化学作为科学,长期以来在分子层次进行研究。合成、分析、结构、反应性等等都是以个别分子为基础的。但是人们逐渐认识实际物体（包括生物体）的结构复杂性。逐渐认识到各种物质和材料的性质和功能不是由组成它的分子的结构所决定，而是由许多相同的或不同的分子有序组装成的分子聚集体的高级结构所决定。在解决生物结构与生物功能的关系时，也逐渐认识到孤立的单个的生物分子的性质不能决定生物功能，只有当这些分子按照预设的高级结构组装起来，才表现生物功能。到上世纪末，先是有人在主客体化学的基础上提出以研究包含主体和客体的超分子化学；其后进一步扩大到研究多个分子的具有高级结构的分子以上层次的化学。近年来，在生命科学和材料科学的推动下，这个领域发展迅速。但是，一个学科的萌生成型之前往往有人得风气之先，提出了初步的概念或者局部的规律。由于时机尚未成熟，往往发展缓慢或停滞。只有在遇到实际问题，并且具备发展条件时，才被激活而发展。我们回顾这些先驱概念的形成和发展的过程有助于我们发现新苗头，开拓新的领域，提出创新的思路。在这里介绍的是分子以上层次化学的两位先驱者。一位是中科院上海有机化学研究所的蒋锡夔先生；一位是浙江大学的金松寿先生。希望读者能够从他们的经历中获得启发。

蒋锡夔研究员是我国物理有机化学和有机氟化学的主要奠基人。本文首先介绍蒋锡夔研究员的科学经历，然后介绍他在不同时期取得的代表性科学成就，主要包括有关四氟乙烯的亲电加成反应，氟橡胶研究，亲卤反应，自由基化学及有机分子的簇集与自卷等方面的研究。

金松寿教授是著名的量子化学及化学动力学专家。年近九旬的他如今仍然锲而不舍地在学习、研究，把握化学研究的发展方向。他在催化集团结构适应性及无机化合物溶解度领域做了大量的工作，重要的成就是发现了选择性分子间力并用以阐释物性如溶解度、吸附、色谱中的反常现象，还可以解释溶媒对反应速度的影响。相似的选择力后来被外国科学家在超分子研究中得到证实和发展。他还推动了控制论化学的应用，对化学中的许多疑难繁琐的现象给出清晰满意的解释。

本文介绍了强度调制光电流谱/光电压谱(IMPS/IMVS)的基本原理和测试方法，综述了IMPS/IMVS在各个领域中的研究进展，特别是在染料敏化太阳电池和半导体电极中电子传输动力学的应用，评述了研究过程中的问题和存在的争议，并对IMPS/IMVS的未来应用进行了展望。

对低温选择性催化还原（SCR）脱硝技术的反应机理及动力学已有较多研究。本文从反应路径和反应机制两方面评述了低温SCR的反应机理，重点从氧在低温SCR中的作用、NO在催化剂上的吸附、NH3的活化、反应模型等方面进行了深入阐述。并结合反应机理探讨了低温SCR的反应动力学，最后对低温SCR脱硝技术的深入研究提出了建议。

氢能以其资源丰富和环境友好性成为未来最具发展潜力的能源。储氢技术是氢能应用中的关键问题。随着计算材料学的发展，利用密度泛函和量子机制第一性原理研究已知材料储氢性能和寻找潜在的新型优良储氢载体已成为当前研究储氢材料的有效方法。本文综述了近年来金属-碳基储氢材料中的金属修饰碳纳米管、C₆₀材料和过渡金属-乙烯复合物的理论计算与实验研究进展，并对该领域未来的研究工作进行了展望。

钛基氧化物涂层电极(DSA^®)由于其对阳极析氯、阳极析氧、有机污染物电化学降解等具有优异的电催化活性而受到研究者的广泛关注，但DSA电极电催化现象背后的一些重要而基础性的问题仍未被人们完全认识。本文针对目前国内外有关DSA电极电催化研究领域中的几个研究热点、不足之处、以及尚待深入探究的问题，进行了简要介绍、分析和讨论。DSA电极的电催化活性主要是来自于其表面的金属氧化物涂层。本文强调对“氧化物涂层”自身固体物理-化学性能或过程的研究，有助于深入揭示钛基活性氧化物涂层电极电催化现象的微观作用机制和内在本质，并反过来指导人们更加理性地通过设计和优化DSA电极的制备方法和条件，调控表面氧化物涂层的化学组成与结构，进而达到增强钛基涂层电极电催化活性之目的。

微生物脂肽是一类具有很强表面活性和生物特性的生物表面活性剂。脂肽分子由亲水的肽链和疏水的脂肪烃链两部分组成，由于其特殊的化学组成和两亲性分子结构，脂肽类生物表面活性剂在医药、食品、化妆品、环境修复和微生物采油等领域具有良好的应用潜力。表面活性素是一类典型的微生物脂肽化合物，这主要是因为它除了具有表面活性外，还具有抗菌、抗病毒等生物活性。表面活性和生物活性主要在界面处发生，并受到活性分子在亲水/疏水界面上的分子形态的影响。本文重点以表面活性素为评述对象，综述了近年来微生物脂肽在气/液界面上分子形态的研究进展。

本文总结了乳状液转相的基本理论和近年来的研究进展。影响乳液转相的因素主要有配方变量、组成变量和乳化方案，其中由配方变量引起的转相称为过渡转相，而由组成变量引起的转相称为突变转相。可以用综合变量（SAD或HLD）来描述不同配方变量对乳液物理化学配方的影响。通过绘制配方-组成关系图，可以通过图中的标准转相线或动态转相线来研究乳液的转相特性。与标准转相线相比较，乳液的动态转相线存在明显的滞后现象。乳液的突变动态转相有两种形式：从反常乳液到正常乳液的转相和从正常乳液到反常乳液的转相。Pickering乳液的转相不存在明显的滞后现象。目前，乳液转相技术已被广泛应用于纳米乳液和高内相黏度、高内相体积分数乳液的制备工艺中。此外，在原油/稠油的开采和输送工艺中，乳液转相技术也有着重要应用。

本文综述了近年来疏水缔合聚合物稳定乳状液的研究进展。论述了疏水缔合聚合物水溶液的性质，由于其较复杂的分子结构以及其分子主链上疏水基团的缔合作用，使其水溶液增稠的能力比小分子表面活性剂的增稠能力强的多。另外，对疏水缔合聚合物单独稳定乳状液的研究现状进行了介绍，其稳定乳状液的机理与小分子表面活性剂不同。同时讨论了疏水缔合聚合物与表面活性剂的相互作用，此类聚合物可与小分子表面活性剂通过静电和疏水缔合发生强烈的相互作用形成复合体系，并评述了其复配体系稳定乳状液的情况。最后总结了疏水缔合聚合物稳定乳状液的机理。

在超临界CO₂中形成微乳液可以克服CO₂对高分子量和亲水性物质溶解能力差的缺点。碳氢表面活性剂成本低，对环境友好，利用碳氢表面活性剂形成超临界CO₂微乳液有利于工业应用，但绝大部分碳氢表面活性剂不能形成微乳液，所以需要对碳氢表面活性剂进行选择和设计。本文介绍了微乳液的形成、表征和评价，从表面活性剂的亲CO₂性能和界面活性两方面，综述了碳氢表面活性剂的设计思想和进展。另外介绍了助表面活性剂对形成超临界CO₂微乳液的作用，并对常规碳氢表面活性剂在助表面活性剂的作用下形成超临界CO₂微乳液的体系进行了综述。最后，介绍了含碳氢表面活性剂的混合表面活性剂在形成超临界CO₂微乳液方面的研究情况。

从分子水平上理解电子传递中电活性基团的结构变化能够直接促进我们对电化学、分子/纳米电子学、生命过程中电子传递的认识。表面电化学是经典的宏观实验方法，从宏观的实验数据中也可以了解分子结构和电活性基团所处的微环境的信息。对此，本文从表面电化学的转移系数、表观转移电子数和重组能三个方面进行了介绍。表面电化学的转移系数的变化规律可以用来指示分子间的相互作用，表观转移电子数能够给出生物大分子基团间的连接信息，重组能可以反应出电活性中心溶剂化环境的变化。本文旨在充分发挥宏观实验方法在分子电化学方面的研究价值。

分子电子器件的思想始于20世纪70年代，分子整流的研究在30多年中取得了显著进展，包括分子结构设计、实验测量以及理论模拟。本文简述了分子整流的发展历程，介绍了被广泛研究的分子整流体系以及分子水平整流机理，包括D-σ-A型、D-π-A型、D-A型、构象转变和界面引起的整流，以及负微分电阻现象。最后提出了分子整流研究中存在的一些问题，并展望了分子整流的研究和发展方向。

表面活性剂在溶液中可通过自组装形成胶束、囊泡、液晶等多种有序结构。这些有序自组装结构在催化化学、材料制备、生物医药等领域有着重要而广泛的用途。控制和改变表面活性剂在溶液中的聚集方式对表面活性剂的应用具有重要的意义。近年来，通过对外界环境的调控来改变表面活性剂的物理化学性能如表面张力、聚集形式等研究已成为表面活性剂研究的一个新方向。本文以外界环境变化对表面活性剂在溶液中的聚集方式的影响为基础，介绍了可对环境刺激产生响应的表面活性剂的种类、结构、性能及研究进展，并总结了它们的结构与环境刺激响应性能之间的关系。

本文主要阐述了纳米WO₃气致变色材料的溶胶-凝胶制备方法、气致变色机理及其应用的研究新进展，重点评述了溶胶-凝胶法中各种制备条件诸如掺杂、模板剂、溶剂、热处理温度等对这种材料的结构和性能的影响，最后展望了纳米WO₃气致变色材料的研究和应用前景。我们认为，在未来的溶胶-凝胶法制备纳米WO₃气致变色材料领域，如何进行最优化的掺杂设计和选择高效模板剂、如何降低气体检测温度、以及气致变色机理等将是该项研究的重点。

无机纳米稀土发光材料作为一种重要的发光材料，由于具有独特的光、电和化学性质，使其在高性能磁体、发光器件、显示、生物标记、光学成像和光学治疗等方面得到了广泛的应用。稀土发光材料的这些性质与材料的尺寸和形状密切相关，近年来研究者已经利用多种合成方法制备了不同形状的纳米稀土发光材料，包括纳米线、纳米棒、纳米管、纳米纤维和纳米片等。本文综述了无机纳米稀土发光材料的几种常用的制备方法，包括水热/溶剂热法、有机/无机前驱体热分解法和超声辅助合成法等，评述了这些方法的优缺点，并结合课题组在无机纳米稀土发光材料制备方面的工作，对无机纳米稀土发光材料制备方法的发展进行了展望。

自旋交叉配合物具有理想的分子双稳态，可用作新型的热开关、光开关和信息存储器件。本文对近三年来Fe(II)自旋交叉分子材料的重要研究进展进行了综述，主要讨论了转变温度在室温附近的Fe(II)自旋交叉配合物以及具有光致激发自旋态捕获(LIESST)效应和多功能的Fe(II)自旋交叉分子材料，并对Fe(II)自旋交叉分子材料的应用前景作了探讨。

以酰腙为配体钒的单核、双核配合物因其结构丰富、生物活性多样而引起广泛关注。目前该领域新配合物的合成、表征和生物活性的研究甚为活跃。本文回顾了近年来钒酰腙配合物的研究状况，主要从以下三个方面进行综述：(1)钒酰腙配合物的合成方法；(2)此类配合物的配位模式；(3)一些单、双核钒酰腙配合物抗变形虫，抗肿瘤，类胰岛素，抑制Na⁺， K⁺—ATP酶，与DNA作用的生物活性。文中着重阐述了钒酰腙化合物的结构和生物活性之间的关系。此外，还提出了钒酰腙配合物研究领域的不足之处并对其今后发展方向进行了展望。

含氮杂环类阴离子受体是目前超分子阴离子识别领域研究的热点之一。此类受体具有主体结构丰富、可调节性强、识别范围广、选择性强、灵敏度高等优点。本文综述了以吡咯、吲哚、咪唑、吡唑等含氮杂环为识别基团的阴离子受体的设计原理、识别性能和机理，展望了该领域的发展方向。

由于对日趋严重的温室效应的担忧，对廉价二氧化碳的固定和转化成为一个非常有吸引力的研究领域。本文主要介绍了二氧化碳参与的有机化学反应，包括与环氧化合物、胺类化合物、不饱和碳氢化合物以及醇类和烃类等化合物的反应。文章分别对这几类反应的发展历程、研究现状进行了总结，重点介绍了各反应所用到的催化剂体系及有关反应机理，并展望了该领域的研究前景。

由于其强给电子能力、结构易修饰性和拓扑学特性，N-杂环卡宾成为继有机膦配体之后又一类重要的配体。其金属络合物在均相及不对称催化领域的催化性能是近期研究的热点，已有许多成功的结果。本文综述了近年来N-杂环卡宾及其金属络合物以及N-杂环卡宾的重要前体咪唑盐的合成方法。金属-N-杂环卡宾络合物的合成方法包括：(a)游离卡宾与金属化合物直接络合；(b)咪唑盐与金属化合物在强碱作用下络合；(c)利用Ag-NHC通过卡宾配体转移方法制备新的金属络合物。关于N-杂环卡宾前体的合成途径主要有：(a)乙二醛、伯胺和多聚甲醛的缩合反应；(b)卤代烷与咪唑及其取代咪唑的烷基化反应；(c)原甲酸酯与1,2-二胺的成环反应；(d)肼或酰胺与酸酐的环化反应；(e)用Na/K对环硫脲化合物的还原反应。

糖广泛存在于自然界中，与蛋白质和核酸一起并列构成生命体的三大物质单元。由于糖含有多个羟基，含硼酸基的有机物与二醇间有强烈结合作用，故硼酸基团常用于糖类识别和细胞标记。当荧光体与硼酸基团相连接时即可构建识别糖的荧光传感器。本文按发光团结构进行分类，分为：萘基硼酸类受体（包括对二甲氨基萘硼酸衍生物，N-取代的氨基萘硼酸衍生物，1,8-萘二甲酰亚胺为母体的单硼酸衍生物）、杂环硼酸类受体（包括含氮杂环硼酸衍生物、含硫杂环硼酸衍生物以及含氧杂环硼酸衍生物）、蒽环硼酸类受体、芘环硼酸类受体、紫精硼酸类受体及其它类型的硼酸类受体等，详细评述了自2002年以来含硼酸基团的新型荧光受体在单糖识别研究中的最新进展。

随着纳米医学的发展，越来越多的聚合物纳米粒子被用作荧光探针和药物或基因的载体，在生物分析、检测以及药物传输和基因治疗等领域得到应用。细胞的胞吞是细胞将细胞外基质、病毒、微组织或纳米粒子运送到细胞内部的一个重要生理过程。研究细胞对纳米粒子的胞吞，有助于从细胞层次上理解生命现象，掌握细胞内治疗的机理。本文综述了近几年来细胞和聚合物纳米粒子之间相互作用的最新研究结果。首先介绍了用于胞吞研究的常用聚合物纳米粒子体系及其功能化方法，尤其是荧光探针的复合与表面修饰。进而介绍了细胞和聚合物纳米粒子之间相互作用的基本过程，包括聚合物纳米粒子在细胞转运过程中的驱动力、细胞内转运过程、在细胞中的分布及其细胞毒性。对影响聚合物纳米微粒胞吞的因素如纳米粒子浓度、共培养时间、纳米粒子性能（形状、粒径、电荷和PEG修饰）、细胞类型和培养条件等进行了总结。最后重点介绍了用于受体介导细胞胞吞的聚合物纳米粒子体系，指出了目前研究工作中的不足及未来发展方向。

噻吩类衍生物包括聚噻吩衍生物和齐聚噻吩衍生物。本文从有目的地设计、合成噻吩类衍生物的角度出发，探索了其作为电致变色材料的应用，综述了噻吩类衍生物作为电致变色材料的最新研究进展。

电致磷光材料可以同时利用单线态和三线态激子发光，具有较高的发光效率，受到人们广泛的关注。本文综述了近年来通过共价键将磷光配合物单元连接在高分子链上制备电磷光发光聚合物的研究进展。总结了主链型、侧链型以及超支化结构的电磷光发光聚合物的研究进展，评述了上述几类电磷光聚合物的发光性能与分子结构的关系。最后从电磷光发光聚合物的分子结构设计出发，在电磷光发光聚合物领域业已取得进展的基础上，分析了电磷光发光聚合物在电致发光领域应用中存在的一些问题，并展望了电磷光聚合物今后的发展方向。

由两步种子溶胀聚合法制备的聚合物微球尺寸均一可控，制备的多孔微球孔径、孔分布可控，被广泛应用于色谱柱填料、离子交换树脂、生物分离和催化剂载体等领域。本文介绍了两步种子溶胀聚合的聚合工艺；阐述了两步种子溶胀聚合的溶胀机理以及用该法制备多孔微球的致孔机理；进一步分析了影响两步种子溶胀聚合的各种因素：包括聚合过程的控制以及聚合配方的控制因素等；简要综述了通过该方法所制备的多孔聚合物微球，并对两步种子溶胀聚合方法今后的发展进行了展望。

原子转移自由基聚合(ATRP)应用于乳液聚合体系的主要挑战在于如何同时保证乳液的稳定性和聚合反应的可控性。本文主要对乳液ATRP体系中影响聚合反应可控性和乳液稳定性的各种因素、乳液ATRP的机理和乳液ATRP的应用等方面进行了综述。表面活性剂亲水亲油性及其亲水亲油基团的化学性质、催化剂/配体在油/水两相之间的分配行为、引发剂的溶解性、反应温度以及各组分的浓度是影响反应可控性和乳液稳定性的主要因素。各组分在油/水两相中的分配行为使得乳液ATRP的机理比传统乳液聚合更加复杂。乳液原子转移自由基聚合结合了活性自由基聚合和乳液聚合的优点，在理论研究和工业生产上具有很大的应用前景。

聚合物孔材料的制备和应用研究已经成为聚合物科学和材料科学热点，制备聚合物孔材料的方法发展很快。本文综述了聚合物孔材料的制备方法，包括胶体晶模版法、水模版法、超临界二氧化碳发泡法、自组装法等。其中本课题组首次提出的无模版自组装法操作简单、无需模版、环境友好，具有广阔的发展前景。

胆酸是哺乳动物体内合成的一种天然化合物，具有特殊的分子结构和优良的生物适应性。由胆酸合成的高分子化合物保持了胆酸的部分性质，如双亲性、手性、侧基反应活性和自组装性能等。在化学和药学领域，含胆酸高分子材料具有重要的应用价值。本文从自由基聚合形成的含胆酸高分子化合物、胆酸修饰的高分子化合物和胆酸聚合物等几个方面综述了含胆酸高分子化合物的制备和特性，并对胆酸在高分子材料方面的新用途作了展望。

基于低分子量凝胶因子的超分子水凝胶由于其良好的刺激相应性及生物相容性，在智能凝胶、组织工程等方面有广泛的应用前景。而凝胶因子的设计制备与凝胶机理的研究已成为其发展的关键，本文在介绍超分子凝胶的基本概念的基础上，综述了超分子水凝胶近期的研究进展，主要介绍了凝胶因子的种类及超分子水凝胶的应用，并对超分子凝胶领域的国内外研究现状及前景进行了评述。

发光二极管诱导荧光检测器（LED-IF）是近十年来发展起来的一种微型化荧光检测器，在流动注射、毛细管液相色谱、毛细管电泳及芯片电泳等微流动分析系统中具有广泛的应用。本文讨论了LED-IF的4种光学结构，并对其主要器件，包括光源、滤光片、透镜、光纤、光电检测器以及检测池作了详细讨论，还介绍了LED-IF与其它技术的联用及其在生物、医药和环境样品检测中的应用，对未来的发展趋势作了展望。

基质辅助激光解吸电离质谱（MALDI-MS）是一种样品无需衍生、图谱解析简单、灵敏度高、快速便捷的分析生物样品结构的方法，已被广泛用于糖类物质的结构分析。此技术与HPLC、糖苷酶外切技术以及各种串联质谱等技术结合使用，可给出糖类物质详细的结构信息。本文介绍了基质辅助激光解吸（MALDI）离子化技术的原理、特点、与飞行时间质量分析器（TOF）联用时的相关技术和裂解方式，以及MALDI-MS在分析糖类物质时选用的基质、样品的制备、糖链碎片分析的方法和在不同糖型分析中的应用，展示了它的发展前景。随着MALDI对糖类物质分析时基质的改进、质谱分辨率的提高、质量检测范围的扩大，MALDI-MS技术必将成为糖类物质分析中强有力的工具。

微型燃料电池被认为可作为便携式电子设备的下一代电源而越来越受到关注。传统的石墨、金属等材料用于微型燃料电池时产生了不少问题，如石墨材料微加工性能差，金属易腐蚀、密度较大等不利于应用于便携式设备。硅材料因为其低的气体透过率、高的导热系数和适于微加工等特性在微型质子交换膜燃料电池中得到了越来越多地应用。本文对硅材料在微型燃料电池的气体扩散层、质子交换膜构造中的应用以及硅材料作为基底制作微型燃料电池技术的进展进行了综述，并对硅材料在微型燃料电池领域应用的技术特点及前景做了分析与讨论。

微生物燃料电池 (Microbial Fuel Cells，MFCs) 是一种利用微生物作为催化剂，将燃料中的化学能直接转化为电能的装置。本文首先简要介绍了MFCs 的发展简史和基本原理，针对MFCs 产电性能低的现状，分别从产电微生物、电池结构、质子交换膜(PEM)、电极以及电解液等方面着重综述了近几年有关提高MFCs 产电性能的研究进展。最后介绍了关于MFCs 的另一些有趣的研究方向：植物MFCs，生物阴极MFCs，以及污水脱氮和有毒废水处理。

骨磷灰石晶体的化学组成、晶体结构和短程有序对骨的生理和结构功能起着重要作用，但骨矿物晶体是否含有OH^－存在多年的争论，以及B型碳酸盐磷灰石中碳酸根替换的精确位置仍没有完全弄清。本文综述了生物磷灰石矿物的成分和晶体结构方面的最新研究进展。介绍了运用广泛的化学分析方法和光谱技术研究骨矿物晶体中OH^－存在形式。讨论了碳酸根离子在磷灰石晶体中的A型和B型替换。更深入地探讨了生物磷灰石稳定性、替代机制及许多表面现象。

溴系阻燃剂的广泛使用及其对环境和人体的危害，受到人们的广泛关注。本文简要介绍了在环境与生态系统及人体中存在的三种主要溴系阻燃剂：多溴联苯醚、六溴环十二烷和四溴双酚A，重点评述了它们在环境介质（污水、淤泥及沉积物）、生物体（微生物及动物）、人体中及光热作用下的代谢与转化，并详细介绍了其代谢途径及代谢产物。