摘要：全球CO2排放量的持续增长仍然是21世纪面临的最紧迫的生态环境挑战之一. 金属-有机框架(metalorganicframeworks, MOF)材料因其框架易于调节、高比表面积和开放金属位点等物化特性, 广泛应用于CO2捕获-转化耦合(CO2 capture and conversion, CO2CC). 本文系统地综述了MOF及其复合材料在CO2捕获-转化耦合方面的研究进展, 重点探讨了MOF基材料的结构设计优化及其复合策略对CO2吸附和催化性能的影响, 并对该类研究所面临的挑战及未来发展趋势进行了总结与展望, 旨在为MOF基材料在CO2捕获-转化耦合领域的应用研究提供实例借鉴与理论指导.

摘要：荧光材料因其优异的光学性能在生物成像、传感和光电器件等领域展现出巨大潜力.但传统荧光材料普遍存在高浓度或固态环境下的荧光猝灭问题,限制了其实际应用.聚集诱导发光(AIE)分子的出现为克服这一难题提供了新的解决方案. AIE分子在聚集态时荧光显著增强, 而金属有机框架(MOFs)以其高度有序且可调控的孔道结构为AIE分子的定向聚集提供了理想平台.本综述从AIE-MOFs的发光机制和合成策略出发,系统总结了AIE-MOFs发光材料在化学检测、生物传感、生物成像和白光发射等应用领域的最新研究进展,旨在为设计开发绿色、稳定且高效的新一代AIE-MOFs功能材料提供理论依据和发展思路.

摘要：全氟和多氟烷基物质(PFAS)因其极高的化学稳定性和环境持久性, 在全球水体中广泛存在, 且对生态系统与人类健康构成潜在威胁. 传统去除技术依赖大量实验与参数调优, 面临效率低、成本高与适应性差等瓶颈.近年来, 基于人工智能的机器学习(ML)方法在环境科学领域快速发展, 展现出提升去除效率和优化处理过程的重要潜力. 本文综述了ML在吸附、膜分离、电化学及光催化等主流PFAS去除技术中的应用进展, 聚焦其在去除性能预测、工艺参数优化、材料筛选与合成、机制解析等方面的赋能作用. 在此基础上, 进一步剖析了当前ML方法在数据质量、模型泛化、环境适应性与毒性预测等方面面临的挑战. 最后提出通过高质量数据集、多模态模型和智能化部署等路径, 推动构建高效低碳的PFAS治理体系, 为未来研究与工程实践提供参考.

摘要：乙烯和丙烯等低碳烯烃是石油化工行业中重要的基础原料, 采用催化裂解技术将化工利用率较低的C4烷烃转化为高附加值的低碳烯烃具有重要意义. 分子筛类固体酸催化剂具有有序的纳米孔道结构、可灵活调控的酸性质以及较高的稳定性等优势, 在C4烷烃催化裂解反应中应用广泛. 本综述阐述了分子筛催化C4烷烃裂解制备低碳烯烃的反应机理和裂解反应路径, 具体讨论了分子筛催化剂的结构、酸性质等对C4烷烃催化裂解活性以及目标产物低碳烯烃选择性的影响, 并提出了分子筛在C4烷烃催化裂解应用中的挑战和发展前景.

摘要：由于环境问题日益加剧, 能源需求持续增长, 传统材料已难以满足这些领域的进一步需求. 金属有机框架(MOFs)材料因其多孔结构、大比表面积和多功能的特性, 在这些领域中展现出巨大的潜力. 然而, 纯MOFs固有的不稳定性和低导电性限制了其实际应用. 基于MOFs的复合材料在保留单纯MOFs优点的同时, 整合了客体材料(包括无机碳材料、金属氧化物和聚合物等)的功能, 在未来能源和环境等科学领域展现出重要的研究价值. 全面综述了MOF复合材料在电化学储能和吸附领域的应用, 并从维度角度分析了基于MOFs的各种复合材料的物理和化学性质. 在此背景下, 不仅强调了MOF复合材料的优势, 还对其应用效果进行了详细分析和客观概述.

摘要：开发高效乙烯(C2H4)分离与提纯技术是化工节能降耗的重大需求, 研究的关键在于高性能乙烷(C2H6)吸附剂的设计与制备.具有高度可设计性与可调节性金属有机框架(Metal-organic framework, MOF)材料的出现, 极大推动了C2H6选择性吸附剂研发的进展. 通过活性位点的合理构筑与孔腔环境的精准调控,种类繁多的C2H6选择性吸附剂不断涌现, 但在面对实际分离体系和复杂工业应用场景时, 材料的性能仍有待提高, 对C2H6吸附机制构效关系的认知也迫切需要进一步系统研究. 此综述系统总结了近15 年来C2H6选择性吸附剂的研究进展, 深入探讨了C2H6选择性吸附剂的结构设计方法, 包括柔性开门效应、金属开放位点修饰、孔道表面电势调控等, 强调了C2H6吸附剂面对工业应用必须克服的关键挑战, 包括在循环稳定性、绿色规模化合成及新型分离工艺建立等, 以期为高性能C2H6吸附剂的精准构筑与分离应用奠定理论基础, 推动烯烃分离工业的技术创新与变革发展.

摘要：低维磁性材料能够同时利用电子的自旋和电荷自由度进行信息的存储、处理和传递, 在下一代高速信息技术中展现出重要应用前景. 然而, 低维磁性材料发展面临着实验合成和表征困难、居里温度低、功能单一等问题. 针对这一现状, 通过第一性原理计算方法对低维磁性材料进行性能定制是解决上述问题的重要途径之一. 在此背景下, 金属有机配位体系凭借其独特的结构可设计性受到广泛的关注, 其丰富的过渡金属中心和多样化的有机配体库为低维磁性材料设计提供了广阔空间. 其中, 可精确调控的配位化学环境能有效地调制金属/配体的电荷态和自旋态, 从而诱导产生自旋极化. 而且, 金属和配体之间为配位键, 轨道耦合形式多样且可调, 为实现高居里温度、多样的磁相互作用提供了理想平台. 此外, 有机配体方便进行化学修饰和构象调控, 有利于实现磁性相变体系和多功能集成的自旋电子器件.为此, 系统总结了低维磁性金属有机材料第一性原理设计的最新研究进展, 重点阐述了金属有机体系实现特定功能性磁体的几个关键设计策略, 包括: 室温稳定亚铁磁体的构筑方法、磁性相变的化学调控策略、多铁磁体设计方法、具有显著Rashba效应的金属有机材料设计方案、双极磁性分子的设计原理、新型交变磁体的创制途径, 以及电场调控磁性的微观机制等. 最后, 探讨了结合机器学习方法实现具有高磁晶各向异性能的低维金属有机磁体的研究进展. 通过系统总结金属有机体系在低维磁性材料设计中的独特优势与现存挑战, 该展望期待能为后续相关研究提供前瞻性的理论指导与技术路线.

摘要：手性有机硒化合物在合成化学、材料科学、医药和农药等领域具有广泛的应用, 在不对称催化领域还可以用作手性配体或有机小分子催化剂. 因此, 手性有机硒化合物的不对称合成受到化学家们的重视. 利用含硒试剂与相应底物的催化不对称C—Se 偶联反应是合成有机硒化合物最直接且最有效的策略之一. 此综述着重介绍了利用该策略构建手性有机硒化合物的研究进展. 根据不同的硒源类型, 将反应分为亲电有机硒试剂与亲核底物的不对称偶联反应和亲核有机硒试剂与亲电底物的不对称偶联反应两类. 另外, 对一些代表性反应的机理和底物适用范围做了简要介绍.

摘要：共价有机框架(covalent organic frameworks, COFs)凭借其结构可设计性、高比表面积和优异的化学稳定性, 近年来在质子导体领域引起广泛关注. 本综述概述了COFs 在本征与非本征质子源体系中的质子传输机制、材料设计策略及相关研究进展, 阐明了Grotthuss 机制与Vehicle 机制的定义和判定标准. 将电化学阻抗谱、固体核磁、红外光谱等实验手段与密度泛函理论、分子动力学和从头算分子动力学模拟结合, 解析了COFs 的微观质子传输机制及其与结构的构效关系. 最后, 本综述分析了COF 质子导体在能源领域的应用前景, 并简要探讨了其结构设计、实验表征和理论模拟的发展方向.

摘要：随着环境的日益恶化，能源储存领域的发展日益重要，开发和设计各种高性能电池来满足现代社会的需求已成为时代的必然趋势。然而，现有的电池电极基材已不足以实现更高性能电池的制备，金属-有机框架材料（MOFs）作为一种新型的多功能材料，因其高比表面积、高孔隙率和优异的可调控修饰性，已成为具有更高应用潜力的电极基材。本文全面综述了各种MOF在电池电极领域中的应用，深入研究讨论了MOF基电极材料的创新应用策略、挑战和未来发展前景，强调了它们在提高电极材料性能方面的巨大潜力，旨在为MOF基材的可持续发展铺平道路。