有机发光二极管在信息显示和固体照明领域具有广阔的应用前景,二十多年来得到了广泛关注,取得了很大进展。但显示和照明必需的蓝色发光材料,特别是蓝色磷光材料是目前有机发光材料研究领域的瓶颈,其稳定性和效率亟待提高。本文总结了近年来蓝色磷光有机发光材料的研究进展,系统介绍了蓝色磷光染料和主体材料这两大类材料的分子设计思想和发展动态,以及它们在有机发光二极管中的应用,并对蓝色磷光有机发光材料未来的研究方向进行了展望。

有机物作为锂电池正极材料具有理论比容量高、原料丰富、环境友好、体系安全的优点,近年来受到关注。本文综述了含氧有机物正极材料的研究进展,概括了醌类、酸酐和硝基化合物等材料的结构特征、电化学性能以及充放电机理,比较了各种材料的优势与不足,并对比了不同有机物材料的放电电位和比容量,同时对该类材料的研究方向进行了展望。

本文综述了“超分子环糊精两亲分子”的最新研究进展。超分子环糊精两亲分子主要包括疏水性修饰的环糊精衍生物(第一类)、环糊精衍生物与两亲分子的包合物(第二类)和环糊精衍生物与疏水性客体分子的包合物(第三类)。针对超分子环糊精两亲分子及其自组装体系的研究不但丰富了由诺贝尔化学奖得主Lehn等所提出的超分子化学的内涵,实现了多学科的交叉,而且在生物模拟、智能材料以及可控的、具有疗效的药物输运与缓释等领域具有潜在的应用前景。

近年来,铋系半导体材料因其在可见光辐照下对难降解有机物具有良好的催化作用而成为新型光催化材料的研究热点之一。本文综述了国内外铋系光催化剂的研究动态和主要成果。铋系光催化剂在可见光范围内有明显的吸收,具有较好的光催化活性。此外,大多数铋系光催化剂在反应过程中具有较高的稳定性。通过改进制备方法、掺杂负载、构建异质结等技术,可以有效提高铋系半导体材料的可见光吸收性能或抑制光生电子和空穴的复合,从而进一步提高其光催化性能。尽管铋系光催化剂由于其导带位置比氢的氧化还原电位低,但是通过设计合成新的能带结构可使其满足氧化和还原水的能带要求,从而实现铋系光催化剂在光解水制氢中的应用。最后,对铋系光催化剂未来的发展趋势进行了展望,并强调针对特殊用途和结合量化计算方法对开发新型铋系光催化剂的重要性。

光催化技术可以利用太阳能将水转化为氢能以及降解环境中的有机污染物,具有成本低廉、环境友好等特点, 是解决全球能源危机和当前环境污染的重要途径之一。 Cu₂O禁带宽度介于2.0—2.2eV之间,是一种具有可见光响应的p型氧化物半导体,在光催化领域具有良好的应用前景,逐渐成为国内外研究的热点。本文介绍了Cu₂O晶体特殊的网络结构和能带结构特点以及对其进行的掺杂和复合等改性研究,概述了Cu₂O及其改性材料在光解水制氢及光降解有机污染物方面的研究进展,阐明提高Cu₂O光催化效率的关键是抑制光生载流子的复合和Cu₂O的光腐蚀。指出了基于Cu₂O的光催化反应中存在的问题,并对未来的研究方向做出了展望。

碳纳米管具有独特的一维管状结构和优异的电、光、热和力学性能,是药物和纳米催化剂的理想载体。将具有独特光、电、磁和催化性能的贵金属纳米粒子负载在碳纳米管的表面,形成的碳纳米管/贵金属纳米粒子复合物不仅兼有两种纳米材料的优异性能,还可能产生新的特性,在催化、储能、燃料电池、电子器件和传感器等领域均有广阔的应用前景。本文主要从共价修饰和非共价修饰两种策略出发,综述了贵金属纳米粒子修饰碳纳米管的制备方法和研究进展。其中用天然高分子包覆的碳纳米管表面具有很好的贵金属配位结合能力,得到的纳米复合物具有良好的水分散性和生物相容性,在载药、生物传感器和肿瘤诊断治疗等生物领域具有明显的优势。

二维多环全苯芳香烃(PBAH)具有类似于石墨的结构形态,拥有良好的稳定性,被视作一种理想的导电材料,自问世以来受到了广泛关注。本文详细总结了由树枝形聚苯前驱体平面化而制得PBAH的合成方法, 指出了PBAH的表征难点,阐述了PBAH的多功能性如热致液晶性、导电性以及光学性能,展示了PBAH在电子传输材料、场效应晶体管、光伏电池、发光二极管、二次电池等方面的应用前景。特别指出了带有柔性侧链的PBAH分子可以形成碟状的液晶态,从而呈现有序的超分子结构,在各种PBAH光电材料的应用中占据领先地位。

室温离子液体(RTILs) 作为一类在室温时呈液态且具有良好导电性的新型绿色溶剂, 在有机电化学反应体系中的应用前景广阔。本文介绍了近年报道过的新型离子液体及离子液体电解液的特性,阐述了基于离子液体电解液的电化学实验方法,重点综述了离子液体中的各种有机电化学反应,包括电化学还原反应、CO₂在离子液体中的电化学固定、电化学氧化反应、烯烃的环氧化、选择性氟化反应、偶联反应、功能化有机硅氧烷的合成、电化学氟化脱硫反应、电化学聚合反应等,并展望了发展趋势。

近年来,肽类超分子自组装合成纳米材料受到了广泛研究和关注,已成为纳米材料科学研究的前沿领域之一。肽基纳米材料因其良好的生物相容性以及结构和功能的多样性,在材料学、组织工程、生物工程及药物传递等方面展示出巨大的应用潜力。本文综述了肽类自组装纳米材料制备的最新研究进展,重点介绍了疏水性二肽、类表面活性剂多肽、Aβ多肽片段、烷基链修饰多肽等通过非共价键作用自组装形成的不同结构的纳米材料,包括纳米管、纳米纤维、纳米囊/球、纳米水凝胶等;同时,介绍了多肽自组装机理模型及其分子动力学模拟方面取得的研究成果;最后总结了肽基纳米材料在金属/半导体材料、生物传感器、组织修复材料及药物传递等领域的应用现状及今后重点研究的方向。

以聚乙炔、聚芴、聚噻吩、聚苯撑为代表的荧光共轭聚合物,由于具有独特的光学性能、自组装性能和结构与性能的可调控性,可作为优异的光学传感材料。利用其具有较高摩尔消光系数和荧光量子产率的特点,可设计具有较高灵敏度和选择性的传感器,这已成为生物传感领域的研究热点。以荧光共轭聚合物为基础的金属离子检测,最初是以非水溶性的共轭聚合物为主,通过金属离子与聚合物链上特定基团(如吡啶、冠醚)的结合引起的聚合物荧光性质的变化可实现对某些离子的检测。在共轭聚合物主链上引入亲水性侧链,可大大增强共轭聚合物的水溶性,为金属离子的生物传感检测提供了新的思路,例如可引入能与金属离子结合的生物分子(如DNA、糖基等)来设计传感策略,进一步提高检测的特异性和灵敏度。本文综述了近年来以非水溶性和水溶性荧光共轭聚合物为传感材料,对具有重要生物学意义的重金属离子(Hg²⁺、Pb²⁺)、过渡金属离子(Cu²⁺、Eu³⁺、Ni²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Ru³⁺、Ag⁺)和碱金属离子(K⁺、Na⁺、Li⁺)进行高灵敏度检测方面的研究进展,并对该领域的发展前景进行了展望。

有机电致发光技术在通信、信息、显示和照明等领域显现出巨大的商业应用前景, 十几年来一直是光电信息领域的研究热点之一。相对于无机电致发光材料,有机电致发光材料具有许多优点。芴作为一种具有刚性平面联苯结构的化合物,由于具有宽的能隙、高的发光效率和结构上易于修饰等特点,已成为一类受到各方关注的蓝光生色团。因此,芴类蓝光生色团在合成高效稳定电致蓝光材料、聚芴β相结构的调整、多功能化、主体材料、白光材料、有机激光及有机纳米发光材料等方面得到了广泛的应用。本文从材料合成的角度综述了芴类蓝光生色团在合成有机电致发光材料方面所取得的最新研究进展,讨论了芴类蓝光生色团在上述领域应用过程中所存在的问题和功能拓展方向,并对下一步需要研究的热点问题做了展望。

点击化学的概念提出不到10年,由于其反应条件温和,反应效率高,产物后处理简单等诸多优点而备受关注。本文概述了点击化学技术应用于生物医用高分子材料的合成,主要介绍了铜催化叠氮炔环加成(copper-catalyzed azide-alkyne cycloaddition)点击化学合成和制备多功能性和智能响应性高分子用于非病毒高分子基因载体、高分子胶束药物载体和水凝胶控制释放体系等的研究和最新进展,提出了点击化学在生物医用高分子材料合成中应用的主要问题,并对其发展前景进行了展望。

蛋白质高分子结合体是蛋白质与高分子化合物以特定位置或方式结合的产物。其中,蛋白质(包括酶和多肽)分子中氨基酸残基上的氨基、巯基和羧基是常用的结合位点。本文主要对蛋白质高分子结合体的制备方法进行了综述。聚乙二醇是合成高分子中能够有效改善蛋白质性能的修饰剂,而多糖则是用于制备蛋白质高分子结合体较成功的天然高分子化合物。“点击化学”、活性聚合技术等技术已经被成功应用于蛋白质高分子结合体的制备。某些具有特异结合功能基团的化合物(如金属卟啉、生物素等)与高分子共价结合后也可制备蛋白质高分子结合体。在研究蛋白质高分子结合体制备方法的基础上,近年来开始了这类大分子的自组装行为研究,尤其是对巨型双亲性分子自组装行为的研究,这为设计和构筑先进功能材料提供了新的思路。与高分子化合物的结合是改善蛋白质性能和拓宽蛋白质应用范围的重要技术之一。蛋白质高分子结合体不但可用于生物医药领域,而且在纳米技术和材料科学等领域具有潜在的优势。

微胶囊填充型自修复聚合物及其复合材料是近年来高分子科学界的研究热点之一。本文介绍了含有微胶囊聚合物复合材料自修复的概念和机理,综述了近5年来针对不同基体材料的微胶囊自修复研究情况,包括环氧树脂、乙烯基酯树脂、纤维增强环氧树脂复合材料、弹性体以及聚甲基丙烯酸甲酯等基体材料。本文同时介绍了微胶囊的芯材和壁材、微胶囊的粒径、修复时间和压强等因素对复合材料自修复性能的影响,以及自修复效果的评价方法。最后对微胶囊填充型自修复聚合物及其复合材料的研究前景进行了展望。

双光子吸收是指在强光激发下,介质分子同时吸收两个光子,从基态跃迁到两倍光子能量的激发态的过程。荧光显微成像是研究活体生物的重要工具,而最通常的细胞成像方法则是使用单光子激发荧光团的单光子显微成像。近红外光源激发的双光子荧光探针克服了单光子荧光探针的光漂白与光致毒而更适于生物检测与成像,为生命科学研究提供了更为锐利的工具。双光子荧光探针的作用机理包括分子内电荷迁移(ICT)、荧光共振能量迁移(FRET)、光诱导电子迁移(PET)与基团转换(GC) 4种方式。该文综述了双光子阳离子探针(Mg²⁺, Ca²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Ag⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Na⁺, Cr³⁺)、双光子阴离子探针(F^-)、pH探针、双光子葡萄糖示踪器、双光子脂筏探针、双光子巯基探针、双光子半胱氨酸探针和双光子生物标记探针,以及双光子荧光探针在生物成像方面的应用,展望了双光子荧光探针的发展趋势与应用前景。

电化学控制离子交换(electrochemically switched ion exchange, ESIX)是电化学与离子交换相结合的新型离子分离技术,通过电化学方法调节导电基体上电活性ESIX膜的氧化/还原状态来控制离子的置入与释放,从而使溶液中的离子得到分离,并使膜得到再生。ESIX消除了传统离子交换技术在化学再生过程中产生的二次污染问题,因其环境友好性在废水处理及水质净化领域具有良好的应用前景而逐渐成为备受关注的热点问题。本文简述了ESIX技术的机理和特点,着重阐述了有关ESIX膜的制备、结构及其应用方面的研究进展,并指出了需要研究的科学问题与研究前景。

蛋白质的O-糖基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰,它和N-糖基化一样是蛋白质糖基化修饰的主要形式。蛋白质的O-糖基化对蛋白质的结构功能有重要的影响,因此分析蛋白质的O-糖基化具有重要的生物学意义。蛋白质O-糖基化分析包含4个方面的内容:(1)鉴定O-糖基化蛋白质的种类; (2)鉴定糖基化位点; (3)鉴定糖链结构; (4)糖链的定量分析。由于缺少保守的O-糖基化氨基酸特征序列,缺乏通用的糖苷酶以及O-糖链结构的复杂性等原因,基于质谱的蛋白质O-糖基化的分析目前仍处于方法开发阶段。本文主要介绍基于质谱的O-糖基化蛋白质的分析方法学在近期取得的一些进展,包括以下4个方面:O-糖蛋白/多肽的富集、O-糖链的解离、O-糖链的结构分析及O-糖基化定量分析。

方剂是中医临床用药的主要形式,是中医理论整体观和辨证施治的最佳体现,在整个中医药体系中占有举足轻重的地位;由于化学成分不清楚,作用机理不明确,方剂的国际化在很大程度上受到了限制。方剂的化学成分和药效物质研究是中医药现代化研究的两个重要组成部分。近年来,多种生物技术和分析化学方法为方剂化学成分和药效物质研究提供了新的方法和技术。本文在总结方剂化学成分和药效物质基础研究现状的基础上,提出了进一步深入研究的基本思路。

2,3-丁二醇是生物制造产品体系中一种重要的精细化工原料和潜在平台化合物,广泛应用于材料、医药、食品及航空航天等领域。利用生物质可再生资源为原料生产2,3-丁二醇符合当前发展低碳经济的国家需求。本文回顾了生物制造2,3-丁二醇的研究历史,分析了微生物合成2,3-丁二醇的代谢机理,总结了提高生物制造2,3-丁二醇经济性的有效途径,包括廉价原料的替代、菌株选育与遗传改造和发酵过程控制等,并对2,3-丁二醇的各种下游分离过程进行了对比分析;指出今后研究重点应着眼于努力提高生物质的利用效率,同时实现高效的2,3-丁二醇生物转化两方面,并在此基础上开发2,3-丁二醇的系列高值衍生物,以进一步拓展其应用领域。

低温微波技术可用于降低微波反应时体系的温度,减少或消除微波辐射时速热效应带来的副反应,具有快速高效、反应均匀、安全环保等优势,在化学研究中得到了广泛关注和应用。本文介绍了低温微波技术的实现方法,综述了近年来该技术在蛋白质研究、合成反应、天然产物研究和微波化学机理研究等领域中的应用,并展望了低温微波技术的发展方向。