高性能高分子材料体系自立自强发展战略研究

摘要:高性能高分子材料具有高强高模、高绝缘、耐腐蚀、耐辐照或绿色低碳等特点,是保障国家安全和国民经济发展的战略性材料之一,广泛应用于航空航天、电子电器、生物医疗等重要领域。本文系统梳理了高性能树脂及工程塑料、有机纤维、生物基树脂及可降解材料、特种橡胶及弹性体四大类高性能高分子材料中的重点品种,分析了国内外重点品种的发展现状和特点。研究发现,目前我国在高性能高分子材料方面已建立起比较完备的化工原料-合成-加工改性-制品应用上下游产业体系,但同时也存在关键原料保障不足、产品应用开发有待拓展等问题。在此基础上,从加强技术创新、推进关键原料保障、组建创新联合体等方面提出对策建议,以期为我国高性能高分子材料体系发展提供参考。

环氧丙烷生产工艺及市场供需评价

摘要:环氧丙烷是一种重要的丙烯下游衍生物,近年来该产品成为烯烃下游发展的热门产品和工艺开发热点。本文根据目前国内外生产环氧丙烷所采用的生产工艺进展情况,重点对乙苯共氧化法和双氧水直接氧化法两种环氧丙烷生产工艺从工艺特点、成本消耗、市场供需情况等方面进行了分析与评价,最终为今后环氧丙烷生产工艺和产品有更好的发展前景,提出了有关预测和建议。

1,2-硼氮杂芳烃在中国的研究进展

摘要:稠环芳烃及其衍生物在有机光电材料领域具有广泛应用, 杂原子掺杂可有效调节稠环芳烃的物理化学性质. 用等电子体的硼氮单元取代碳碳单元, 在保持稠环芳烃芳香性的连续性的同时, 可以调节稠环芳烃的电子结构和分子间相互作用, 构建具有独特光电性质和生物活性的新型硼氮杂稠环芳烃, 既丰富了稠环芳烃的种类, 又促进了硼氮杂芳烃在光电材料、催化和生物医药等领域的应用. 近年来, 中国有机化学及材料化学领域的学者们积极参与并推动了硼氮杂芳烃的快速发展, 在硼氮杂芳烃的种类开发和应用拓展方面开展了一系列原创性的工作, 取得了瞩目的成绩. 本文综述了基于1,2-硼氮杂苯的稠环芳烃(即1,2-硼氮杂芳烃)的合成发展历史和应用研究拓展, 最后对硼氮杂芳烃领域的未来发展与应用进行了展望. 通过对硼氮芳烃在中国的发展进行系统的梳理和总结, 希望能够引起更多科研工作者对硼氮芳烃的兴趣, 期待更多的科研工作者能够加入到硼氮杂芳烃的合成拓展与应用探索中.

可见光促进的烯烃合成研究进展

摘要 烯烃及其功能化衍生物是有机合成中最基本的合成砌块之一, 同时也普遍存在于许多天然产物和功能材料中. 传统的合成方法包括 Wittig 烯烃化、Peterson 烯烃化、Horner-Wadsworth-Emmons 反应等, 这些反应已经成为教科书中 的经典反应, 为烯烃的高效合成提供了诸多选择. 这些方法大多基于离子型的反应路径, 并且有些方法需要在形成 C—C双键的位点对起始原料进行预官能化, 导致反应效率和选择性较低。

共价有机框架光催化二氧化碳还原性能研究进展

摘要:由于COFs具有半导体性质、可调的结构以及丰富的金属配位位点, 在光催化CO2还原领域引起了许多关注. 本文从功能结构与活性位点等方面综述了基于COFs的光催化系统在CO2还原方面的研究进展. 首先讨论了无金属本征COFs的优缺点, 由于无金属COFs缺少活性位点, 通常情况下活性较低. 在COFs中引入金属活性位点或构建异质结是提升光催化性能的良好策略. 介绍了单金属COFs与多金属COFs材料, 讨论了在COFs中引入金属活性位点的利弊. 介绍了三种常见的异质结, 讨论了构建异质结对COFs光催化剂性能提升起到的作用, 以及目前尚且存在的弊端. 最后, 从COFs的合成、结构设计、机理研究以及环境与经济因素等方面概述了用于光催化还原CO2的COFs的挑战和发展.

多重刺激响应有机余辉材料: 设计策略与动态响应机制

摘要:在智能互联时代, 有机余辉材料因其多维响应特性成为智能感知领域的研究热点. 具有多重刺激响应的有机余辉材料, 能够捕捉多种环境信息并实现多维度协同响应, 实现更加敏锐且特异性的智能集成传感. 但其发展面临着不同刺激响应的兼容性、余辉性能与响应灵敏度的动态平衡等挑战. 近期的研究通过分子结构调控、聚集态调控等策略, 实现了多重刺激响应与高亮长寿命余辉的同步提升. 本综述总结了近期小分子(单组分/多组分)及聚合物体系的设计方案与策略, 分析刺激诱导磷光变化的机制, 并探讨其在信息加密、环境监测等领域的应用潜力, 希望本文能为开发智能动态感知余辉材料提供新的见解和参考.

氢键有机框架(HOFs)及其应用进展综述

摘要:多孔功能材料在气体储存、生物制药及环境科学等领域受到越来越多的关注。其中,由有机或金属-有机骨架通过分子间氢键自组装而成的氢键有机框架(HOFs)具有结构明确有序、合成条件温和、功能性负载容易等优势,因而受到广泛的重视。HOFs 可以通过合理选择有机框架分子和调整氢键基序设计定制满足不同应用需求的结构。HOFs 中的氢键键能弱于金属有机骨架(MOFs)和共价骨架(COFs)中的共价键和配位键,但它依然具有类似于MOFs和COFs的灵活组装特性,这激发了各领域研究者们的兴趣。本文主要介绍了以二氨基三嗪(DAT)、羧酸(−COOH)、磺酸(−SO3H)和吡唑(C3H4N2)为代表的4 种典型 HOFs的合成方法和原理,并从应用角度出发讨论HOFs在气体分离、多相催化、电化学应用等领域的最新应用进展,重点关注其在应用稳定性、质子传导、催化、离子筛分及电化学储能方面的表现。此外,本文还综述了当前HOFs 在应用方面的机遇和挑战,为拓宽功能性拓扑多孔材料的应用领域提供有效的参考。

联合固氮40年: 从发现到应用

摘要:生物固氮作为将大气氮气转化为植物可利用铵的关键生物学过程, 目前仅由原核生物实现, 对减少化学氮肥依赖、保障粮食安全和改善生态环境至关重要; 尽管根瘤-豆科共生体系效率最高, 但水稻、小麦、玉米等主粮作物无法建立此类共生关系, 而联合固氮菌可定殖禾本科及果蔬作物根表、维管束或内生组织, 通过固氮、分泌植物激素、合成抗菌物质及增强宿主抗逆性形成多维促生机制. 中国农业大学生物学院微生物系四十年来在联合固氮领域构建了覆盖“资源发掘-机制解析-合成生物学改造-田间应用”的全链条技术体系: 分离获得2000多株固氮菌, 建立国内外最大的种质资源库并命名15个固氮新种; 解析固氮类芽孢杆菌中丙氨酸脱氢酶介导的氮代谢-固氮协同通路, 突破高铵抑制固氮的瓶颈; 在合成生物学领域实现突破——酵母体系(15个固氮基因共表达)中成功组装大小正确的NifDK四聚体及活性的NifH蛋白, 水稻体系(13个固氮基因共表达)中实现NifDK四聚体组装并创制抗降解NifH突变体; 开发的固氮菌剂在减氮15%条件下显著提升小麦/玉米产量7.64%~23.20%. 这些系统性成果为谷类作物生物固氮技术开发奠定理论和技术双重基础, 标志着我国在农业微生物领域已构建起具有自主知识产权的完整创新链.

硅藻土复合催化材料在有机污水治理中的应用

摘要:【目的】 开展硅藻土复合催化材料在光催化和过硫酸盐催化技术中的应用研究,实现水体中难降解有机物的高效去除,解决日益严重的有机水污染问题。【研究现状】 综述硅藻土的物理、 化学性质; 概况硅藻土复合催化材料在光催化工艺中的应用,包括使用硅藻土作为载体来负载二氧化钛、 类石墨相氮化碳、 金属化合物和铋基材料等半导体材料,以及硅藻土复合催化材料在过硫酸盐催化工艺中的应用,包括使用硅藻土作为载体负载钴基、 铁基、 锰基金属; 总结硅藻土复合催化材料对有机染料、 农药、 内分泌干扰物等有机污染物的降解效果与作用机制。【结论与展望】提出应进一步探索硅藻土复合催化材料的改性方法,优化材料结构与性能,扩大材料在水环境治理中的应用范围; 认为应加强硅藻土复合催化材料与其他环境治理技术的结合,为水环境污染治理提供更为全面和高效的解决方案。

分子描述符和端到端深度学习在MOFs设计中的应用

摘要:MOFs因其独特的结构和理化性质,在气体存储、催化、传感等领域展现了广阔的应用前景。然而,仅靠传统实验方法难以快速高效地设计具有所需性质的MOFs。近年来,以传统机器学习和深度学习为代表的人工智能方法在材料科学中得到了广泛应用,并取得了诸多显著性成果。其中,如何有效提取MOFs结构特征,并将其转化为计算机可识别的输入形式,是传统机器学习和深度学习建模的前提和关键步骤。为此,本文系统综述了基于分子描述符的人工特征提取和基于端到端深度学习的自动特征提取,总结了两种方法的基本概念和原理,着重强调了两者在MOFs设计中的具体应用和最新进展,最后讨论了提高结构特征提取的全面性、可解释性和可重复性等方面所面临的挑战和未来发展方向,以期为人工智能驱动的MOFs设计提供参考和理论指导。