聚集诱导发光分子合成金属-有机框架的发光应用研究

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.

有机自由基材料在生物医学领域的研究进展

摘要:有机自由基材料因其特殊的开壳电子结构, 展现出独特的磁学、光学和氧化还原特性, 已在生物医学领域得到广泛应用. 但多数有机自由基寿命极短, 难以实现分离, 目前仅能通过立体化学等少数策略获得稳定的自由基材料.因此, 如何开发稳定的自由基材料一直是近年来研究的重点和难点. 综述了有机自由基材料的分类、分子设计和基本特性, 论述了该材料在生物医学领域的应用, 尤其是在生物成像、光动力治疗、光热治疗以及协同治疗等方面的应用.此外, 讨论了这些有机自由基材料目前所面临的各种挑战及未来发展机遇.

乙烷选择性金属有机框架材料的结构设计与分离应用

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.

金纳米颗粒@金属有机框架复合物纳米酶及其生物传感和抗肿瘤应用研究进展

摘要:基于金属有机框架(MOFs) 材料的纳米酶是一种非天然酶,具有可调的孔隙率、极高的比表面积、易修饰的表面及模拟酶的催化性能等特点。而金纳米颗粒(AuNPs) 修饰的MOFs (AuNPs@MOFs) 复合物亦是MOFs 基质纳米酶的重要种类之一,且AuNPs 具有局部表面等离子体共振效应,可扩展AuNPs@MOFs 复合物纳米酶的表面增强拉曼散射(SERS) 特性并提升SERS 信号强度,因此,AuNPs@MOFs 复合物纳米酶近年来引起了研究者的重点关注。本综述主要概述了AuNPs@MOFs 复合物纳米酶的合成制备方法,探讨了它们的3 种类酶(类过氧化物酶、类氧化酶和类过氧化氢酶) 的催化活性机制,介绍了目前这种复合物纳米酶在生物传感和抗肿瘤应用领域的研究进展,还进一步展望了AuNPs@MOFs 复合物纳米酶的未来发展趋势。

金属有机框架在电池电极中的应用

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。

生物质热解油酚醛树脂制备与应用研究进展

摘要:生物质热解油酚醛树脂作为一种绿色环保的新型材料,因原料来源广泛、成本低廉且性能优异而在胶粘剂、复合材料、泡沫塑料等领域展现出广阔的应用前景。本文系统总结了生物质热解油的化学成分与理化性质,分析了热解油酚醛树脂的合成原理。研究表明,热解油中酚类和醛类物质的活性较高,替代率可达20wt%~75wt%,显著降低了树脂的生产成本。此外,通过优化合成工艺(如催化剂选择、反应温度控制等),可进一步提升树脂的力学性能、耐热性和环保性。在应用方面,热解油酚醛树脂已成功应用于木竹材胶粘剂、纤维增强复合材料、泡沫塑料等领域,并表现出良好的性能。未来,随着“双碳”战略的推进,热解油酚醛树脂的规模化生产和多功能化改性将成为研究重点,为其在更广泛领域的应用提供支持。

以蒸气加工法制备和修饰金属-有机框架膜

摘要:金属-有机框架(MOF)是由金属离子或金属离子簇与有机配体配位连接而成的一类高度有序的多孔材料。作为分离膜材料具有广泛的应用潜力。开发高效的MOF膜制备和修饰方法对获得连续、致密、结构可调控的MOF膜至关重要。相比传统液相合成过程,蒸气加工方法可大幅节省溶剂及前体用量,有效避免竞争性体相成核,降低后处理过程中因溶剂分子移除造成的膜层开裂风险,兼具效率高和环境友好的特点。系统总结了蒸气加工法用于MOF膜的直接合成与合成后修饰改性方面的研究进展以及蒸气加工方法对MOF膜分离性能的调控和强化作用,并展望了蒸气加工法未来的发展方向及其在MOF膜放大制备方面的应用潜力。

共价有机框架的设计及质子传导性能研究进展

摘要:质子交换膜燃料电池(PEMFCs)通过氢氧电化学反应直接将化学能转化为电能, 为高效清洁能源转化提供了重要的途经. 质子交换膜作为PEMFC 的核心功能组件, 通过定向传导质子实现电化学能的连续转换, 对电池性能具有决定性的作用. 共价有机框架(COFs)作为一种新型有机多孔材料, 具有高度结晶性、有序的多孔排列、功能可修饰性、结构可调性以及较高稳定性, 作为质子交换膜具有潜在的优势. COFs 可功能修饰的骨架可以定制质子传导功能位点,规整的孔道可以限域容纳多种质子载体/供体, 周期性分布的孔结构可以构建连续稳定的质子传输通道, 在含水/无水质子传导中均发挥出巨大的作用. 本文系统综述了近年来COFs 材料的设计与质子传导性能研究进展, 重点讨论了COF 骨架功能化设计、孔内限域和孔结构调控三种策略对质子传导性能的提升与传导机制解析, 并展望了该领域未来发展方向.

烯烃基自修复聚合物材料研究进展

摘要:烯烃基聚合物材料性能优异并且应用广泛,但是材料在服役过程中不可避免会出现微小裂缝等缺陷,缺陷的进一步扩展会导致材料性能衰减甚至报废,严重的可能引发安全事故。烯烃基自修复聚合物材料可以在损伤出现的早期完成微小裂缝的修复,避免缺陷扩张,对提高材料服役安全性、延长材料寿命、减少资源浪费、避免材料废弃后的环境污染等方面具有重要意义。本文综述了国内外烯烃基自修复聚合物材料的研究进展,以烯烃基聚合物材料自修复的不同机理为主线,将烯烃基自修复聚合物材料分成了化学法烯烃基自修复聚合物材料和物理法烯烃基自修复聚合物材料,其中化学法主要包括可逆硼氧键、Diels-Alder 可逆反应、热解自由基、配位作用、氢键等动态可逆共价键或非共价键作用;物理法主要包括微相分离结构、范德华力、偶极相互作用、主客体相互作用、亲疏水性相互作用等非共价键作用。重点介绍了材料的制备方法、自修复机理和自修复性能。指出了现有技术的不足,对烯烃基自修复聚合物材料的发展进行了展望,提出未来的发展动向和研发重点。

本征柔性/可拉伸有机光电材料与器件的研究进展

摘要:传统的硅基电子和半导体技术推动了现代社会的发展浪潮. 然而, 随着物联网时代的到来, 电子技术正经历着从刚性到柔性、再到本征可拉伸的深刻变革. 本征柔性/可拉伸有机光电材料与器件通过分子设计与动态网络调控, 赋予材料自身形变适应性与光电功能协同能力, 已经成为实现电子器件与生命体无缝相融的理想载体. 本文以本征柔性/可拉伸有机光电材料与器件为导向, 综述了相关材料的设计与合成策略, 光电器件构筑与应用的研究进展, 重点叙述了可拉伸光晶体管及其神经形态应用, 最后总结了该领域目前的核心挑战并且展望了未来研究的方向与机遇.