作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 通过保护化学调节血压反应性的示意图
保护步骤1:将Al3+离子与P原子表面的孤对电子结合，降低BP的表面电子密度，导致BP的化学反应性降低
保护步骤2:自组装的疏水性致密阵列在血压表面隔离血压与周围的氧气/水
去保护步骤:用螯合剂去除磷酸根表面的Al3+离子和疏水密集阵列
该处理恢复了BP的电子密度，恢复了去保护BP的原始反应性
BDT，1，2-苯二硫醇；乙二胺四乙酸四钠
学分:科学进步，doi: 10
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化学家可以在工业和实验室合成有机化学过程中合理地调节分子和官能团的反应性
该概念可应用于无机纳米材料，包括二维(2-D)黑磷(BP)纳米片
例如，科学家可以“关闭”几层或单层黑磷的高反应性，当该化合物不使用时，在应用时恢复其活性
在《科学进展》杂志上发表的一份新报告中，小刘和一组中国物理、生物材料、化学工程和生物化学领域的科学家开发了一种基于保护性化学的方法来调节黑磷的反应性
为了启动保护步骤，他们将铝阳离子(Al3+)与来自黑磷的孤对电子结合，并降低了黑磷表面的电子密度
他们通过在黑磷/铝(BP/Al3+)共轭物上自组装疏水的(憎水的)1，2-苯二硫醇(BDT)，完成了具有抗氧/防水层的过程
保护步骤产生了具有低反应性的稳定化合物
采用螯合剂处理工艺，刘等
随后实现了BP/Al3+/BDT复合物的去保护，以从黑磷表面除去铝阳离子和BDT
这样，他们利用去保护过程恢复了黑磷的电子密度，从而恢复了对化合物的反应性
调整纳米材料的性质 刘等
在这项工作中，合理开发了一种基于保护化学的方法来控制黑磷的反应性
在纳米科学领域，研究人员可以精确调整纳米材料的特性，以获得所需的特性
调节纳米材料的反应性对于多步可编程应用至关重要
一些纳米材料可以受到保护，以降低它们在特定条件下的反应性，并在成功脱保护后恢复活性
因此，研究人员提出了一系列选择性和有效的策略来调节有机化学中官能团的反应性
BP/Al3+/BDT的表征
(一)透射电镜图像
(二)原子力显微镜(白线高度剖面)图像
(三)STEM——能量色散x射线光谱学(EDX)元素绘图图像
(四)高角度环形暗场(HAADF)图像
(五)从(四)所选区域拍摄的放大HAADF图像
a
u
:任意单位
英国石油公司和英国石油公司/Al3+/BDT的选区电子衍射(SAED)图
英国石油公司、英国石油公司/铝离子、英国石油公司/铝离子/BDT和BDT的红外光谱
英国石油公司、英国石油公司/Al3+/BDT和BDT的1H核磁共振谱
(一)BP和BP/Al3+/BDT的热重曲线
ppm，百万分之一
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然而，由于缺乏相似的官能团，现有的成熟的有机保护-去保护方法不能应用于无机纳米材料
因此，仍然需要开发一种有效且简单的方法来控制无机材料的反应性
为了实现这一点，该团队开始将黑磷与铝阳离子(Al3+)结合，以降低表面电子密度，并有效降低其反应性
在存在黑磷和Al3+阳离子的情况下，保护过程产生疏水(憎水)1，2-苯并二硫醇(BDT)分子的排列，以提供超稳定的复合物(BP/ Al3+ /BDT)
该化合物在环境条件下稳定长达两个月，没有变化
该小组可以通过螯合剂处理将不稳定的复合物去保护
BP/Al3+/BDT化合物的合成与表征 刘等
通过遵循先前开发的方法合成并表征(测试)大块黑磷
该团队首先通过超声波处理粉末形式的分子获得了纳米片，然后使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察了纳米片的大小
高分辨率的透射电子显微镜也提供了纳米片结构的洞察力，原子力显微镜揭示了四到六层磷层的BP厚度
利用x光衍射和拉曼光谱，研究小组确定英国石油公司的晶体特征与其整体形式相似
在阳离子与BP表面结合的保护步骤中，刘等
在乙醇溶液中混合BP和氯化铝(三氯化铝)
然后，他们利用x光电子能谱表征了Al3+阳离子成功附着到BP表面以加强对BP的保护
研究小组观察了化合物的纳米形貌，用扫描透射电子显微镜研究了其表面构象，用傅里叶变换红外光谱和质子核磁共振进一步验证了其结构
环境条件下降解苯酚和苯酚/Al3+/BDT的表征
(1)整体血压(0、1和7天)和(2)整体血压/Al3+/BDT (0、30和60天)的偏光显微镜图像
插图:相应的透射电镜图像
比例尺，200纳米
在不同持续时间的环境暴露下，血压和血压/Al3+/BDT的2p峰的高分辨光谱
在水中分散不同时间的硼和硼/铝离子/BDT的紫外可见光谱
插图:470纳米处紫外-可见吸收率的变化
学分:科学进步，doi: 10
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abb4359 调节磷酸二氢钾/铝离子/BDT化合物的反应性 刘等
通过应用材料科学中的各种光学技术来研究BP/Al3+/BDT复合物的反应性，以了解其结构
相应的图像显示了晶体结构的演变和在环境条件下的长期稳定性
BP/Al3+/BDT复合物的稳定性优于单独的黑磷，结果突出了将黑磷包埋在复合物中的实用性
该团队将复杂结构反应性的降低归因于两个因素:首先，与黑磷表面结合的铝阳离子降低了化学反应性
第二，黑磷表面的自组装疏水密集阵列将分子与氧气和水隔离，防止进一步降解，提高了化合物的稳定性
受保护血压反应性降低的机制
英国石油公司、英国石油公司/铝离子和英国石油公司/铝离子/BDT的全光谱
P 2p和Al 2p的高分辨电子能谱
计算了磷原子、铝离子和硫原子的NBO电荷
(G1) BP/Al3+和(G2) BP/Al3+/BDT的结构模型
(G3) BP/Al3+和(G4) BP/Al3+/BDT电子密度差的计算作图
绿色区域表示电子密度增加，蓝色区域表示电子密度降低
等高线显示在0
0001 a
u
水平
(氢)水接触角的英国石油公司，英国石油公司/铝3+，和英国石油公司/铝3+/BDT
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将BP/Al3+/BDT化合物去保护 研究小组通过去除化合物表面的铝阳离子，使超稳定复合物脱保护
他们用一种传统的金属离子螯合剂——乙二胺四乙酸钠完成了这一步
在这个过程中，刘等人
也除去了疏水的BDT分子和铝阳离子，得到亲水的(亲水的)表面，具有负的ζ电势，类似于最初的黑磷分子
保护-去保护调节过程允许科学家可逆地控制黑磷的反应性
结果表明在实践中能够有效地调节分子的反应性
BP/Al3+/BDT脱保护
(一)乙二胺四乙酸四钠去除铝离子和BDT的示意图
乙二胺四乙酸钠处理后铝离子残留物在磷酸/铝离子/BDT上的光致发光发射光谱
作为乙二胺四乙酸-4Na处理时间的函数的层粘连蛋白(螺旋Ct/C0)图
磷酸根、磷酸根/铝离子/BDT和去保护磷酸根/铝离子/BDT的磷酸根、铝离子和硫离子的高分辨电子能谱
在每个保护-去保护循环中测得的水接触角和ζ电位图
(7)大块血压(0和7天)和大块去保护血压/Al3+/BDT (0和7天)的偏光显微镜图像
随着环境暴露时间的变化，磷酸根和去保护磷酸根/铝离子/BDT溶液中磷酸根浓度的变化
(1)去保护的BP/Al3+/BDT的稳定性，在BP表面有不同的Al3+离子残留量
磷酸氢钙、磷酸氢钙/氧化铝+/BDT和磷酸氢钙/氧化铝+/BDT经磷酸氢钙(水溶液)处理后的透射电镜图像
学分:科学进步，doi: 10
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前景 通过这种方式，小刘和他的同事开发了一种新的基于保护化学的方法来合理调节黑磷的反应性
在保护步骤中，它们将铝阳离子(Al3+)结合到BP上的孤对电子上，以降低其表面电子密度
该保护步骤增强了疏水(憎水)1，2-苯并二硫醇(BDT)在BP/ Al3+共轭表面上的功能化，形成致密的疏水层，大大降低了黑磷的反应性
研究小组随后使用螯合剂去除黑磷中的铝阳离子，使分子回复到其最初的高电子密度、亲水(亲水)表面
去保护的BP在其原始状态下显示出高反应性
该方法提供了一种可调节的方法来操纵血压的反应性，这很难通过传统的功能化来实现
可以探索这种保护策略来调节纳米材料的反应性，从而创建未来可编程纳米结构，用于材料科学
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