面向电化学转换和储能的中空金属有机框架及其衍生碳基纳米反应器构筑

摘要:模拟细胞的纳米反应器以其独特的物理化学特性在多相催化、能量储存和转化、环境修复和生物化学等领域引起了广泛的研究兴趣. 这类纳米反应器为化学反应的发生提供了一个介于微观和宏观之间的受限空间. 其中, 具有多级中空或多级孔结构的碳基纳米反应器, 在碳材料的热力学稳定性高和导电性能好的基础上, 还可以在纳米反应器效应(如微环境调控效应、空间限域效应和传质增强效应等)的作用下, 进一步提升碳基材料在电化学转换与储能领域的性能. 本文首先对金属有机框架材料衍生的碳基纳米反应器的合成策略进行了讨论, 然后介绍了它们在电化学转换和储能领域的应用, 重点介绍了其中的纳米反应器效应, 最后对金属有机框架衍生的碳基纳米反应器的发展前景进行了展望.

有机染料聚集在光化学传感中的应用

摘要:有机染料在可见-近红外光区具有较高的摩尔消光系数和良好的荧光发光性能,因而常被用于光谱化学传感中。通常有机染料分子含有较大的π体系,在溶液中易于通过分子间弱相互作用(氢键、卤键、亲疏水作用、π-π堆积作用、范德华力等) 聚集形成具有特定结构的组装体,聚集过程往往伴有明显的颜色或光谱变化。若向染料分子中引入特定的官能团,与分析物结合诱导染料聚集/解聚产生明显的光谱变化,可用于对分析物的识别。聚集体可同时提供多个结合位点,并具有组装单元之间可调控的空间取向、较高的传感结合基团局部浓度。因此基于聚集过程的光化学传感表现出优越的传感灵敏度和选择性。本文结合本课题组近年来的研究工作综述了有机染料聚集在光化学传感中的应用,分别从诱导聚集、诱导解聚以及聚集重组三个方面展开讨论,并展望了此类荧光传感体系未来的研究与发展方向。

金属有机框架多面体微颗粒自组装超结构的设计策略

摘要:周期性超结构通常具有优异的光学性能,在光子晶体学、催化、传感等领域具有重要意义。在此,采用了声悬浮法和点滴法来探索多维有序金属有机框架(MOF)超结构的组装策略,并建立了组装参数与超结构维度和有序性之间的关系。结果表明:声悬浮法对MOF颗粒分散液浓度和颗粒的单分散性包容性极强,适用于三维超结构的自组装;点滴法对MOF颗粒分散液浓度和颗粒的单分散性有较高的要求,能组装出大面积二维MOF单层膜。该研究为利用各向异性微粒组装多维超结构提供了新的策略。

有机盐发光材料研究进展

摘要:有机盐发光材料因其离子性而具有光热稳定性好、熔点高、水溶性好、强静电相互作用及生物相容性好等优点,在生物监测、防伪和光学材料等领域展现出广阔的应用前景. 目前, 一系列基于氮杂环芳香鎓盐、季铵盐、季鏻盐以及基于柔性烯键和腙键等特定性能的有机盐发光材料被开发出来. 该综述对有机盐发光材料的分子设计、发光原理及其最新研究进展进行了分类总结, 并对该领域的发展进行了展望.

疏水型催化剂在有机合成反应中的应用

摘要:在许多反应中通常不可避免地产生水或需要水, 水在反应中起着溶剂、反应物、副产物、催化剂或质子转移剂的作用, 在多相催化体系中可作为溶剂改善底物的亲水性, 进而促进反应的进行, 但在催化合成领域普遍认为水分子是一种破坏性因素, 会破坏金属活性位点, 导致催化剂性能下降甚至失活. 传统金属催化剂大多具有“水不稳定性”,因此疏水催化剂或疏水微环境的构建及性能探究成为了研究热点. 以疏水催化剂为核心, 详细总结了以Pt、Pd、Fe、Co、Cu、Au、Ti、Rh 等金属为活性位点设计并制备疏水催化剂的研究进展, 对疏水催化剂在氧化、还原、偶联及CO2转化等有机反应中的应用进行了归纳和分析, 阐释了针对特定反应体系构建具有适宜“亲疏水效应”催化剂, 并实现目标分子高效合成面临的挑战, 并对该领域未来的发展趋势进行了展望.

锆基金属有机骨架复合材料吸附降解有机污染物研究进展

摘要:水污染已成为当前世界最严重的问题之一。受污染的水中常常含有各种有机化学物质,不仅会导致水体生态系统的破坏,而且危害人体健康。当前迫切需要寻找一些低成本、高效率的方法来处理污水,其中,锆基金属有机骨架材料(Zr-MOFs)因具有良好的热稳定性、大的比表面积等特点在催化吸附领域被广泛应用。本文综述了锆基金属有机骨架材料的定义、类型、结构调控及其复合材料吸附降解有机污染物的研究进展,并指出锆基金属有机骨架复合材料可充分整合不同材料的优势,能够有效提高复合材料的整体性能,是未来基金属有机骨架材料的发展方向之一,在化学吸附降解领域具有较好应用前景。

植物油基聚氨酯的研究新进展

摘要:介绍了传统热固性植物油基聚氨酯的改性方法,包括物理改性(填充改性和共混改性)和化学改性(接枝共聚改性、交联改性、互穿聚合物网络改性)。用于物理改性的材料主要有SiO2等无机物和纤维素等有机物,利用苯乙烯、丙烯酸酯等单体与聚氨酯接枝共聚是化学改性的主要方法。评述了热塑性聚氨酯的特点、制备方法及应用领域,重点介绍了油酸基热塑性聚氨酯的制备、性能及应用。对植物油基聚氨酯的发展前景作了展望:采用表面引发活性聚合等方式对传统的热固性聚氨酯进行可控化学改性;运用点击化学方法对热塑性聚氨酯进行改性,促使其多功能化。

有机半导体光催化析氢反应研究进展 

摘要:使用半导体材料进行太阳能制氢是使用化石燃料制氢的替代方案。有机光催化剂由地球上大量存在的C、H 和O 等元素组成,因其通过分子工程可以调节电子性质,相比于无机催化剂更具有优势。然而,目前对其光催化氧化还原过程的关键性质的理解尚不完全,阻碍了向成本更低更具有竞争技术的进一步发展。综述了有机半导体光催化进展及机理的研究。从描述有机半导体的原理开始,概述了有机光催化剂析氢反应的研究现状,分析了光激发后的激子行为,并提出了提高有机半导体光催化制氢效率的策略,最后总结了共轭超分子和聚合物有机光催化剂的研究进展,并对光催化剂的发展提出了期待和展望。

纳米铝溶胶杂化有机硅耐火阻燃涂层的制备及性能

摘 要:本研究以纳米铝溶胶为无机组分(ALS),甲基三乙氧基硅烷(MTES)和苯基三乙氧基硅烷(PhTES)为有机前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了纳米铝溶胶杂化甲基三乙氧基硅烷(ALS/MTES)、纳米铝溶胶杂化苯基三乙氧基硅烷(ALS/PhTES)和纳米铝溶胶杂化甲基三乙氧基硅烷及苯基三乙氧基硅烷(ALS/MTES/PhTES)3 种有机/无机杂化耐火阻燃涂层。对涂层的柔韧性测试表明,含苯基硅烷的ALS/PhTES 和ALS/MTES/PhTES 涂层的柔韧性优于ALS/MTES 涂层,说明PhTES 的引入可提升涂层柔韧性。对涂层热稳定性测试表明,ALS/MTES/PhTES 涂层的Tg 最高,为205.78 ℃,900 ℃时剩余质量占比为72.57%,说明PhTES 的加入可提高涂层热稳定性。SEM 像显示,涂层表面均匀致密且无明显相界面。另外,涂层烧蚀前后的XRD 测试表明,涂层耐火阻燃机理归因于涂层烧蚀时有机硅侧链基团分解生成CO2 和H2O,以及铝溶胶分解生成γ-Al2O3 和H2O,从而阻止涂层的燃烧。

聚酰亚胺类聚合物合成及其在涂层中应用研究进展

摘要:随着科技的发展,涂层领域对高性能聚合物的兴趣和需求增加。聚酰亚胺类聚合物作为高分子金字塔顶端的材料,理应在涂层领域发挥作用。聚酰亚胺类高分子涂层由于其结构的特殊性,常常用作热防护层、防水耐湿层、耐辐射层等隔离层,在航空航天、电子、机械制造以及建筑等行业具有广泛的应用。本文介绍了聚酰亚胺类聚合物(PI,PAI,PEI)的合成方法,着重阐述了高性能聚合物(PI,PAI,PEI)近几年在涂层方面的研究与发展,最后对聚酰亚胺类高性能涂层材料现阶段面临的问题与挑战以及未来的发展方向提出了看法。