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.

共价有机框架材料在环境监测中的分析应用

摘要:随着环境监测要求的不断提高,新型材料的应用备受关注。共价有机框架(COF)材料因具有结构可设计、比表面积大、孔隙率高、化学稳定性好等优点,在环境监测领域展现出巨大潜力。本文聚焦于COF材料在环境监测领域的分析应用展开综述。详细阐述了COF材料在重金属离子、有机污染物及气体污染物检测方面的独特优势,并分析了其与现代分析检测技术和工具相结合的应用实例及效果。同时,探讨了COF材料在实际应用中面临的局限性,并对未来的发展方向和应用前景进行了展望,为其在环境检测领域的进一步发展提供了参考。

环境友好型氨基酸基离子液体作为水润滑添加剂的摩擦学机制研究

摘要: 本文中以美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration, FDA)批准的食品添加剂月桂酰肌氨酸钠和氨基酸为原料,采用简单的质子交换反应合成了2种氨基酸基离子液体Lys-LS和Arg-LS,并将其用作水基润滑添加剂. 利用SRV-V微动摩擦磨损试验机和全自动真彩共聚焦显微镜考察了2种离子液体添加剂的摩擦学性能,并采用扫描电镜(SEM)、石英晶体微天平(QCM)和X射线光电子能谱仪(XPS)深入探究了其润滑机理. 研究结果表明:2种氨基酸基离子液体添加剂具有良好的热稳定性且可以显著抑制铸铁在水中的腐蚀. 与去离子水相比,当Lys-LS和Arg-LS的添加质量分数为0.5%时,水基润滑液的摩擦系数和磨损体积分别降低了约70%和85%,具有显著的减摩抗磨效果. 机理分析结果表明,离子液体在界面处形成的摩擦化学反应膜与物理/化学吸附膜协同作用,有效地阻止了滑动摩擦副之间的直接接触,进而赋予水基润滑液优异的摩擦学性能. 2种润滑添加剂制备简单,安全无毒且绿色环保,有望作为水基金属加工液和难燃液压液的关键润滑添加剂使用.

含硫动态高分子的研究进展

摘要: 自动态共价键概念问世以来,含硫动态高分子作为动态化学中的一类重要高分子在化学、生物、材料等领域的应用取得了重大进展。硫元素作为自然界中常见元素,其来源广泛,且理化性质较为活泼,可参与多种有机化学反应,因此含硫动态高分子得到了迅速发展。本文介绍了不同类型的含硫动态共价键,简述了其动态影响因素,并探讨了多种含硫动态共价键在高分子材料设计和构建中的应用,特别是对材料化学、电子器件、生物医疗等领域的影响,最后对含硫动态高分子材料的未来发展作了展望。

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.

仿生材料聚多巴胺在有机转化中的应用进展

摘要:聚多巴胺(PDA)作为“贻贝激发”的仿生材料, 具有无毒环保和稳定可回收等优势, 在催化领域拥有巨大应用潜力. 聚多巴胺分子包含大量儿茶酚结构, 可以将贵金属离子还原, 其广泛存在的邻二酚/邻醌结构也可以与廉价金属离子配位, 因此, 聚多巴胺能够负载金属构成异相催化剂(M@PDA). 同时, PDA 结构中的酚羟基与氨基基团具有酸性和碱性作用, 其自身也可以作为催化剂使用. 综述了M@PDA 与PDA 在多种有机转化中的应用, 对催化效率和催化剂的循环次数进行了详细描述, 并指出该领域面临的问题与挑战, 期望为聚多巴胺材料在异相催化领域未来的发展提供有益指导.

可自愈、可再加工本征柔性固-固聚氨酯相变材料的制备及性能研究

摘要:以聚乙二醇(PEG)为软段,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,以单宁酸(TA)为交联剂,制备了具有动态网络结构的本征柔性聚氨酯相变材料(TAPCMs). 其中,PEG 作为相变组分发挥可逆储/放热功能,氨基甲酸酯和单宁酸所带来的交联网络作为支撑材料赋予了TAPCMs 稳定的固-固相变形态和优异的力学性能. 单宁酸结构中的酚羟基还提供潜在动态共价键,使相变材料具有自修复性和可再加工功能. 其相变焓最高可达84.70 J/g,拉伸强度可达22.73 MPa,断裂伸长率为137.86%,再加工后的样品拉伸强度仍能达到初始值的92%. 这种多功能相变材料对设计环境友好且具备本征柔性热管理装备提供了思路.

深海静水压力下有机涂层失效机制与防腐策略研究进展

摘要:有机涂层是保障深海装备服役安全的经济可行性方案,然而当前针对深海环境的防护涂层技术匮乏,限制了我国深海资源的高效开发与利用。本研究从深海环境特点、涂层评价方法、腐蚀失效机制和腐蚀防护策略等4方面系统总结了深海涂层技术现状,进一步阐明了静水压力在涂层破坏过程中的主导机制,提出了“涂层改性”和“界面增强”的深海涂层设计策略,建议未来应瞄准“梯级目标导向、智能化立体防护、环境友好的延寿策略”等方向,以突破深海防腐涂层技术瓶颈。

Gemini表面活性剂的制备、组装及应用研究进展

摘要:Gemini表面活性剂是一种具有特殊结构的新型表面活性剂,含有2个疏水基团、2个亲水基团和1个联接基团。 相比于传统的表面活性剂,Gemini表面活性剂具有更好的表面活性、更低的临界胶束浓度及Kraff点、良好的乳化能力、泡沫性能和优良的润湿性能等优点,在日常生活、传统产业和高端制造等领域具有重要应用,其相关研究已引起国内外科研工作者高度关注。 本文介绍了不同结构的Gemini表面活性剂的制备方法,阐述了Gemini表面活性剂在不同条件下形成的聚集体结构及其之间的相互转化,总结了Gemini表面活性剂在石油开采、合成模板剂、缓蚀剂、灭菌、药物载体及集成电路制造等不同领域的应用,最后展望了新型Gemini分子结构的设计方向及其在先进半导体芯片制造领域中的应用。