石墨烯/金属-有机框架复合材料制备及其应用

摘要:金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是由金属离子与有机配体通过配位键连接而成的高度有序多孔网络框架。MOFs具有比表面积大、孔径可调、结构多样等特性,在材料、环境以及生物医药等领域的应用具有潜在的优势。但是,MOFs存在易水解、稳定性较低、导电性差以及不易加工等缺点,与其他材料复合是改善其性能的有效途径之一。石墨烯具有突出的化学稳定性、良好的导电性、光学特性和力学特性等性能。石墨烯与MOFs的复合可有效提高和改善MOFs光电性能、稳定性以及可回收利用性。本综述介绍了原位生长法、界面生长法和共混成型法等石墨烯、MOFs 复合材料的制备方法。进一步论述了其在气体分离与存储、水体净化、化学传感器和催化剂领域的应用。最后,对石墨烯/MOFs复合材料制备技术的开发及其潜在应用进行了总结和展望。

功能高分子材料的研究进展

摘要:功能高分子材料是一类具有催化性、导电性、光敏性、生物活性等特殊功能的高分子材料,对物质、能量、信息具有传输、转换或贮存的作用。功能高分子材料具有质量轻、种类多样、专用性强等特点,广泛应用于机械、信息技术、生物医学等多个领域。功能高分子材料的发展非常迅速,为满足各领域对新技术发展的需要,功能高分子材料逐渐往多功能化方向发展,比如电磁材料、光热材料等相继出现。而随着智能高分子的出现,功能高分子材料也逐渐向着智能化发展,比如自修复功能高分子材料、形状记忆材料等。本文综述了近年来功能高分子材料的研究进展,重点介绍了反应型功能高分子材料、光功能高分子材料、电功能高分子材料、生物医用功能高分子材料、环境降解高分子材料、形状记忆高分子材料及智能高分子水凝胶这几类功能高分子材料,并对其应用做了简要阐述。目前功能高分子材料更多的是仅有光电等传统功能或形状记忆等特殊功能,相信兼有传统功能和特殊功能的功能高分子材料将是未来材料的发展方向。

计算模拟在金属有机框架材料吸附性机理及设计中的应用研究进展

摘要:金属有机框架(MOFs)材料因具有良好的稳定性、优异的吸附性能和可设计性等优点受到广泛关注。近十几年来,有关MOFs材料的研究发展迅速。理论计算模拟作为一种重要的研究手段,在MOFs材料的吸附机理研究、高通量筛选等工作研究中发挥了不可替代的作用。本文归纳了量子力学计算、分子力学模拟、介观模拟、有限元模拟和机器学习等计算机模拟方法,总结了不同层次的计算模拟方法用于解决MOFs材料研究中的主要科学问题,重点介绍了这些方法在MOFs对气体的吸附性分离与储存、溶液中有机化合物的吸附性分离与提取、催化反应和药物负载等几个典型研究方向的研究进展。最后,对计算模拟应用于MOFs材料研究的前景和发展方向做了展望。

自由基多烯环化反应在天然产物全合成中的应用

摘要:多环化合物普遍存在于天然产物、合成药物、农药化学品和精细化学品中, 具有广泛的生物活性, 因此如何高效合成多环化合物是有机合成的一个重要研究方向. 近年来, 多烯烃的自由基串联环化反应越来越成为构建多环骨架的一种可靠、简便途径, 然而目前有关自由基串联环化方面的研究论文特别是近年来发展的环氧均裂开环引发自由基多烯环化反应并未被总结归纳. 因此主要综述了自由基多烯环化反应的引发方法及其在多环天然产物合成中的应用,将着重介绍环氧多烯在Ti(III)作用下的自由基多烯串联环化反应。

有机余辉材料的类别及其在生物分析成像中的研究进展

摘要: 有机余辉材料是一类具有余辉特性的光学材料,可在光照结束后进行长时间发光,从而延长成像时间,并提高成像灵敏度。有机余辉材料凭借其灵活的可设计性与良好的生物相容性已被广泛应用于生物分析成像中。此外,余辉成像由于不需要实时激发光源,因而可有效消除生物组织自身荧光信号的干扰。因此,余辉成像在活体成像信背比和分析灵敏度方面具有明显的优势。基于此,作者综述了近年来有机余辉材料的最新进展,对已报道的有机余辉材料在生物分析和余辉成像中的医学应用进行了总结,讨论了有机余辉材料在分子构建及临床成像中的应用前景及存在的挑战。

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。

涂装工业挥发性有机化合物治理技术研究进展

摘要:[目的]涂装工业因使用有机溶剂而产生大量挥发性有机化合物(VOCs),它们不仅危害人类健康,还会引发雾霾、光化学烟雾,导致温室效应。但 VOCs 种类繁多,性质差异大,治理技术多样,如何选择合适的技术成为工程应用的关键。[方法]对涂装工业 VOCs 治理技术的进展进行总结,分析各种治理技术的研究重点及应用条件,为 VOCs 治理技术的工程应用提供参考。[结果]对于水溶性好、生物毒性弱的 VOCs,宜选择生物法;对于风量大、浓度低的 VOCs,宜浓缩后再处理;对于无回用价值的 VOCs,宜选择热力氧化法;对于低浓度、易分解的 VOCs,宜选择等离子体法。[结论]工程应用时应根据 VOCs 的种类和浓度,综合考虑具体的治理技术。

挥发性有机物处理技术研究进展

摘要:随着工业生产的发展,挥发性有机物的排放量及污染物成分持续增加,针对治理成分复杂、对人体危害极大的挥发性有机物,相继涌现出多种处理工艺。介绍了典型的挥发性有机物的特点,对比了物理、化学、生物3类处理工艺,对其中的吸附法、等离子体法、生物滴滤法等处理技术进行了综述。通过分析当前挥发性有机物的成分及处理技术,提出了未来挥发性有机物处理方法的改进方向和趋势。

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。