纳米有机半导体光催化剂

摘要:近年来,有机半导体因其独特可调的化学结构及光电性质越来越多地被应用于高效可见光催化领域。但是,有机材料本身化学键弱、载流子迁移率低,导致其催化效率低、稳定性差。因此,将有机半导体进行纳米组装及其构建异质结构,得到零维、一维、二维或多元复合纳米有机光催化剂,成为近几年的研究热点。零维粒子尺寸小、比表面积大; 一维结构长程有序排列、表面缺陷密度降低; 二维结构在增大表面活性位点的同时能最大限度地缩短电荷在材料内部的迁移距离而表现出更高的光生电荷利用率; 纳米复合结构的异质界面可以有效促进光生电子-空穴对的分离,因此在提高光催化活性及稳定性方面具有重要意义。同时,纳米有机光催化剂种类丰富,催化机理各不相同,因此被广泛应用于分解水或空气中污染物的光催化领域。本综述中归纳了各类纳米有机光催化剂的制备方法、结构特性以及光催化应用,同时对多种光催化机制进行了介绍,并对其应用前景进行了展望。

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。

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。

电子上转换的基本原理及其在有机催化中的应用

摘要:光子上转换(Photon upconversion)作为一种突破斯托克斯限制的光子能量增益技术, 已在发光材料与器件领域展现出重要应用价值. 受此物理过程的启发, 化学家近年来将其核心概念拓展至有机催化领域, 由此衍生出电子上转换(Electron upconversion)这一创新催化范式. 该策略通过电子作为催化媒介, 实现反应物向产物的高效转化. 相较于基态转化过程, 自由基转化过程的放能更小, 速率更快; 反应过程中产生的上转换中间体通过将电子传递给原料来完成催化循环. 目前发展的电子上转换策略主要包括: 分子解离型(如单分子均裂过程, 分子缔合型(如形成双分子三电子键),超级电子供体体系等. 这些策略已成功应用于C—N 偶联, Si—Si 键活化等重要有机反应中, 为绿色催化提供了新思路.此文详细介绍了其理论机制(包括热力学和动力学基础), 反应类型以及在催化合成中的应用, 概述了相关领域的发展前沿.

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。

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。

有机自由基材料在生物医学领域的研究进展

摘要:有机自由基材料因其特殊的开壳电子结构, 展现出独特的磁学、光学和氧化还原特性, 已在生物医学领域得到广泛应用. 但多数有机自由基寿命极短, 难以实现分离, 目前仅能通过立体化学等少数策略获得稳定的自由基材料.因此, 如何开发稳定的自由基材料一直是近年来研究的重点和难点. 综述了有机自由基材料的分类、分子设计和基本特性, 论述了该材料在生物医学领域的应用, 尤其是在生物成像、光动力治疗、光热治疗以及协同治疗等方面的应用.此外, 讨论了这些有机自由基材料目前所面临的各种挑战及未来发展机遇.

不对称电化学有机合成

摘要:有机电化学合成可以追溯到19 世纪, 其发展历史悠久. 而将不对称催化和有机电化学合成结合开辟新的合成方法, 已逐渐成为合成手性化合物的重要途经之一. 因此, 不对称电化学合成吸引了众多有机合成研究者的关注, 在近几十年间, 不对称电化学合成发展迅速且成效卓越, 已成为新兴领域. 不对称电合成可以突破传统合成的限制, 通过调节电流、电压以改变反应的选择性, 甚至开发出传统合成方法无法实现的策略, 并且具备温和高效、绿色环保等优势. 目前, 不对称电化学已与有机小分子催化、金属催化、光催化、酶催化等领域相结合, 在合成具有药物活性分子等方面有着巨大潜力, 但不对称电化学的发展仍有许多局限性, 探索新的电化学不对称催化体系仍然有巨大的挑战性,还有很多未知需要探索. 基于此, 本文总结了近二十年不对称电化学的进展, 依据催化剂类型不同, 分为金属电化学还原不对称催化、金属电化学氧化不对称催化、有机电化学还原不对称催化及有机电化学氧化不对称催化四个方面介绍不对称电化学的研究成果.

硅藻土复合催化材料在有机污水治理中的应用

摘要:【目的】 开展硅藻土复合催化材料在光催化和过硫酸盐催化技术中的应用研究,实现水体中难降解有机物的高效去除,解决日益严重的有机水污染问题。【研究现状】 综述硅藻土的物理、 化学性质; 概况硅藻土复合催化材料在光催化工艺中的应用,包括使用硅藻土作为载体来负载二氧化钛、 类石墨相氮化碳、 金属化合物和铋基材料等半导体材料,以及硅藻土复合催化材料在过硫酸盐催化工艺中的应用,包括使用硅藻土作为载体负载钴基、 铁基、 锰基金属; 总结硅藻土复合催化材料对有机染料、 农药、 内分泌干扰物等有机污染物的降解效果与作用机制。【结论与展望】提出应进一步探索硅藻土复合催化材料的改性方法,优化材料结构与性能,扩大材料在水环境治理中的应用范围; 认为应加强硅藻土复合催化材料与其他环境治理技术的结合,为水环境污染治理提供更为全面和高效的解决方案。

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.