面向智能感知应用的分子材料与器件研究进展

摘要:智能感知系统致力于模拟人体感官的多层级信息处理机制, 通过构建感知功能器件实现对外界刺激信号的传感、突触与适应等功能, 实现复杂环境中的自主操控, 延伸与扩展人体的感知能力. 分子材料兼具本征轻薄柔特性、丰富的光电功能与多层次生物兼容性, 是构建人机共融智能感知器件的理想材料体系之一. 过去十余年, 基于分子材料的仿生感知功能器件受到广泛关注并取得快速发展. 本文围绕分子设计、界面调控与器件构筑等方面概述了模拟人体感官功能的单一及多模态感知器件的研究进展, 重点介绍神经突触与适应功能分子器件的发展现状与研究策略, 并总结展望面向智能感知应用的分子材料与器件研究的重点方向.

数据驱动的有机分子理化性质预测

摘要:分子的理化性质对于化学行为具有决定性影响, 其精确高效预测是化学和材料科学领域研究的长期热点之一. 随着理化性质数据的积累和分子人工智能(AI)建模方法的进步, 数据驱动的分子理化性质预测迎来了跨越式发展, 在精度、广度、效率上取得了一系列突破. 在有机分子理化性质的AI预测方面, 本文介绍了相关数据库的发展, 围绕光谱性质、轨道能量、酸度系数(pKa)、键解离能(BDE)、亲核性参数等代表性场景探讨了机器学习预测的相关进展, 并对该领域的现状进行了总结与展望.

共价有机框架胶体的制备及应用

摘要:共价有机框架胶体(COF Colloids)不仅继承了COF结构可控、孔径可调且具有有序结晶结构的固有特性,还具备胶体在分散、成型、功能化和组装过程中可调控的优势。近年来,COF胶体凭借其优异的溶液可加工性、良好的稳定性,引起了研究者的广泛关注。本文基于COF胶体的形成机理,从自上而下和自下而上两方面阐述了COF胶体的制备方法,并比较了这两种合成策略的优点和局限性;重点介绍了COF胶体在光催化、器件、气体分离及生物医学等方面的应用,并对COF胶体面临的挑战和未来发展方向进行了展望。

高性能双组分有机硅灌封胶的研究进展

摘要:随着工业技术的发展,对封装材料如高性能双组分有机硅灌封胶的需求日益增长,尤其是在航空航天、电子电气及汽车工业中,其优异的电气绝缘性、热稳定性及化学惰性使得它成为研究热点。本文综述了高性能双组分有机硅灌封胶的制备方法、固化机制与性能表征,重点对比了国内外在该领域的最新进展。通过对近年来发表的文献的系统分析和整理,揭示了目前双组分灌封胶性能提升的关键因素及影响机制,为制备高性能的此类材料提供了趋势借鉴。本文发现,通过纳米填料的加入和交联密度的优化,可显著增强灌封胶的综合性能。综合考虑性能与成本后,本文提出了灌封胶未来研究的方向和潜在的应用前景,为相关领域的学术研究与工业应用提供有益的参考。

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。

金属有机框架多面体微颗粒自组装超结构的设计策略

摘要:周期性超结构通常具有优异的光学性能,在光子晶体学、催化、传感等领域具有重要意义。在此,采用了声悬浮法和点滴法来探索多维有序金属有机框架(MOF)超结构的组装策略,并建立了组装参数与超结构维度和有序性之间的关系。结果表明:声悬浮法对MOF颗粒分散液浓度和颗粒的单分散性包容性极强,适用于三维超结构的自组装;点滴法对MOF颗粒分散液浓度和颗粒的单分散性有较高的要求,能组装出大面积二维MOF单层膜。该研究为利用各向异性微粒组装多维超结构提供了新的策略。

有机盐发光材料研究进展

摘要:有机盐发光材料因其离子性而具有光热稳定性好、熔点高、水溶性好、强静电相互作用及生物相容性好等优点,在生物监测、防伪和光学材料等领域展现出广阔的应用前景. 目前, 一系列基于氮杂环芳香鎓盐、季铵盐、季鏻盐以及基于柔性烯键和腙键等特定性能的有机盐发光材料被开发出来. 该综述对有机盐发光材料的分子设计、发光原理及其最新研究进展进行了分类总结, 并对该领域的发展进行了展望.

疏水型催化剂在有机合成反应中的应用

摘要:在许多反应中通常不可避免地产生水或需要水, 水在反应中起着溶剂、反应物、副产物、催化剂或质子转移剂的作用, 在多相催化体系中可作为溶剂改善底物的亲水性, 进而促进反应的进行, 但在催化合成领域普遍认为水分子是一种破坏性因素, 会破坏金属活性位点, 导致催化剂性能下降甚至失活. 传统金属催化剂大多具有“水不稳定性”,因此疏水催化剂或疏水微环境的构建及性能探究成为了研究热点. 以疏水催化剂为核心, 详细总结了以Pt、Pd、Fe、Co、Cu、Au、Ti、Rh 等金属为活性位点设计并制备疏水催化剂的研究进展, 对疏水催化剂在氧化、还原、偶联及CO2转化等有机反应中的应用进行了归纳和分析, 阐释了针对特定反应体系构建具有适宜“亲疏水效应”催化剂, 并实现目标分子高效合成面临的挑战, 并对该领域未来的发展趋势进行了展望.

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。