二氧化碳共聚物利用温室气体二氧化碳为原料,具备良好的生物降解性能,成本相对较低,是一种理想的全降解型塑料品种。近年来,随着催化剂技术的发展,二氧化碳共聚物工业化进程已经起步,但催化剂成本较高、聚合周期较长、聚合物的热学和力学性能不理想等因素限制了其推广和应用。本实验室制备的无机物负载稀土三元催化剂,催化活性提高了36%。同时利用提高分子量、交联和制备区域规整聚合物的方法成功地提高了聚碳酸丙烯酯的分子间相互作用力,实现了二氧化碳共聚物的热学、力学性能的改善。

与传统荧光生色团聚集后导致荧光猝灭相反,有一类化合物在单分子状态下荧光微弱甚至观察不到荧光,而在聚集状态下荧光显著增强,这就是聚集诱导发光(AIE)现象。AIE现象独特的优越性使得众多研究组开发出越来越多的新AIE体系,其机理也被广泛而深入地研究。本文总结了目前为止已经提出的AIE机理,包括分子内旋转受限、分子内共平面、抑制光物理过程或光化学反应、非紧密堆积、形成J-聚集体以及形成特殊激基缔合物等;着重评述了目前研究最为全面、适用范围最广的分子内旋转受限机理。同时介绍了一些基于这些机理设计的新AIE体系。

点击化学(click chemistry)是由2001年诺贝尔化学奖获得者美国化学家 Sharpless首次提出。最主要的一类点击化学反应是Cu(Ⅰ)化合物催化叠氮化合物与炔基化合物反应生成1,2,3-三唑五元环化合物,它能够将两种不同物质通过五元环共价结合起来。该方法具备产量高、效率高、副反应少、反应条件温和、分离提纯简单、环境污染小等优点,因此得到了广泛的应用。目前点击化学的发展极为迅速,涉及到了各个领域,特别是在功能聚合物、表面修饰、生物大分子、DNAs,生物与化学传感器等方面取得了瞩目的成就。本文论述了点击化学反应的基本概念、特点及优势,对近几年点击化学的发展状况,以及一些最新研究成果作一简要概述,并展望了点击化学的发展前景。

润湿性是固体表面的重要性质之一,主要由表面的化学组成和微观几何结构共同决定。不粘连表面是指具有特殊的表面形貌及性能,使得诸如尘土、水、冰以及污染物较难黏附的特殊表面。液体弹珠是被高疏水性颗粒包裹形成的不润湿的液滴,可以稳定地静置于固体及液体表面。本文介绍了液体弹珠的结构和制备方法,综述了液体弹珠的静态力学性能及其在磁场电场下的响应性能,探讨了这种新型不粘连体系用于移动和控制微量液滴的独特优势,展望了其发展趋势以及应用前景。

碳纳米管具有良好的机械性能和导电性、高化学稳定性、大表面积以及独特的一维结构,与半导体光催化剂结合能够增强催化剂的吸附能力、提高光催化效率、扩展光响应范围,而且有利于回收催化剂,极大地提高了半导体光催化剂的综合性能。本文首先分析了半导体光催化剂和碳纳米管的特点,总结了碳纳米管增强半导体光催化的机理,然后分别从复合材料制备方法、复合半导体种类和典型的应用三个不同角度,归纳总结了近年来碳纳米管/半导体复合材料光催化的研究进展,最后对其发展趋势作了展望。

由于在手性识别、手性分离以及手性催化等领域的潜在应用,手性纳米二氧化硅已经成为介孔二氧化硅材料发展的重要方向之一。人们通过设计不同的模板分子(包括凝胶因子、表面活性剂、嵌段聚合物及生物大分子等)、控制反应过程的参数等方法已经制备出不同形貌和不同功能化的手性纳米二氧化硅,但形貌可控、手性单一的纳米二氧化硅的制备仍然是该领域的极大挑战。本文对近年来手性纳米二氧化硅的制备及其应用的研究进展作一简单概述。

金属阳离子在生命科学和环境科学中扮演着重要的角色。在生命科学和环境检测领域,对这些金属阳离子进行定性和定量检测有着重要的意义。磷光重金属配合物以其优异的光物理性质在金属阳离子检测领域具有非常好的应用前景,如大的斯托克斯位移可以很容易区分激发和发射,长的发光寿命可使用时间分辨技术与背景荧光信号相区分以提高检测的信噪比和灵敏度以及可使用可见光进行激发等。本文总结了近年来基于重金属配合物的阳离子磷光化学传感器的研究进展。这些重金属配合物包括Pt(Ⅱ)、Ru(Ⅱ)、Re(Ⅰ)、Ir(Ⅲ)以及Au(Ⅰ)等的配合物。分别从设计原则和用于检测金属阳离子的磷光化学传感器研究进展等方面进行了阐述。最后,对用于阳离子检测的重金属配合物磷光化学传感器的研究和发展方向进行了展望。

羟基磷灰石(hydroxyapatite,HAP) 是一种微溶于水的弱碱性磷酸钙盐,由于其具有强吸附性、表面酸碱可调性和强离子交换性 (能与大多数金属离子发生离子交换)等特殊性质可作为催化剂或催化剂载体广泛应用于催化领域。本文综述了羟基磷灰石作为催化剂及催化剂载体在催化领域中的应用,重点综述了羟基磷灰石在氧化反应(醇的氧化、烃的脱氢反应)、还原反应(氢解与加氢)、C-C键的形成反应(Claisen-Schmidt缩合、Michael加成、Knoevenagel缩合、Friedel-Crafts反应、Diels-Alder和adol反应、Heck反应等)等领域的应用。

本文详细阐述了近年来有机烷烃相变材料(PCMs)及其微胶囊化的研究进展和应用前景。单一组分的有机烷烃PCMs一般均具有理想的相变性质,但由于相变点固定使其应用受到限制,为了满足实际需要,通过不同组分的复配,可以实现对相变温度范围的调节。单一组分直链烷烃PCMs的价格往往很高,石蜡由于含有不同碳原子数的有机烷烃而常被用作PCMs。另一方面,由于有机烷烃PCMs发生固-液相变时,通常会伴有体积膨胀等问题而带来不便。微胶囊化可以将PCMs转化为固体粉末,并通过增加比表面积来提高传热效率,在传热、储能和控温等方面具有广泛的应用价值。本文重点介绍了PCMs微胶囊化的三种化学方法,即原位聚合、界面聚合和悬浮聚合,并与喷雾干燥、相分离和溶胶-凝胶等方法进行了比较。

植物内生真菌是指那些在其生活史中的某一段时期生活在植物组织内,对植物组织没有引起明显病害症状的真菌。植物内生真菌几乎在所有植物中存在,它们种类繁多,分布广泛,在长期的自然选择下与寄主植物形成和谐的共生关系,使其产生的次生代谢产物十分丰富,这对农业、医药行业等的发展都具有着巨大的潜在价值。本文对近年来从65种植物中分离获得的74株内生真菌产生的404个次生代谢产物研究进行了分析归纳整理,并对其中194个具有生物学活性的化合物结构和活性进行了综述。

能源和环境危机日益严重,生物质作为唯一可再生的碳源,其开发利用备受关注。同时离子液体因其不挥发、较好的稳定性和可重复利用等优点,可作为新型绿色溶剂。近年来,离子液体和生物质利用的研究交叉渗透,研究者们完成了一系列离子液体在生物质利用方面的应用研究。本文主要从生物基离子液体和离子液体作为生物质利用的介质两方面对该研究进行综述,包括氨基酸类、糖类和胆碱类离子液体的制备和应用,以及生物质在多种离子液体中溶解行为和化学生物转化,期望为国内外同行提供参考。

作为一种新型的有机功能染料,方酸染料正引起化学界的极大兴趣。由于其特殊的D-A-D结构,方酸染料在可见-近红外区有强烈的吸收和荧光发射,因而越来越多地被应用在离子检测中。本文综述了近期方酸染料化学传感器的发展和应用,分别介绍了方酸染料在阳离子识别和阴离子识别中的分子设计、作用机理及应用,重点综述了方酸染料对汞、铜和锌等重金属离子的识别,以及对碱金属、碱土金属离子的识别作用,并展望了该领域的发展前景。

静电纺丝(electrospinning)是一种制备纳米尺度连续长丝的便捷高效的纺丝技术,其应用前景相当广阔。聚酰亚胺(polyimide, PI)是一类具有广泛应用的耐高温、高强度、综合性能优异的高分子材料。近10年来,利用电纺制备PI新型材料的报道层出不穷,包括利用PI电纺纤维为前躯体制备碳纤维材料,电纺制备PI纳米复合材料,电纺制备轻质高强度PI材料等。本文对国内外关于此方面的研究进行了分类和详尽的综述,同时对电纺PI的发展方向作了展望。

点击化学由于其高效、可靠、高选择性等特点,一经提出便在复杂结构聚合物制备上得到广泛关注,而活性自由基聚合则具有聚合过程和聚合物结构可控等特点。本文综述了点击化学与活性自由基聚合方法如原子转移自由基聚合(ATRP),可逆加成断裂链转移聚合(RAFT),氮氧调控活性自由基聚合(NMP),以及原子转移氮氧自由基聚合反应(ATNRC)等联用构建各种特殊结构聚合物,包括星型,梳型,刷型,蝌蚪型,8字型,H型,树枝状等特殊结构聚合物最新进展,并对点击化学与活性自由基聚合技术联用的发展趋势进行了展望。

核磁共振成像(MRI)是肿瘤诊断的重要手段,特别是各种造影剂的使用加速了临床应用范围。目前临床MRI检查所用各类造影剂如Gd-DTPA-BMA、Gd-DOTA等均为小分子造影剂,存在组织特异性低、体内停留时间短等缺点。构建具有组织特异性的新一代高效、低毒MRI造影剂成为材料界、医学界的研究热点之一。本文在综合最新文献的研究基础之上,重点关注含钆类造影剂在肿瘤靶向成像中的应用及发展。

在不同环境刺激下自组装形成多重胶束的“schizophrenic”嵌段共聚物由于诱人的潜在应用而引起广泛的关注。本文综述了各种刺激诱导形成多重胶束的“schizophrenic”嵌段共聚物研究情况,介绍了多重胶束化不同形态的影响因素和胶束稳定方面的进展。并对“schizophrenic”嵌段共聚物的合成与表征技巧进行了总结,最后讨论了当前研究中仍需解决的问题,并对其应用前景做了展望。

活性自由基聚合与无皂乳液聚合都是近年来研究的热点课题,而活性自由基无皂乳液聚合兼具两种聚合方法的优点,有着重要的理论研究意义和广泛的工业应用前景。目前,实现活性自由基无皂乳液聚合主要通过两种途径:一是先利用活性自由基聚合方法制备含有活性引发基团的水溶性或两亲性聚合物,将这类聚合物溶解或分散在水中,无需加入其他乳化剂的条件下,进行疏水性单体的乳液聚合,新生成的共聚物同样具有两亲性,因而可以较稳定地分散在水体系中并形成乳液。这是较为常用的方法。二是直接利用具有引发活性的小分子乳化剂,对疏水单体进行无皂乳液聚合,反应后这些小分子乳化剂则成为大分子乳化剂继续发挥乳化作用。本文对近年来运用上述两种方法进行活性自由基无皂乳液聚合的文献进行了综述,并提出了存在的问题及可能的解决途径。

利用电场驱动,让分子一个个地穿过一个纳米尺寸的孔洞而产生出电流脉冲响应信号,以此可以对分子计数。但分子识别的关键是选择性,因此纳米孔洞单分子检测是越过了传统上主要以分析物浓度为目标的测定,而在单个分子的检测灵敏度上,进一步提高选择性和识别能力,以及提高分析的通量,这为现代分析科学的发展开辟出了一个新的方向。迄今为止,已经使用了多种材料、采用多种技术来构建纳米孔洞,其中固体材料纳米孔洞显得更有优越性,因为可选的材料门类多,孔洞制作方法和孔洞表面的化学修饰方法也多种多样,还更容易安装使用。纳米孔洞单分子检测不仅能够对分子计数,还能对分子的构像进行识别(例如长度、手性、折叠情况等),特别在DNA和RNA的检测上更是引人注目,最终可能了解分子内部的结构,包括碱基的数量与排列的顺序等。纳米孔洞技术也不仅仅是一种分子传感工具,还可能演进为目的广泛的单分子操作的技术平台。本文从纳米孔洞单分子分析的原理出发,对现在主流的各种蛋白孔洞和固体材料纳米孔洞的制备、修饰与性能,以及在有机小分子、聚合物、蛋白、酶与生物分子复合物等方面的分析应用进行了介绍。

生物乙醇重整制氢是一种具有良好应用前景的制氢技术,是当前低碳能源领域的研究热点。发展生物乙醇重整制氢技术的关键是研发在低温下具有高活性和高选择性的新型重整催化剂,以及开发新式高效的催化反应器。本文着眼于反应器对生物乙醇重整制氢过程的影响,综述了国内外固定床反应器、微通道反应器和膜反应器等生物乙醇重整制氢反应器的研究现状及其动态,并对生物乙醇重整制氢反应器的研制与应用的发展趋势进行了展望。