圆偏振发光主要是指手性发光体系激发态的性质。由于其在信息加密、高分辨3D显示和智能传感器等领域的潜在应用而备受关注。圆偏振光除了可以通过物理方法获得,即使用线偏振片和四分之一波片的组合,还可以直接从具有光致发光或电致发光性质的手性材料中获得。目前研究者们已经开发了多种圆偏振发光材料,主要包括手性有机分子、手性金属配合物等小分子发光体系以及手性超分子组装体等复合体系。通过将手性组分与响应性功能基团结合而构筑的响应性自组装发光体系对实现智能圆偏振发光材料的发展起着重要作用。在这篇文章里,我们对手性超分子自组装发光体系对各种外界刺激的响应性能进行了总结和归纳,如光照、pH值、溶剂、温度、金属离子等。本综述通过对各种外部刺激对手性组装体激发态性能影响的总结和讨论,旨在进一步推动智能圆偏振发光材料在多学科领域的应用。

糠酸作为糠醛的重要下游产品,在食品制造、材料制备、光学技术、药物合成中具有重要的应用,可用于合成防腐剂、增塑剂、热固性树脂、香料以及多种药物。目前,关于糠醛的制备以及催化氢化制备下游产物的综述报道相对较多,但是还没有系统地整理评述糠醛氧化合成糠酸的相关工作。本文综述了近年来以糠醛为主要原料制备糠酸的研究进展情况,讨论了不同催化体系及在不同氧源存在下对糠酸选择性的影响,重点突出了非均相催化剂在糠酸的工业化制备中的应用前景,对糠酸制备的未来发展方向进行了展望。

磺酰氯是一类重要的有机合成中间体,广泛应用于有机和药物合成中。磺酰氯可以作为烯砜、磺酰基、次磺酰基、芳基、氟代烷基等的来源应用于多种有机合成反应中。本文综述了磺酰氯与烯烃、炔烃、(杂)芳香环、亚胺、卤代醛酮等不饱和化合物的反应,主要包括[2+2]环合反应、氯磺酰化、磺酰化、次磺酰化、芳基化和氟代烷基化等反应,并讨论和预测了磺酰氯与不饱和化合物反应今后的发展方向。

液流电池是一种安全性高、使用寿命长、可扩展的大规模储能系统,可以协助电网调峰储能,提高能源利用率,发展前景广阔。双极板是液流电池的重要组成部分。功能上起到了分隔、串联电池、传导电流、为电堆提供结构支撑等作用。从成本构成角度看,双极板的价格占电堆成本的比重也较大。开发高性能、低成本的双极板对加快液流电池的商业化应用具有重要意义,也是目前业界的迫切需求。虽然文献上报道了许多针对液流电池双极板开发的工作,但是目前高性能、低成本的液流电池双极板产品仍无法充分满足市场需求。本文着重介绍了石墨基复合双极板的研究现状,介绍了材料选择、工艺流程对关键性能的影响,对相关工作进行了评述,并为液流电池双极板的开发提出了建议。

可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT Polymerization)是目前最为常用的活性可控自由基聚合方法之一,因其产物分子量分布较窄、适用单体范围广、反应条件温和等优势得到了不同领域科学家的广泛应用。然而,科学家们在选择RAFT链转移剂(也称RAFT试剂)时,经常会忽略RAFT链转移剂与单体活性的匹配原则,导致在制备高活单体与低活单体的嵌段共聚物方面存在产物分子量分布宽、聚合速率慢,甚至反应无法成功进行的问题。基于此,本文首先综述聚合中RAFT链转移剂的选用原则,随后介绍近几年开发的一类同时适用于高/低活性单体聚合的通用型RAFT链转移剂(Universal/Switchable RAFT agent)的作用原理及适用条件,并着重探讨了基于通用型RAFT链转移剂制备高/低活性单体的嵌段共聚物的最新进展及应用。

金属有机框架(MOF)和共价有机框架(COF)材料是两种多孔的晶态材料,具备较大的比表面积、高的孔隙率,结构合成修饰方法丰富,因此在析氢、析氧、CO₂还原、有机物降解、气体分离等多个方面都有应用前景。但MOF、COF自身仍有许多缺点,如MOF在水溶液中不稳定,结构易塌陷,COF无金属节点,功能较简单,催化性能有待进一步提高等。近年来,MOF-COF核壳杂化材料结合两种材料的优势解决各自的一些缺陷,有广泛的应用潜力,作为新的发展方向受到了关注。本文从MOF-COF杂化材料的类型、合成方法、应用等三个方面综述了近些年来MOF-COF材料的发展状况,并做出了展望。

无外界能量输入及设备辅助的情况下,在基底表面上控制液体自发输送在微流控和流体低能耗运输中具有重要意义。然而,液体的自发输送会被接触角滞后效应及摩擦阻力所阻碍。自然界中的生物(如蝴蝶翅膀、仙人掌、猪笼草、蜘蛛丝和沙漠甲虫)特殊的表面形貌结构能够将收集到的水分自发输送。受此启发,通过表面调控等方法人工合成材料的仿生表界面也可以自发运输液体。近十余年,仿生表面的液体定向输送得到了广泛关注和深入研究,预期在定向集水、宏观液体输送、油水分离、微流控系统等领域具有广泛的应用前景。本综述系统地介绍了定向运输液体功能材料的原理、合成方法及其应用,深入解析了制约其应用的主要因素,并总结和展望了定向运输液体的功能材料在未来发展中所面对的机遇与挑战。

质子交换膜燃料电池是一种能够将燃料的化学能直接高效地和环境友好地转化为电能的绿色能源技术。质子交换膜燃料电池具有能量转化效率高、启动快速、零排放或者低排放等优点,被认为是后石油时代最为重要的能源替代技术之一。然而目前使用的电催化剂存在铂用量高和稳定性不足等问题。开发高性能低Pt催化剂对于降低质子交换膜燃料电池成本、促进质子交换膜燃料电池的大规模商业化应用具有十分重要的意义。Pt基金属间化合物是一类具有严格元素化学计量比和规整原子排列结构的合金化合物,其氧还原反应催化活性明显优于相应的Pt基无序合金及纯Pt催化剂,被认为是最具应用前景的低Pt催化剂之一。本文着重从催化机理、制备技术、组成调控、颗粒度调控、形貌调控和晶体结构等几个方面介绍了Pt基金属间化合物催化剂近来的研究进展,以及这类催化剂在质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应中的应用研究情况,指出了这类催化剂目前尚存在的不足及挑战,并展望了未来的研究发展思路及方向。

近年来,近红外二区(NIR-II,1000~1700 nm)荧光成像因其较高的空间分辨率、较深的组织穿透能力,在分子影像领域引起了广泛的关注。常见的NIR-II发光材料(如有机小分子、共轭聚合物、量子点等)通常具有光稳定性差、荧光量子产率低、斯托克斯位移小、荧光峰宽等问题,限制了这一新型成像技术的进一步发展与应用。稀土纳米材料由于其独特的发光特性,能够较好地克服这些不足,近年来不同结构的稀土纳米材料也逐渐被设计开发并应用于近红外二区荧光成像与检测,展示出了巨大的应用潜力。本综述首先介绍了稀土纳米材料的光学特性,然后按敏化离子的不同(Yb³⁺、Nd³⁺、Er³⁺、Tm³⁺)详细介绍了近红外二区稀土纳米材料的设计方法及相关应用,最后对稀土纳米材料在近红外二区成像领域的进一步发展进行了展望。

增材制造,也称为三维(3D)打印,正推动制造、工程、医学等领域的全面创新升级。3D打印技术由于能够个性化定制生物的复杂3D微结构,构建仿生的功能化活组织或人工器官,近十年来在生物医学领域中取得了长足的发展。丝素蛋白(SF)是一种来源丰富、生物可降解、力学性能优良、细胞相容性极佳的天然有机高分子,为3D打印墨水的设计提供了一种有前景的选择。然而,作为结构蛋白,单一组分的SF具有的生理功能有限,且其经过打印后的稳定性较差,限制了SF在3D打印以及生物医药领域中的进一步发展。为此,研究人员通过化学改性技术和先进3D打印技术相结合,使得改性后的SF能够更适用于3D打印,并发展成为一种具有应用价值的生物材料。本文综述了SF的结构特征、SF的化学修饰策略、打印墨水的制备策略以及3D打印SF材料在生物医学领域的最新应用进展,并展望了3D打印SF生物材料的未来发展趋势,为其在更广阔领域的应用提供一定的借鉴。

“蛋黄蛋壳”结构纳米材料,具有易于调控的“蛋黄”、“蛋壳”和“空腔”结构,可视作“纳米反应器”,在催化、储能等领域表现出显著的应用潜力。尤其在电化学能源存储和转换方面,该结构纳米电极具有大的比表面积和独特的核壳结构,在充放电过程中可缓解电极的体积变化,提供快速的离子/电子输运通道,强化中间产物的吸附和提升转换反应效率等,能显著提高电极稳定性、倍率性能和循环性能,是一类较为理想的电极材料。本文针对“蛋黄蛋壳”结构纳米电极在锂/钠离子电池、锂硫电池等新兴二次电池领域的实际应用,总结了具有该结构纳米电极的设计与合成策略,包括:模板法、奥斯特瓦尔德熟化、电化学置换、克肯达尔效应等,评述了各种策略的优缺点以及电极材料的应用进展,最后对该类材料在锂/钠体系及锂硫电池二次电池方面的研究与应用前景进行了展望。

超轻纳米纤维气凝胶是一种以一维纳米纤维为基本构筑单元的新型气凝胶材料,相比于传统气凝胶,其不仅具有更高的孔隙率和更低的密度,还拥有更优异的机械性能和理化性质,因此该材料的先进制备技术和在新兴领域的创新性应用是近年来超轻气凝胶领域的研究热点。本文结合国内外研究现状,按照材料体系分类系统综述了超轻纤维气凝胶的制备方法、结构特点以及在隔热、吸附、电化学、传感和生物医学等领域的重要应用,提出了现阶段该材料面临的一些挑战,并展望了其在未来的发展方向。

液流电池具有安全性高、循环寿命长以及环境友好等优势,被认为是大规模储能技术的首选技术之一,能够解决太阳能、风能等可再生能源发电不连续、不稳定的瓶颈问题,推动可再生能源的大规模应用,助力碳达峰、碳中和目标的实现。其中无机水系液流电池具有能量效率高、循环性能稳定、技术成熟等优势,是目前工程应用最为广泛的液流电池。本文介绍了无机水系液流电池的技术现状及其示范应用情况,系统阐述了新型无机水系液流电池的原理、技术现状及其挑战,同时对无机水系液流电池未来的技术创新与突破进行了展望,为无机水系液流电池的发展指明了方向。

二维纳米材料是一类具有类似二维平面形态,且厚度在纳米级甚至数个原子层的材料,其种类繁多并且具有很多与体相材料不同的物化性质,在众多领域受到了广泛关注。二维纳米材料在催化降解、吸脱附、过滤、传感检测等领域具有可观的应用潜力,还可用于环境污染的防治。通过形貌、元素、基团、缺陷的修饰、改性和材料合成等策略可以调控二维纳米材料的性质,从而研发新的材料体系或者改善二维纳米材料的性能。本文首先归纳了二维纳米材料的种类,并重点阐述了各种改性策略的作用及研究现状,以及改性的二维纳米材料在治理水体污染、大气污染和污染物检测等方面的应用,为二维纳米材料在环境治理领域的发展现状作了系统介绍和展望。

二氧化碳(CO₂)是大气中主要温室气体之一,也是丰富、安全、可再生的碳一资源。将CO₂催化转化为高附加值化学品不仅能改善人类长期依赖化石资源的困境,还能有效减少CO₂排放,助力实现“碳达峰、碳中和”这一“双碳”目标。N,N-二甲基甲酰胺(DMF)是一种年产百万吨级的平台化合物,是优良的溶剂以及重要的化工中间体。因此,以CO₂作为羰源,通过高效催化体系的构建实现CO₂与二甲胺反应合成DMF具有重要意义。本文分别从还原剂、催化体系和反应机理等角度综述了这一领域近年来的研究进展。最后,对CO₂合成DMF催化过程中所面临的问题和未来的发展方向进行了探讨和展望。

二维硫化铼(ReS₂)是一种晶格对称元素少,纵向仅有原子级厚度的层状结构功能纳米材料。其晶体结构的低对称性使二维ReS₂具有丰富的各向异性理化性质,在微纳光子学、触觉传感器和各向异性电子器件等领域前景广阔。该类材料的应用开发依赖于高质量的合成和对其性质的深刻理解。本文首先从金属含铼前驱体、非金属含硫前驱体以及基底工程三个方面归纳了化学气相沉积法可控制备二维ReS₂的各种手段和生长机制。随后,按照合成步骤分“一步法”和“两步法”介绍了ReS₂水平和纵向异质结的制备最新进展。最后,综述了ReS₂在各向异性光学和电学方面的性质。本文还对二维ReS₂合成和性质研究的挑战和机遇提出了展望。