自由基硒磺酰化研究进展

摘要:硒磺酰化已成为同时构建C—Se 和C—S 键最为快速和实用的方法之一, 该转化制备的硒代砜类化合物不仅在药物研发、天然产物结构单元修饰及功能材料中占据重要地位, 而且能作为通用的合成中间体实现进一步转化. 自由基硒磺酰化具有反应活性高、条件温和及官能团耐受性优良等特点, 近二十年来取得了蓬勃发展. 从磺酰化试剂的种类出发, 将该领域细分为来源于硒磺酸酯、磺酰肼、亚磺酸钠/亚磺酸、芳基重氮盐与1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓-1,4-二亚磺酸(DABSO)结合、环丁酮肟酯与DABSO 结合以及炔烃与DABSO 结合, 简要论述了近年来自由基硒磺酰化反应的研究进展.

非贵金属基催化剂用于催化降解有机污染物的研究进展

摘要:碳达峰、碳中和是一场极其广泛的绿色革命,可以推动经济社会高质量发展,对实现全球绿色转型具有重大意义。当前,随着环境问题的日益加剧,工业废水产生了大量有毒的有机化合物,将这些物质释放到水生环境中会对人类健康造成极大的威胁,因此,对有机污染物的合理处理变得尤为重要,制备具有高催化效率、高循环稳定性、低成本和绿色环保的非贵金属催化剂可以促进绿色可持续发展。阐述了非贵金属基催化剂的研究进展,包括最常用的单/双金属、单/双金属氧化物、层状双金属氢氧化物以及金属基复合催化剂,可以将有机污染物通过绿色环保的方法降解为无毒、无害的物质,符合可持续发展理念。对提高催化降解效果的关键影响因素进行了分析和总结,并对未来研发更加多样化的降解污染物的催化剂指出了方向。

共价有机框架光催化二氧化碳还原性能研究进展

摘要:由于COFs具有半导体性质、可调的结构以及丰富的金属配位位点, 在光催化CO2还原领域引起了许多关注. 本文从功能结构与活性位点等方面综述了基于COFs的光催化系统在CO2还原方面的研究进展. 首先讨论了无金属本征COFs的优缺点, 由于无金属COFs缺少活性位点, 通常情况下活性较低. 在COFs中引入金属活性位点或构建异质结是提升光催化性能的良好策略. 介绍了单金属COFs与多金属COFs材料, 讨论了在COFs中引入金属活性位点的利弊. 介绍了三种常见的异质结, 讨论了构建异质结对COFs光催化剂性能提升起到的作用, 以及目前尚且存在的弊端. 最后, 从COFs的合成、结构设计、机理研究以及环境与经济因素等方面概述了用于光催化还原CO2的COFs的挑战和发展.

透明聚酰亚胺薄膜技术现状及发展趋势

摘要:透明聚酰亚胺(PI) 薄膜因其光学透明度、耐高温性和尺寸稳定性等优异性能,在柔性显示、微电子封装等领域具有重要战略价值,但其光学性能与耐高温性、尺寸稳定性以及力学性能的协同强化仍是产业化应用的技术难题。本文回顾了透明PI薄膜的国内外研究现状,重点分析了通过分子设计优化性能的三大策略:引入含氟基团以抑制电荷转移络合物(CTC) 形成,提高透光率,但面临含氟单体成本高、吸水率增加等问题;采用脂环或脂肪族结构削弱分子共轭效应,但需要平衡热稳定性与加工难度;引入大体积侧基或非共平面结构以降低分子链堆积密度,但可能导致力学性能下降。针对高耐热性和高尺寸稳定性需求,探讨了添加剂引入、刚性结构设计及复合材料的应用潜力。指出了国内外技术差距显著,国内高端PI薄膜仍依赖进口,未来需要聚焦低成本合成路径、多性能协同优化及工艺创新,推动国产化进程。透明PI薄膜在柔性电子、5G通信等新兴领域的应用前景广阔,但其规模化生产需要政策支持、技术自主创新与产业链协同发展。

智能响应膜在含油废水处理中的研究进展

摘要:近年来,全球工业的迅速发展导致含油废水大量排放,对人类健康、生态系统和社会经济构成严重威胁。在众多水处理技术中,膜分离法因操作简便、能耗较低等优势被广泛采用,但传统膜在处理含油废水时仍面临多重挑战:其一,其固定的表面润湿性(如单一的超亲水或超疏水特性)难以适应不同类型的油水混合物;其二,传统膜的孔径不可调节,导致分离选择性受限;其三,油污易引发膜孔堵塞和表面污染,导致传统膜通量快速衰减。智能响应膜作为新型功能材料,通过感知环境刺激动态调控膜表面润湿性和孔径,可实现选择性分离油相或水相,显著提升对不同类型油水乳液的分离效率和适应性,此外还具备抗污染自清洁能力,可同步实现高通量和高截留率,成为近年来的研究热点。本文系统阐述了智能响应膜的作用机理与性能特征,基于刺激响应类型(pH响应型、温敏型、光敏型、磁响应型等)进行分类评述,重点分析其在油水分离领域的技术突破与应用进展,并针对现有技术的局限性提出未来发展方向。

基于二维有机薄膜材料的忆阻器研究进展

摘要:忆阻器作为一种新型的电子元件,因具有存储与计算结合的潜力而受到广泛关注。二维有机薄膜(2D OTFs) 材料具有原子级精确的层状结构、可调的电子特性和卓越的机械柔韧性,通过调控微观结构和表面化学特性,能够实现高效的电导率调控。近年来,基于2D OTFs的忆阻器因其超薄几何特性、优异的柔性和可调的电学性能,成为研究的热点。本文综述了2D OTFs在忆阻器中的应用研究进展,包括材料的可控制备方法、电阻切换机理及其在实际应用中的前景与挑战,并对未来的研究方向进行了展望。

共价有机框架材料在锌空气电池阴极的应用进展

摘要:氧还原反应(ORR) 是锌空气电池(ZABs) 中的关键半反应,但其动力学缓慢,亟须开发高性能催化剂以提升ORR效率并替代商业贵金属基Pt/C催化剂。共价有机框架(COF) 材料作为一种新兴多孔有机材料,凭借其独特的可设计性结构、可控的孔道环境、丰富的活性位点以及无热解无金属特性,在ZABs阴极ORR催化中展现出巨大潜力,但也面临本征导电性低、活性位点利用率不足、长期稳定性欠佳及规模化制备困难等问题。本文综述了近年来COF基ORR催化剂的研究进展,重点介绍了通过杂原子掺杂(如S、N、Se)、催化基团设计(如甲基、自由基、边缘功能化)、键合模式调控(如唑键、不饱和键)、边缘工程设计、金属复合(如Co、Pt单原子/团簇) 以及导电碳复合(如碳纳米管、石墨烯) 等策略,优化COF结构以提升其ORR催化活性和选择性的方法,并深入探讨了其构效关系。分析表明,通过精确调控活性位点的电子环境、增强电荷传输效率、优化传质路径和提升结构稳定性,COF基催化剂性能已接近甚至超越商业Pt/C。未来研究需深度融合材料化学、原位表征技术和机器学习等多学科前沿,重点发展全共轭骨架和惰性连接键,以提升导电性(约10-³S/cm) 和循环寿命(>1000h),结合介孔工程和缺陷工程提高活性位点暴露率(>80%),并开发连续流反应器等新工艺,实现规模化制备(产率>50%),以推动COF基催化剂助力ZABs向高功率密度(>250mW/cm²)、超长循环(>2000次) 和低成本方向发展。

含碱土金属-金属键配合物的研究进展

摘要:化学键的断裂和形成过程是化学领域中最重要的研究内容. 作为化学键的重要分支之一, 开展金属-金属键的研究对于人们深入理解物质的结构、成键特点以及催化转化本质等方面具有重要意义. 目前, 金属-金属键的研究主要集中在d 区、p 区以及f 区金属, s 区碱土金属因其电负性低、易失去外层电子而不易形成金属-金属键, 因此构建含碱土金属-金属键的配合物具有挑战. 结合该领域当前所取得的研究成果, 并根据成键元素的不同, 对已报道的含碱土金属-金属键配合物实例进行分类综述, 着重阐述其合成方法、结构以及碱土金属-金属键的性质. 最后, 对该研究领域的发展趋势和应用前景进行了展望.

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。

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。