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国内刊号：CN 22-1128/O6
国际刊号：ISSN 1000-0518
主 管：中国科学院
主 办：中国科学院长春应用化学研究所中国化学会
金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)是一种由金属中心与有机配体自组装而成的、具有三维网状有序孔结构的新型多孔晶体材料,其具有超高的比表面积、种类和结构多样性、可化学功能化等特点,在多个研究领域显示出了潜在的应用前景,已成为当前化学、材料学科的研究热点之一。 然而大多数MOFs材料的稳定性较差,极大地束缚了MOFs材料的发展。 以Zr为金属中心,对苯二甲酸为有机配体的UiO-66具有较好的热稳定性,结构可在500 ℃保持稳定,并且其还具有很高的耐酸性和一定的耐碱性,引起了人们的关注。 本文主要综述了UiO-66在合成调控、功能化合成和后改性方面的研究现状,以及其在吸附和催化等领域的应用前景。
将二氧化碳(CO2)催化加氢转化为具有高附加值的烃类化合物,既可减缓大气中CO2浓度的攀升速度,又符合可持续发展战略,对环境和社会均具有重要意义。本文综述了Fe基催化剂上CO2加氢制C2+烃的研究进展,着重介绍了反应路径及机理、催化剂研制及反应器设计,展望了CO2制烃的研究前景。
阐述了石墨烯材料化学的最新研究进展，主要包括石墨烯的化学制备、表面修饰及基于石墨烯的复合材料。 在基于石墨烯的纳米复合材料方面，着重介绍了石墨烯与有机高聚物、无机纳米粒子以及其它碳基材料的复合物，同时展望了这些材料在相关领域中的应用前景。
在离子液体作为反应介质的条件下,以六氟异丙基氯甲基醚的氟代反应合成了七氟醚。 探讨了氟代反应机理,考察了[bpy]BF4、[bmim]BF4、[bepy]BF4、[bmim]PF6对反应产率的影响，研究了氟化剂、水和温度对反应产率的影响。 结果表明,以[bepy]BF4为反应介质,高比表面积的KF和微量的水有利于固态KF的部分离解进入有机相形成高活性的F-从而减少副产物,收率达到94.6%。 离子液体可重复使用3次以上，其活性没有明显下降。
长期以来，过渡金属磷酸盐因其安全清洁、低廉高效的优点在电解水催化剂领域备受研究者们的关注。磷酸盐中的磷酸基团具有独特的原子几何结构、较强的协调性以及多种取向性，使其有利于稳定过渡金属的中间价态并加速质子传导速率。然而其电导率差、孔隙率低的缺点则促使研究者们探究设计更加高效的过渡金属磷酸盐电催化剂。虽然科研人员为此投入了大量的时间和精力，在过渡金属磷酸盐电催化剂高效开发利用上仍有许多问题亟待解决。在此，结合过渡金属磷酸盐电催化剂近10年的最新研究进展，重点从形貌调控、缺陷工程和界面工程等几方面介绍了近几年科研工作者对于磷酸盐的开发设计策略。同时，从科学研究及实际应用方面讨论了该类催化剂在未来材料领域需要面对的机遇与挑战。
多种新型污染物和微生物污染等问题的出现,导致地表水水质复杂多变,传统的水处理药剂和处理方式已无法满足人们对饮用水处理的需求。 高铁酸盐作为一种新型水处理试剂,同时具备优良的氧化性和混凝性,而且不会引起二次污染,是一种可大力开发的绿色试剂。 本文综述了高铁酸盐净水剂的制备与表征分析方法,及其用于水处理对重金属、新型污染物和微生物等去除的作用机制。 目前,有关高铁酸盐用于有机污染物去除的混凝和氧化去除协同作用的研究尚不多见,高铁酸盐的氧化-混凝协同特性尚未被充分开发。 本文以此为重点进行了讨论,并对高铁酸盐净水剂的应用进行了展望。
水凝胶力学性质与生物组织相似，生物相容性好，在生物电子学领域具有独特的优势。受生物组织——如皮肤、神经、肌肉等启发，发展了具有仿生结构和功能的水凝胶材料。以这种水凝胶材料制作而成的柔性电子器件具有感知温度、压力、应变、电场等外界刺激的功能，可模拟生物组织的传感能力，在仿生电子皮肤，人工肌肉，人工神经等领域具有重要的应用前景。总结了水凝胶仿生柔性电子学的研究进展，包括水凝胶柔性电子器件，水凝胶仿生柔性电子学的应用以及目前面临的主要挑战，并对未来需要解决的科学问题和发展方向进行了展望。
以石墨烯为代表的新型二维纳米材料具有独特的结构和优异的电子特性,在电化学各领域具有巨大的应用潜力。 本综述总结了新型二维纳米材料在电化学各领域(能源存储、能源转化和电化学传感)的研究现状和存在的问题。 展望了二维纳米材料在电化学领域的发展趋势。
选择性加氢在功能材料合成和化学产品提纯等化工领域中有非常重要的应用，并且近年来为减少温室效应的影响，将CO2催化选择性加氢转化成其他有应用价值的物质成为研究热点之一。其中热催化是应用较为广泛、易得到多种目标产物并且获得产品收率较高的方法。目前，利用CO2多相热催化加氢制得甲烷、甲醇、轻烯烃等多种高价值的燃料和化学品已取得了一定进展，但仍存在一些难点问题，其中制备高效催化剂是催化加氢反应的关键问题之一。一直以来，研究人员致力于解决催化剂的活性和选择性问题，通过助剂掺杂和加入功能性载体对催化剂进行改性。针对这些问题，本文简要介绍了CO2催化加氢的研究背景，总结了近5年来热催化CO2加氢制得甲烷、甲醇、轻烯烃产品过程中使用催化剂的种类及对加氢反应的影响，期望为CO2多相催化加氢中新型催化剂的开发提供参考。
石墨烯独特的二维空间结构使其具有优异的导电性能、力学性能以及超大的比表面积,被认为是颇具潜力的新型储能材料,是目前储能研究的热点之一。 但是石墨烯易团聚、表面光滑且呈惰性而不利于与其它材料的复合,导致其应用受到限制。 石墨烯掺氮可改变其电子结构,增加表面的活性位,从而提高其应用于储能器件时的电化学性能。 本文综述了近几年氮掺杂石墨烯的制备方法以及其在超级电容器、锂离子电池、锂空电池以及锂硫电池等化学储能领域中的应用,指出了目前氮掺杂石墨烯在制备和储能应用中关注的核心问题,并对氮掺杂石墨烯的发展前景进行了展望。
卟啉分子对可见光具有较强吸收能力,被广泛应用于光催化和光敏化材料的设计开发。 基于卟啉单元设计构筑框架结构材料,可以借助框架结构的大比表面积和可调控孔结构,实现对卟啉单元光物理化学性质的修饰和调控,达到提高材料光催化量子产率和光催化选择性的目的。 本文综述了卟啉基金属有机框架材料(MOFs)、卟啉基共价有机框架材料(COFs)、以及卟啉基多孔共价有机聚合物(COPs)在光催化领域的研究进展,通过归纳需要解决的关键问题,对卟啉框架材料的未来发展进行了展望。
商用锂离子电池电解液在应用过程中存在电解质锂盐六氟磷酸锂（LiPF6）易在痕量水环境中发生水解反应，进而导致锂离子电池体系的综合电化学性能受损。因此，亟需控制电解液本体中痕量水的引入以及减小锂盐与痕量水反应产物对电池体系影响的措施。本文主要综述了含有不同官能团的添加剂在除去电解液中痕量水和酸时所具有的特性，并重点分析介绍了其除酸除水的作用机理。 最后，对除酸、除水型添加剂未来的研究方向和应用前景进行了展望。
碳量子点(carbon quantum dots,CQDs)作为碳纳米材料家族的新成员引起了科学家广泛关注和极大的研究兴趣。 CQDs具有优良的光学特性、生物相容性及微弱的细胞毒性,在生物医药、生物传感器及光电子设备、环境及能源等领域中具有重要的应用。 本文从CQDs的制备方法出发,介绍了近年来发展的新型制备方法,讨论了其优缺点以及对所得CQDs在组成、结构和性质等方面的影响;基于CQDs独特的光学及电化学性能,重点介绍了CQDs在环境与能源领域的应用。 此外,对CQDs研究过程中存在的若干挑战进行了分析,提出了未来发展的一些思考和建议,为拓展CQDs多方面应用提供重要参考。
锂离子电池是应用最广泛的电化学储能器件,目前,经济的快速发展对其提出了更高的要求。 电极微观结构对电池性能影响显著,电极微结构精细设计及可控制备成为锂离子电池领域的研究热点之一。 本文结合锂离子电池最新发展趋势,总结了锂离子电池电极反应基本过程及电极微结构的表征技术,然后概述了近几年电极微观结构的设计与优化,并分析了电极微结构的关键特征。 基于理想的电极结构,综述了电极可控制备技术的最新进展。
稀土元素是一个包含了由钪、钇与镧系共17种元素的系列统称,它们既具有本质上的物理化学相似性,也具有各自独特和多样的电子结构。 从化学水平上讲,稀土离子的特性决定了稀土永磁、磁致冷、超导、热释电、光学制冷、非线性光学、催化等高新技术应用的本质;从材料水平上讲,稀土功能材料是实现这些技术应用的基础。 从科技发展要求来讲,稀土功能材料的研发是实现稀土资源高质量发展的最重要途径。 本文从稀土离子特性出发,利用轨道杂化模型构建稀土离子与稀土功能材料之间的基本关系,总结了近年来不同应用领域中稀土离子在稀土功能材料的组成设计与性能优化方面的研究进展。
恶性肿瘤是威胁人类健康的重大疾病。开发安全高效的抗肿瘤药物及其递送系统是改善抗肿瘤药物疗效的重要保证。近年来，基于环糊精的抗肿瘤药物主客体递送系统受到了广泛关注。环糊精是通过淀粉酶解获得的环状低聚糖，具有外部亲水内部疏水的特殊结构，在基因治疗、免疫细胞治疗、免疫靶向治疗和化疗中均得到了广泛的应用。本综述主要总结了环糊精作为抗癌药物递送载体近10年的相关进展，同时对主客体递送系统在癌症治疗方面的机遇和挑战进行了展望和讨论。
金属-有机框架（MOFs）作为一种无机-有机杂化材料，由于其结构的多样性和独特的功能而在众多领域有着潜在的应用价值。尤其是液相外延层层组装的MOFs薄膜（称为表面配位MOFs薄膜，SURMOFs）因其具有可控的厚度、优选的生长取向以及均匀的表面等优点备受关注。本文总结了液相外延（LPE）层层组装MOFs薄膜的技术方法，如层层浸渍法、层层泵式法、层层喷雾法、层层旋涂法等组装方法，并介绍了经典的SURMOF HKUST-1的层层组装策略以及其在光致发光、光致变色、光催化以及电催化方面的相关应用。HKUST-1是经典的SURMOF材料之一，在光电领域具有广泛的应用，SURMOF HKUST-1具有以下独特的性能：可以作为发光载体实现良好的光学性能；具有独特的Cu催化活性位点的优势，有效地降解水中的污染物；因其具有介电特性而在电子器件方面有着潜在的应用。虽然HKUST-1在许多方面均具有独特的性能，但也面临着一些挑战：需要将薄膜的合成步骤简单化；薄膜结构和电催化行为间的机理也需要进一步的研究；降低HKUST-1的内阻的方法也需要进行改进。SURMOFs在大规模工业应用和扩展到其它未探索的领域还任重道远。
木质素是地球上一类含量丰富且重要的天然高分子材料，其地位仅次于纤维素。在木本植物中，木质素的质量分数达到25%。由于木质素的化学惰性和结构复杂性，其实际应用受到了很大的限制。因此，利用化学方法对木质素进行结构改性是将木质素转化为木质素基功能材料的有效途径，对实现资源和环境的可持续发展有着重要意义。本文综述了近10年来木质素功能化发展和应用的相关研究进展，重点介绍了木质素在污水处理、异相催化以及阻燃等方面应用的研究成果，并对该领域未来的研究提出思考和展望，为后续更加深入的研究提供相关的依据和参考。
利用变温透射红外光谱方法，通过跟踪聚酰胺酸（PAA）的亚胺化过程，对由均苯四酸二酐和4,4′-二氨基二苯醚合成的聚酰胺酸及经过加热亚胺化后生成的聚酰亚胺(PI)的红外吸收光谱进行分析，对聚酰胺酸和聚酰亚胺的红外谱峰进行合理的归属，发现聚酰胺酸在亚胺化过程中有—COO-和—NH+2存在，—COO-中羰基的对称与反对称伸缩振动分别位于1607和1406 cm-1，NH+2的伸缩振动则有3200、3133、2938、2880、2820和2610 cm-1等多个精细谱带。 并根据对—COO-和—NH+2谱峰的归属，提出聚酰胺酸生成聚酰亚胺的机理为聚酰胺酸中COOH的H+转移到聚酰胺酸中的NH上，形成NH+2，然后脱水环化生成聚酰亚胺。
由于有机磷阻燃剂具有高效、低毒、无污染及无烟等特点,该领域的研究在国内外得到极大的关注,已经在合成和应用等方面取得了显著成就。 本文对磷系阻燃剂的阻燃机理及近年来磷系阻燃剂的应用进展作了简要综述。 分别综述了各类有机含磷阻燃剂的研究进展,并提出了有机磷阻燃剂今后的发展方向。
近年来，生物传感器与纳米技术、流动注射和微流控等新技术的结合，获得了蓬勃而迅速的发展。 亲和型生物传感器是基于生物分子之间的特异的亲和性，即生物活性物质对底物的亲和与键合而建立起来的一种新型传感装置。 它具有特异性好、灵敏度高、成本低、能在复杂的体系中进行在线连续监测等优点，进而在生物医学领域，对生物医学标记物、核酸、蛋白质、病毒、细菌及毒素的检测、药物作用机理的研究、临床用药筛选等方面有着广泛的应用。 本文从光学、电化学、石英晶体微天平传感、表面等离子体共振等几个方面对近年来亲和型生物传感器，特别是用于检测肿瘤标记物的免疫传感器和基于核酸适体的生物传感器在生物医学领域的测定原理和应用现状进行了评述，并对其发展趋势进行了展望。
合成了同时含有偶氮苯和1，3，4-噁二唑结构的新型共轭聚合物(LPOXD)，采用FT-IR、UV-Vis、1H NMR、GPC、TGA和DSC测试技术对其结构进行了表征。 结果表明，所得共轭聚合物的特性粘数为0.02960 L/g，Mw和分子量分布指数PDI分别为8500 g/mol和1.55。 质量损失5%的温度为290 ℃，Tg为92.8 ℃。 长烷氧基侧链的引入极大地提高了LPOXD在氯仿和四氢呋喃等有机溶剂中的溶解性。 采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱及循环伏安对LPOXD的光电性能进行了研究。 结果表明，在365 nm紫外光照射下，LPOXD中偶氮苯发生反-顺异构化；350 nm光激发下，LPOXD在蓝紫光波长范围内发射荧光；循环伏安测试得出LPOXD最高占有轨道(HOMO)能量和最低空轨道(LUMO)能量分别为-5.96和-3.17 eV。
自然界在漫长的进化过程中创造了大量具备优异特性的天然材料，为人工材料的设计和制备以及相关学科的发展提供了源源不断的灵感来源。得益于材料科学和微加工制造工艺的飞速发展，受自然界天然材料启发而构建的仿生材料受到科研界的广泛关注并随之蓬勃发展。基于精细的形貌加工和组分设计，仿生材料已经被赋予自适应、自修复、自清洁以及雾收集等实用的功能。迄今为止，这些性能优越的仿生材料已经在医学、航空航天、生物医学以及日常生活等领域中展现出了良好的应用潜力。尤其是将功能性仿生材料作为生物支架材料进行细胞培养后并进一步集成到微流控芯片中，由此构建出的器官芯片具有小型化、低消耗和提供仿生微环境等优势，有望取代传统的细胞实验和动物实验，成为药物筛选和疾病模型研究的新平台。本文首先介绍了仿生材料的制备以及所获得仿生材料的特性或功能，然后重点总结了仿生材料在器官芯片中的研究进展，最后对该技术目前面临的挑战和未来的改进方向进行了展望。
采用表面张力、电导率、紫外可见吸收光谱、恒波长同步荧光光谱法分析了典型阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠在水溶液中的临界胶束浓度（CMC）。 结果表明，同步荧光光谱法测定CMC时的样品用量少，检测灵敏度高，具有较高的准确性；测定的十二烷基苯磺酸钠的第一临界胶束浓度和第二临界胶束浓度分别为1.48和6.90 mmol/L，与传统的表面张力法和电导率法的测定结果一致。 验证了同步荧光光谱法测定表面活性剂CMC的可靠性。
通过氯丙基三甲氧基硅烷将磺基功能化离子液体--N-磺丙基咪唑盐化学键联到微球硅胶上，制得微球硅胶固定化离子液体（IL3）。用FTIR、TG、13C-NMR、SEM、BET及酸度测定等方法对IL3进行了表征，并考察其在果糖脱水合成5-羟甲基糠醛（HMF）过程中的催化性能。研究结果表明：氯丙基三甲氧基硅烷可以将磺基功能化咪唑型离子液体化学键联到微球硅胶上。微球硅胶固定化磺基咪唑离子液体能有效催化果糖脱水生成HMF。在45.4-IL3催化下、乙二醇甲醚(EGME)溶剂中、115℃反应5小时， HMF收率可达82.1％。使用后的催化剂可以方便地循环使用。但随次数增加，HMF收率明显下降。45.4-IL3催化剂循环使用四次后，HMF的收率下降为53.0%。
电解水制氢是一种环保、简便且易于操控的制氢技术。工业化电解水制氢通常在高电流密度下进行，在制氢过程中会产生大量气泡，而气泡在电极表面聚集粘附会覆盖大量活性位点，导致电解水效率降低。因此，调控气体扩散行为对于工业电解水应用来说至关重要。近年来，超浸润材料因为其独特的润湿性能而备受关注。通过控制催化剂表面的化学组成和多尺度微纳米结构可以构建出超浸润界面材料。此类材料具有超亲水/超疏气的界面结构，有助于水相电解液的有效浸润和原位生成气泡的快速释放，从而提升催化剂的水电解性能。系统介绍了2014年至2023年期间报道的部分具有超亲水/超疏气界面结构的电解水催化剂的现状，概述其材料的合成设计策略和水电解催化性能，并对超浸润水电解催化剂的研究现状、面临的挑战和应用前景进行了总结和展望。
