯（MA）以及苯乙烯（St）等单体，且具有活性聚合的特性，所得聚合物分子量可控、分子量分布较窄，且分子量随单体转化率的增大而线性增加。
2021,
34(5):
476-482. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20210125001
摘要:
以1,3,6,8-四（对胺基苯基）芘为构筑单元，通过席夫碱缩合反应，利用表面活性剂单分子层辅助的界面聚合法制备了芘基二维聚合物薄膜。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、荧光光谱、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱考察了薄膜形貌、结构、结晶性和荧光强度等。结果表明：薄膜厚度约70 nm，可通过单体浓度进行调控；表面活性剂单分子层的限域作用促进了薄膜的结晶性，而分子内氢键使其具有荧光双发射效应。
以1,3,6,8-四（对胺基苯基）芘为构筑单元，通过席夫碱缩合反应，利用表面活性剂单分子层辅助的界面聚合法制备了芘基二维聚合物薄膜。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、荧光光谱、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱考察了薄膜形貌、结构、结晶性和荧光强度等。结果表明：薄膜厚度约70 nm，可通过单体浓度进行调控；表面活性剂单分子层的限域作用促进了薄膜的结晶性，而分子内氢键使其具有荧光双发射效应。
2021,
34(5):
483-489. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20210112001
摘要:
通过将聚偏氟乙烯（PVDF）和钛酸四丁脂（TBOT）溶解在N, N’-二甲基甲酰胺（DMF）和丙酮的混合溶剂中电纺成纤维膜（PVDF/TBOT）；然后在150 °C下通过一步水热法将电纺纤维膜中的TBOT还原成二氧化钛（TiO2），制得在纤维表面和内部原位生长有TiO2的PVDF纤维膜材料（PVDF/TiO2）。采用扫描电子显微镜（SEM）、热重（TG）分析仪、X射线衍射（XRD）仪和傅里叶红外（FT-IR）光谱仪测定原位生长在PVDF纤维上的TiO2的形貌和结构；通过紫外-可见分光光谱测试复合膜对罗丹明B、甲基橙、亚甲基蓝3种有机染料的降解效果；采用重力驱动的方法分离油水混合物；通过测试复合膜对水和油的接触角来探究复合膜的油水分离效率。研究表明：复合膜对罗丹明B、甲基橙、亚甲基蓝等有机染料都有很好的降解效果，而且具有良好的亲油疏水性能，通过对四氯甲烷和水的混合物进行分离，复合膜能够有效实现油水分离，分离效率可以高达98.2%。
通过将聚偏氟乙烯（PVDF）和钛酸四丁脂（TBOT）溶解在N, N’-二甲基甲酰胺（DMF）和丙酮的混合溶剂中电纺成纤维膜（PVDF/TBOT）；然后在150 °C下通过一步水热法将电纺纤维膜中的TBOT还原成二氧化钛（TiO2），制得在纤维表面和内部原位生长有TiO2的PVDF纤维膜材料（PVDF/TiO2）。采用扫描电子显微镜（SEM）、热重（TG）分析仪、X射线衍射（XRD）仪和傅里叶红外（FT-IR）光谱仪测定原位生长在PVDF纤维上的TiO2的形貌和结构；通过紫外-可见分光光谱测试复合膜对罗丹明B、甲基橙、亚甲基蓝3种有机染料的降解效果；采用重力驱动的方法分离油水混合物；通过测试复合膜对水和油的接触角来探究复合膜的油水分离效率。研究表明：复合膜对罗丹明B、甲基橙、亚甲基蓝等有机染料都有很好的降解效果，而且具有良好的亲油疏水性能，通过对四氯甲烷和水的混合物进行分离，复合膜能够有效实现油水分离，分离效率可以高达98.2%。
2021,
34(5):
490-496. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20210131001
摘要:
通过湿化学法与低温界面聚合法在慢速滤纸上依次沉积二氧化锰（MnO2）与聚吡咯（PPy），制备出PPy/MnO2纸基复合材料。利用红外光谱、扫描电镜、循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗等手段对该复合材料的结构和性能进行了表征。研究表明：PPy的沉积较好地保留了滤纸的多孔结构，并能覆盖MnO2颗粒，形成较大活性面积；其中MnO2/PPy-400单电极的比电容可达1 487.1 mF/cm2；在光强为1 kW/m2的模拟太阳光下，组装的对称型超级电容器的比电容是在无光照条件下的5倍，表现出优异的光热效应增强性能。
通过湿化学法与低温界面聚合法在慢速滤纸上依次沉积二氧化锰（MnO2）与聚吡咯（PPy），制备出PPy/MnO2纸基复合材料。利用红外光谱、扫描电镜、循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗等手段对该复合材料的结构和性能进行了表征。研究表明：PPy的沉积较好地保留了滤纸的多孔结构，并能覆盖MnO2颗粒，形成较大活性面积；其中MnO2/PPy-400单电极的比电容可达1 487.1 mF/cm2；在光强为1 kW/m2的模拟太阳光下，组装的对称型超级电容器的比电容是在无光照条件下的5倍，表现出优异的光热效应增强性能。
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