金属有机框架材料在吸附分离领域的研究进展

摘要:纳米多孔材料由于具有显著的纳米尺度空间效应,在吸附以及膜分离领域中受到了极大的关注。作为无机多孔材料的延伸,金属有机框架材料(metal organic frmework,MOF),由于其较大的比表面积、较高的孔隙率和孔结构可调的特点被广泛地应用于气相储存分离、液相的吸附分离和催化反应等各个领域。本文对MOF的种类进行了分类,并对MOF材料的合成方法和粒径调控机理进行了比较,其中,重点介绍了溶剂热合成法的优点。同时,系统地总结了MOF材料在吸附分离研究中存在的问题和局限,并对先进的基于MOF材料的复合膜制备技术进行了展望;总结了MOF在气体储存分离、液体吸附分离以及膜分离方面的应用。最后,针对复合膜的制备提出了通过改变MOF合成方式改善MOF材料与有机膜相容性的思路。

从聚烯烃到小分子化合物的化学转化新进展

摘要:废弃塑料的回收利用已成为全球关注的问题. 其中,以聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯为代表的聚烯烃塑料因化学惰性而难以在自然环境中降解,化学回收利用存在巨大挑战性. 本文系统综述了近年来基于碳链断裂实现聚烯烃化学升级回收的研究进展,重点讨论了不同催化体系在调控降解路径与产物选择性方面的作用机制. 通过优化反应条件(如温度控制与催化剂结构设计)以及引入光催化和生物-化学耦合等新兴技术,可以高效地将塑料废弃物转化为高价值化学品,包括烷基芳烃、羧酸、苯甲酸等. 展望未来,亟需开发低成本且高稳定性的催化剂,进一步优化工艺过程,并推动化学回收的规模化应用,从而实现塑料废弃物的可持续管理.

金属有机骨架在超级电容器方面的研究进展

摘要:超级电容器是近年迅速发展起来的一种新型储能元件,决定超级电容器性能的最重要因素是电极材料,开发低成本、高性能的电极材料是当前超级电容器的重要研究方向。金属有机骨架(MOFs)是一类多孔材料,由于MOFs材料的组成与结构多样、比表面积大、结构可控和可调的孔径尺寸等优势,使其在超级电容器方面的应用引起了越来越多研究人员的关注。本文综述了原始MOFs、MOFs衍生物(多孔碳、金属氧化物、多孔碳/金属氧化物)及其MOFs复合材料在超级电容器领域的应用进展,讨论了不同结构特征的MOFs及其在电化学储能领域中展现出特殊的性能,指出MOFs构筑的超级电容器在新能源储存与转换领域发挥的重要作用。最后,提出MOFs基材料应用于超级电容器领域面临的挑战和发展前景。

窄谱带有机长余辉材料的研究进展

摘要:有机长余辉材料在高分辨显示、信息加密、生物成像等领域展现出广泛的应用潜力. 然而, 传统有机长余辉材料的发光光谱半峰宽(Full Width at Half Maximum, FWHM)通常较大(70~100 nm), 普遍存在色纯度低的问题, 难以满足高分辨光学应用需求. 近年来, 研究者通过材料设计创新和光物理过程调控, 成功实现了长寿命激发态与窄谱带(FWHM<50 nm)发射的结合, 显著提高了有机长余辉材料的色纯度. 窄谱带有机长余辉材料近年来得到了快速发展,但目前尚缺乏系统的总结. 综述了窄谱带有机长余辉材料的设计策略, 从室温磷光机理(Room Temperature Phosphorescence,RTP)、延迟荧光机理(Delayed Fluorescence, DF)和能量转移机理(Energy Transfer, ET)三个方面, 详细总结了最新的研究进展, 并展望了未来的发展方向.

基于二苯甲酮框架的多功能有机发光材料

摘要:有机发光材料的光电性能与分子的化学结构、构象变化的灵活性以及分子间相互作用密切相关。从结构上看,二苯甲酮的羰基和苯环具有很高的可化学修饰性,本文从材料合成角度首先综述了近年来基于二苯甲酮框架的多功能有机发光材料的构建策略,主要包括多取代二苯甲酮、用杂原子作为桥连基团以及以C=C 偶联和苯环为中心直接偶联等三种策略。已经基于此开发了多种多功能有机发光材料,主要包括荧光材料、贵金属磷光配合物的主体、热激活延迟荧光材料、聚集诱导发光材料和纯有机室温磷光材料等。最后,还展望了基于二苯甲酮框架的多功能有机发光材料未来的研究重点和发展前景。

光催化有机反应中的共价有机框架材料

摘要:共价有机框架(COFs)由于其优异的光催化活性成为多孔材料领域的研究热点。与其他多相光催化剂相比,COFs 具有规整且可控的结构、大的比表面积、均匀的孔道、良好的稳定性、可回收利用性、合适的能带结构、可调节的吸光范围和易于功能化等优点,使其具有更高的研究潜力和工业化应用价值。近年来COFs 在光催化领域的应用突飞猛进,尤其是在光催化有机反应方向取得了巨大进展,极大地促进了COFs 的发展。本综述简单介绍一些光功能化COFs 的合成策略,如:自下而上(bottom-up)的策略、后修饰方法和复合法,然后总结了COFs 光催化反应机理分为能量转移和电子转移两种途径,而后重点总结和讨论COFs 作为光催化剂在光催化选择性氧化反应、还原反应、偶联反应、环化反应、聚合反应和不对称有机合成等反应中的最新研究进展,最后对COFs 在光催化有机反应中的应用进行总结和展望。

有机硅材料在医用领域的应用研究进展

摘要: 介绍了有机硅材料在生物医用领域,包括体内、体外和血液中的应用。体外可用作敷料、医用 胶带等需要与皮肤接触的制品; 体内应用如导管、支架等与人体器官或组织直接接触的制品需要考虑其毒 性、抗菌性等; 在血液中的应用则是作为药物载体负责药物的靶向运输、缓释等。

金属有机框架材料吸附重金属离子和放射性核素的研究进展

摘要:金属有机框架(MOFs)是一类无机-有机配位的多孔材料。与传统吸附剂相比,MOFs 具有结构可设计性、功能多样性、比表面积大和孔隙率高等优点,可通过前合成和后修饰法调节孔径大小、引入特定官能团或活性位点,实现快速、高效地分离水中的重金属离子和放射性核素,对资源回收和环境修复意义重大。本文详述了MOFs吸附砷、铬和汞等重金属离子,吸附铀和锝等放射性核素的研究现状及作用机理,总结了提高MOFs 吸附性能的方法,提出了MOFs作为重金属和放射性核素吸附剂时亟需解决的问题。

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.