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.

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。

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。

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。