每期速览︱《化学进展》2024年第9期

学术 2024-10-26 08:30 北京

期刊速览

2024年第9期

在DNA复制、转录、双链断裂损伤修复等生命过程中，双链DNA会瞬时解旋形成单链DNA或形成含单链DNA的R环等非B型结构。这些特殊的含单链DNA的结构不仅影响基因组的稳定性，又可能调节和影响某些关键细胞和有机体过程。这些特殊DNA结构的分析与测序已逐渐成为新的前沿研究热点。

01 综述

细胞内单链DNA及高通量分析技术

李锐奇, 赖玮毅, 汪海林

2024, 36(9): 1283-1290.

DOI: 10.7536/PC240304

关键词：单链DNA；R环；G-四链体；高通量测序

向上滑动阅览摘要

在DNA复制、转录、双链断裂损伤修复等生命过程中，双链DNA会暂时解旋形成单链DNA（ssDNA）。ssDNA可能影响基因组的稳定性，也可能参与构成非B型结构DNA，反过来调节和影响某些关键细胞和有机体过程。本综述简要介绍了单链DNA形成的原因、参与构成的结构及在细胞中可能产生的功能，并总结了部分单链DNA高通量分析技术，为后续单链DNA研究提供方法启示，促进单链DNA分析技术和方法的进一步发展。

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02 综述

用于电催化硝酸盐还原的铜基催化剂

林长征, 朱金薇, 李潍嘉, 陈浩, 冯江涛, 延卫

2024, 36(9): 1291-1303.

DOI: 10.7536/PC240123

关键词：铜基催化剂；电催化；硝酸盐还原；设计策略

向上滑动阅览摘要

近年来，电催化硝酸盐还原（ENitRR）在常温常压合成氨中受到广泛关注，与传统的Haber-Bosch合成氨工艺相比，ENitRR的能耗更低，反应条件更温和。ENitRR电催化剂的合理设计和优化对于硝酸盐脱氧和加氢至关重要。铜基催化材料凭借其特殊结构、低成本和优异的催化性能，通过各种形态和电子结构的调节策略，近年来成为极具前景的电催化剂。为了进一步探索这一领域的新可能性，本文以铜基电催化剂的合理调控为典型实例，总结了有效提高ENitRR产氨率和转化效率的设计策略。在介绍ENitRR反应机理的基础上，总结了改变Cu基电催化剂的结构和性能的6种策略，即形貌调制、合金工程、晶面调控、单原子结构、铜化合物和其他材料复合的构建，并讨论了催化剂调制与相应ENitRR性能之间的关系。最后，提出了基于铜基电催化剂的ENitRR面临的挑战和未来应该关注的研究方向，以期为从事水体硝酸盐电化学处理的研究人员提供一定的参考和启发。

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03 综述

合成条件对锂离子电池正极材料性能的影响

李航, 王莉, 宋有志, 张稚国, 杜爱民, 何向明

2024, 36(9): 1304-1315.

DOI: 10.7536/PC240203

关键词：锂离子电池;层状氧化物正极材料;合成;结构;性能

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层状过渡金属氧化物正极材料（LiTMO2）因其高理论比容量，是高比能量锂离子电池广泛应用的一类正极材料。然而，LiTMO2在脱嵌锂过程中存在的化学-机械协同作用导致电池的循环失效问题突出，阻碍了其进一步发展。研究人员对此失效行为开展了大量研究，并提出掺杂、包覆、表面及晶界改性等各种正极材料改性策略，但是合成过程中形成的晶格缺陷和异质结构往往对此失效行为具有重要影响。因此，深入了解合成过程中各种控制因素对材料结构的影响很有必要。本文旨在阐明合成过程中前驱体、锂盐、烧结温度、保温时间和烧结气氛等因素对LiTMO2材料结构的影响效果及机理，以期为研究者优化合成获得高性能LiTMO2材料提供参考和依据。

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04 综述

三元无规策略在高性能非富勒烯有机太阳能电池活性层的应用

李春燕, 林鑫, 王文, 甄红宇

2024, 36(9): 1316-1335.

DOI: 10.7536/PC240204

关键词：三元无规共聚；D-A共聚；非富勒烯有机太阳能电池；第三单元

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近年来，由于窄带隙小分子受体的快速发展以及高性能聚合物给体不断出现，非富勒烯有机太阳能电池（NF-OSCs）取得了突破性进展，其能量转换效率（PCE）已接近20%。然而，随着D-A交替共聚聚合物材料设计逐渐饱和，迫切需要开发更高效的共轭聚合物材料。而利用无规共聚策略制备的D-A型无规共聚物具有能级易调节、有宽且强的吸收以及较高的吸光系数等优势，因此备受关注。本文首先讨论了无规D-A共聚策略在调控聚合物性质和器件性能方面的优势。其次，分别从无规聚合物给体材料和受体材料两方面综述了无规共聚策略在活性层材料的应用研究。最后，对于三元无规聚合物在有机太阳能电池中的进一步发展进行了总结与展望。

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05 综述

MXene材料的红外应用研究进展与挑战

李煜斌, 代国亮, 范杰, 肖红

2024, 36(9): 1336-1348.

DOI: 10.7536/PC240120

关键词：MXene；红外；红外伪装；光热转换；被动辐射加热；光电效应

向上滑动阅览摘要

MXene是由MAX相材料经化学刻蚀后超声或插层处理而得到的二维过渡金属碳/氮化合物或碳氮化合物。MXene具有二维原子层结构、丰富的组分、金属导电性、大比表面积及活性表面等特性，在近红外和中/远红外波段具有截然不同的红外吸收率，近年来在红外伪装、光热转换、光电效应等多个红外应用领域引起研究人员的广泛关注。本文详细综述了MXene材料在红外波段的性能，包括近红外波段的高吸收率及局域表面等离子体共振效应和中/远红外波段的红外低发特性。进一步基于其红外特性，综述其在红外伪装、宽带吸收器、被动辐射加热、光热转换和光电效应等热门领域的应用研究进展。最后，对当前MXene材料在红外领域研究存在的主要问题及未来的发展方向进行了展望。

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06 综述

多功能红外隐身材料的设计及应用

于思珂, 鲍艳, 高璐, 张文博

2024, 36(9): 1349-1362.

DOI: 10.7536/PC240126

关键词：红外隐身；多功能；动态自适应材料；协同工作模式材料；多波段兼容隐身

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红外探测设备的高速发展对军事设备造成了巨大的威胁，红外隐身技术是提升军事设备生存、打击和突围能力的重要途径，在国防工业的发展中起着至关重要的作用。然而，战场环境复杂多变，仅具有红外隐身性能的材料在面临雷达探测、雨林、山地、海洋、沙漠等环境时难以满足实际需求。因此，开发多功能红外隐身材料势在必行。本文从红外隐身材料的机理出发，综述了不同红外隐身材料的研究进展，如低发射率材料、温度控制材料、可变发射率材料以及协同工作模式材料，讨论了不同红外隐身材料的调控手段；其次，重点介绍了适用于不同场景的多功能红外隐身材料，例如，多波段隐身、电磁屏蔽、抗菌防水、耐高温、防腐蚀以及阻燃性能的红外隐身材料，并对其设计机理进行了探讨；最后，对多功能红外隐身材料在未来的发展趋势进行了总结与展望。

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07 综述

药物及个人护理用品的生态毒理

高川子, 廖浩麟, 王毅博, 郑一, 郑春苗, 裘文慧

2024, 36(9): 1363-1379.

DOI: 10.7536/PC240127

关键词：药物及个人护理用品；降解率；生物毒性；生态毒理；人体健康风险

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药物及个人护理用品（PPCPs）是近年来受高度关注的一大类新兴污染物。PPCPs的大量生产和快速消费需求，使其广泛进入并普遍存在各大环境介质中，由于迁移转化和生物蓄积作用，PPCPs进入生态环境，对生物体和人体造成不同程度的负面影响，给生态环境和人体健康带来严重威胁。本文总结了目前PPCPs在环境中的暴露来源、途径及特征，归纳总结了PPCPs在环境中的降解方法及途径，综述了PPCPs的主要生物毒性效应，概述了PPCPs在人体的内暴露情况及其对人体健康的影响，最后对PPCPs生态毒理方向的研究方向进行了展望。

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08 综述

生物质基传感器的构筑及其在人体健康监测中的应用

梁慧媛, 马建中, 杨健, 李雯, 张文博

2024, 36(9): 1380-1391.

DOI: 10.7536/PC240125

关键词：柔性传感器；生物质基传感器；健康监测；可穿戴

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随着柔性电子设备不断发展，可穿戴式柔性传感器在人体健康监测、电子皮肤、智能机器等领域表现出巨大的发展潜力。生物质材料作为一种源于生物体的可再生资源，具有价格低廉、绿色环保、亲肤透气、生物相容性好等优点，已被作为可穿戴柔性传感器的基底进行大量研究。生物质基传感器由于融合了生物质材料与传感元件的优良特性，因此可作为人体健康监测领域的理想选择。本文综述了常见柔性传感器（应变、压力、温度、生物）的结构、组成及工作原理，然后详细介绍了不同生物质基传感器的特点及其应用，所涉及的生物质材料主要包括胶原蛋白、明胶、纤维素、壳聚糖、海藻酸钠以及丝素蛋白等。之后，对生物质基传感器在人体健康监测（如物理信号、化学信号、生物电信号、热信号监测）中的应用进行了概述。最后，结合目前所面临的应用现状，指出了生物质基传感器在人体健康监测应用方面所面临的挑战及未来发展方向。

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09 综述

基于镓盐或卟啉镓的铁阻断抗菌剂

张浩, 张雷, 王志永, 周新宇, 郜瑞潇

2024, 36(9): 1392-1400.

DOI: 10.7536/PC240106

关键词：耐药性；硝酸镓；卟啉镓；铁阻断抗菌治疗

向上滑动阅览摘要

干扰细菌的铁代谢是一种不易引起细菌耐药性的非抗生素类抗菌策略。本文首先介绍了一种既能杀死耐药细菌，又不易引起细菌耐药性的铁阻断抗菌疗法；接着从细菌的铁摄取途径和血红素摄取途径分别阐述了铁阻断抗菌疗法的机理；然后重点评述了镓盐类和卟啉镓类铁阻断抗菌剂的种类、体外抗菌性和活体治疗效果；最后对基于铁阻断机理的抗菌剂的研发趋势及应用前景进行了展望。

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10 综述

可溶性铝的检测方法及其在气溶胶研究中的应用

张天宇, 朱圳铭, 王甫, 陈兰夏迪, 李锐, 唐明金

2024, 36(9): 1401-1411.

DOI: 10.7536/PC240205

关键词：可溶性铝；表层海水；气溶胶；分离提取；检测方法

向上滑动阅览摘要

沙尘气溶胶沉降是开放大洋表层海水关键营养元素的重要来源，对海洋生物地球化学循环和初级生产力具有重要影响。铝作为沙尘的示踪元素，可用于定量估算沙尘气溶胶的海洋沉降通量；使用该方法计算沙尘沉降通量，关键在于准确获取表层海水和大气颗粒物中可溶性铝的浓度。本文归纳总结了海水和气溶胶中可溶性铝常用的分离提取步骤、定量检测方法，讨论了各方法的原理、优缺点及适用性；指出气溶胶铝可溶性的不确定性是制约准确估算沙尘海洋沉降通量的瓶颈，分析了气溶胶铝可溶性不确定性的主要原因；并对可溶性铝分析检测和气溶胶铝可溶性研究的未来方向进行展望。

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11 综述

湖库水体藻类浓度预测模型的原理和应用

谢宇煊, 汪隽, 唐雨青, 朱芸, 田泽辉, 周达诚, 陈超

2024, 36(9): 1412-1424.

DOI: 10.7536/PC240313

关键词：湖库水源地；藻类水华；影响因子；藻类浓度预测；过程机理模型；数据驱动模型

向上滑动阅览摘要

在全球气候变化和人为污染的背景下，湖库型水源地因富营养化暴发水华的风险显著提高，严重影响城市供水安全。因此，有必要构建基于藻类生长影响因子的数学模型，以实现藻类浓度预测和水华预警。本文从物理、化学和生物三个层面归纳了影响藻类生长的主要因子，并在此基础上总结概述了现有预测模型的构建思路和应用场景。根据建模方法可将预测模型分为过程机理模型和数据驱动模型两类。两种建模方法都已有广泛的研究，也在部分湖泊水库实现了应用。前者基于自然过程的研究和解析，具有可解释性和一般性，但有一定的研究和测试门槛且成本较高。后者基于机器学习等人工智能方法，建模方法灵活多样，但依赖数据质量，缺乏机理支持且具有地点特异性。为进一步提高模型性能，今后的研究工作需要提高数据监测的频率和质量,同时将过程机理与人工智能方法相结合。

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化学进展

《化学进展》是由中国科学院主管, 以刊登化学领域综述与评论性文章为主的学术性期刊。读者可从中了解化学专业领域国内外研究动向、最新研究成果及发展趋势。主要栏目有：综述与评论，专题论坛，科学基金，基础研究论文评介，动态与信息等。

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