金属有机框架复合材料

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.

共价有机框架作为质子导体的研究进展

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.

基于多尺度图像特征融合的有机涂层寿命预测研究

摘要:以环氧有机耐磨涂层为研究对象,通过扫描电子显微镜、金相显微镜、激光共聚焦等方法多尺度采集有机涂层的微观形貌,利用基于深度学习的图像识别技术提取图像中的量化参数数据,搭建有机涂层缺陷参数随服役时间的动态演化关系网络以及有机涂层的寿命预测网络模型。结果表明,搭建的演化关系曲线模型以及网络预测模型可较为准确实现对有机涂层的寿命预测研究。

多相高分子体系的界面流变研究进展

摘要:多相高分子体系由不同聚合物组成,因其能够综合不同组分的性能特点,并且展现出一定的多相结构优势,在实际工业生产中已被广泛应用。多相高分子领域的研究热点之一是微观相形貌结构与材料宏观流变行为和机械性能之间的关系,尤其考虑到相间界面性质对多相体系结构- 性能调控具有重要意义,近年来多相高分子体系的界面流变行为研究也备受关注。本文总结了该方向的最新研究进展,首先阐述包括界面滑移、扩散、反应和增容等常见界面现象及其宏观流变行为特征,其次介绍界面流变性能的表征方法,如直接测量、流变模型预测和多层结构间接测量等,最后强调界面流变在多相体系结构-性能调控中的重要性,特别是在共混体系形貌稳定、相转变和多层共挤出界面流动稳定等方面的应用,并对界面流变研究面临的挑战和未来趋势进行展望。

金属有机骨架膜应用于海水提铀研究进展

摘要: 海洋中约有45亿吨铀,能够满足全球核工业生产千年以上的可持续生产需求,因此海水提铀被认为是改变世界的化学分离技术之一;膜分离因效率高、能耗低、无污染等特点,被广泛用于海水提铀。金属有机骨架(MOF)由于其可变的孔道结构、丰富的活性位点、化学修饰多样性,作为膜材料在海水提铀应用领域前景广阔。综述了将膜分离技术应用于海水提铀的最新研究进展与未来发展方向,系统总结了采用MOF膜实现海水提铀的分离机理与面临的挑战。

金属有机骨架复合聚合物电解质的研究进展

摘要:由于安全和能量密度上的优势,全固态锂金属电池已经成为下一代电池发展的希望。在众多种类的固态电解质中,聚合物电解质具有较高的柔韧性、优良的加工性和与电极良好的界面接触性。但目前,聚合物固态电解质存在离子电导率较低机械强度较差的问题。为了提高聚合物电解质(SPE)的性能,向SPE中加入无机填料被认为是一种有效的方法。金属有机框架(MOF)材料具有极高的比表面积、可设计的多孔结构和易于化学调节等优点。将MOF材料引入聚合物基体中,可以提高聚合物固态电解质的离子电导率和机械性能,有利于形成良好的电极/电解质接触界面。本文综述了金属有机框架(MOF)复合聚合物固态电解质的最新研究进展。

金属有机框架纳米酶在食品分析中的研究进展

摘要:纳米酶是一种具有天然模拟酶活性的纳米材料,兼具纳米材料性能与类似天然酶的良好催化性能。在众多纳米酶中,金属有机框架纳米酶作为一种新型生物传感材料,在食品分析领域备受关注。金属有机框架材料(MOF) 是一类多孔晶体材料,具有结构均匀、孔隙率高、组成可调、表面易于功能化等优点。基于MOF 的传感器具有高吸收性、强发光特性和良好的成本效益,是传统检测方法的补充和替代分析方法,前景广阔。该文综述了MOFs 酶的特性、常用MOFs 酶的种类,并探讨其在食品中检测农药、添加剂、重金属、有害微生物和功能性成分方面的应用。最后就目前存在的问题提出建议,并对未来的发展前景进行了展望。

水凝胶基柔性应变传感材料设计及研究进展

摘要:水凝胶基柔性应变传感器具备高柔韧性和高灵敏度,具有宽线性响应范围,以及优异的生物相容性和加工性能,引起科研人员的广泛关注。鉴于这些优点,水凝胶基柔性应变传感器在可穿戴电子设备和人机交互等领域有着广泛的应用前景。然而,如何在环境稳定性和生物相容性之间达成平衡依旧是当前研究中的重大挑战。本综述首先简要介绍了基于不同基体的柔性应变传感材料,重点探讨了其近期的重要研究进展,并且详细论述了其传感机理、优缺点以及优化策略。随后,针对水凝胶基柔性应变传感材料,系统地探讨了影响其灵敏度、检测范围、自愈合能力、黏附力、生物相容性等性能的因素。最后,对水凝胶基柔性应变传感材料当前面临的挑战进行了总结,对未来发展趋势进行了展望。

有机分子晶体结构预测方法及应用进展: 传统技术与机器学习的结合

摘要:晶体结构预测(crystal structure prediction, CSP)技术能够仅依赖分子式预测材料的晶体结构, 其在识别稳定结构和探索多晶型方面展现出独特的优势, 已成为材料科学、药物学等领域不可或缺的工具. 自20世纪末以来, CSP方法经历了从初期侧重技术实现的探索, 到逐步实现高通量精确计算的阶段, 并发展为一种能够全面探索高维势能面、精确排序分子晶体能量的综合性算法. 本文综述了有机分子CSP的主要方法及策略, 同时介绍了机器学习等新技术在CSP领域的引入和应用情况, 并讨论了这些技术展现出的巨大潜力. 本文旨在为读者提供全面、系统的CSP技术进展回顾, 探讨当前的应用现状与挑战, 并展望机器学习为该领域带来的新机遇, 促进CSP技术在多领域的深入应用和跨学科融合.

CO替代物参与羰基化反应研究进展

摘要:羰基化反应产物中的“羰基”官能团通常来源于气体一氧化碳(CO)或者其替代物. 气体CO作“羰源”虽然底物普适性广泛, 可实现工业化放大生产, 但其本身有毒且易燃; CO替代物的化学性质稳定且容易获得, 反应过程易于操作且分离后处理简单. 因此, 借助CO替代物实现羰基化转化, 为构建多种化学品提供了一系列强大且前景广阔的工具. 总结和讨论了使用CO替代物(二氧化碳、氯仿、羧酸及羧酸衍生物、羰基金属试剂、酰氯类化合物等)作为羰源合成高附加值化学品的最新进展, 展望了不同羰源在羰基化反应中的发展前景以及存在的难点, 以期为推动研制更多新型的CO替代物提供借鉴.