苝酰亚胺及其衍生物是一类具有良好的π…π堆积能力和优良的光电性能的n型半导体材料，通过该类化合物与大环化合物构筑纳米超分子组装体是近年来化学、材料科学和纳米科学等领域备受关注的研究之一。本文主要论述了近年来以共价或非共价的方法将超分子大环化合物引入到苝酰亚胺体系构筑出各种纳米功能超分子组装体的研究进展，可以认为超分子大环化合物与苝酰亚胺的组装不仅可以调节苝酰亚胺的光物理行为，而且还可以赋予超分子组装体很多新颖的物理化学特性，使其在传感材料和光电器件等方面展现出很大的潜在应用价值。这些研究极大地拓展了构筑新颖苝酰亚胺纳米超分子组装体的方法。我们相信本文对于进一步构筑具有特定结构和功能的苝酰亚胺大环化合物超分子组装体将起到积极的促进作用。

作为一种新型的离子液体, 胆碱类低共熔溶剂具有相比于其他离子液体更为突出的特点, 如低毒、生物可降解、价格低廉等, 这些特点使得此类离子液体在绿色化学和工程化学中受到越来越多的关注。本文分析了胆碱类低共熔溶剂的凝固点、熔点、溶解度、黏度、表面张力、电导率等物性随温度、组成、水分等因素的变化及理论预测模型, 并介绍了胆碱类低共熔溶剂在润滑、功能材料制备、电化学、有机合成及生物质催化转化等方面的潜在应用。最后就胆碱类低共熔溶剂研究及应用中存在的问题及难点对其前景做出展望。

随着细胞等介观体系中研究的深入, 介观生化反应的模拟方法日益引起人们的关注。一方面, 这类体系中涨落效应显着, 化学反应本质上是随机的离散过程, 经典的确定性模拟方法不再适用, 需要使用随机模拟方法;另一方面, 这种体系中子反应的速率和反应物的分子数目可能有显着差别, 存在多尺度特性, 使一般随机算法的模拟效率极低, 对反应的准确高效模拟提出了新的要求。本文简述了Gillespie提出的一系列基本随机算法, 综述了近年来发展的针对反应多尺度特性的改进随机算法和混合算法, 介绍了各类算法的特点、实现的技术问题及相对其他算法和实际生物信号描述表现出的优缺点。

Baeyer-Villiger氧化反应能控制产物的立体化学结构, 在有机合成中对功能基转化和环扩张有重要的意义, 因此氧化所得的产物可以广泛应用于合成许多天然产物和药物中间体以及一些高分子材料的单体等, 是目前有机化学研究的热点之一。随着对该反应研究的深入, 其催化剂的类型也在不断地增多, 包括均相催化剂、非均相催化剂、生物催化剂。均相催化剂选择性和转化率虽高, 但不及非均相催化剂重复利用率高。生物催化剂绿色环保, 是未来研究的重点之一。本文从均相催化、非均相催化和生物催化三个方面对Baeyer-Villiger氧化反应相关的研究新进展进行了阐述, 重点介绍了不同催化体系下催化剂与反应底物之间的作用, 总结了有关催化反应的机理, 并对Baeyer-Villiger氧化反应的发展进行了展望。

金属酶活化双氧的过程对生物体内新陈代谢、信号转导等一系列功能至关重要。生物体内实现双氧活化功能的金属酶主要有血红素酶和非血红素酶两类。对模型化合物催化双氧活化过程中间体的表征及催化反应产物的分析可以揭示金属酶的双氧活化机理;对模型化合物的反应活性与配体电子效应的研究将为配合物催化剂的配体设计提供指导。特别是血红素酶和非血红素酶可以实现对C-H键的选择性活化, 这是化学反应的难题之一。因此这些模型化合物可以被用做催化剂来解决药物发现、工业生产以及能源转化中的难题。本文介绍了血红素酶和单核非血红素酶模型化合物在机理研究上的近期进展, 分析了卟啉类似物、二组氨酸一羧酸面式结构酶模型化合物等模型的设计思想和高价金属氧合中间体的电子结构, 总结了配体电子效应和模型化合物催化活性之间的关系。最后, 提出了目前模型化合物在双氧活化研究中存在的一些不足, 并对其在基础研究及应用方面的发展进行了展望。

本文详细综述了近年来国内外关于锂离子电池三钒酸盐嵌锂电极材料的研究进展, 重点对钒酸锂、钒酸钠和钒酸铵材料的晶体结构、充放电机制、合成及电化学性能研究等进行了介绍, 并结合我们课题组的研究情况, 对比分析了上述三种材料的优劣。钒酸锂是目前研究的热点, 近年来随着新型制备工艺的引入以及包括掺杂包覆改性手段的应用, 材料的循环性能得到明显改善, 但是相对较差的结构属性限制了其进一步的研究与应用;钒酸钠有较稳定的层状结构, 体现了优秀的循环稳定性能和倍率性能, 在高功率长寿命有机电解液锂电池正极材料以及水溶液锂电池负极材料的应用中有广阔的前景;相比于钒酸锂, 钒酸铵材料具有合成方法更简单、比容量相当、循环性能更优越的特点, 分子内氢键的存在使得层状结构更加稳定, 该材料有望成为钒系材料中新的研究热点。

离子液体独特的溶剂性能使它在合成和催化领域得到了广泛的应用。然而, 离子液体的经济问题和可能的环境友好性问题使得人们逐渐把目光投向了离子液体自身的催化性能。人们通过对离子液体结构的修饰设计出了各种具有特定催化性能的功能化离子液体。近年来功能化离子液体在催化碳-杂键形成反应方面有了相当多的应用。本文以形成的碳-杂原子键类型为主线, 综述了功能化离子液体在催化碳-杂键形成反应方面的最新研究进展, 涉及到了酸性离子液体、碱性离子液体、金属有机功能化离子液体、酸碱双功能离子液体、手性离子液体等多种类型的功能化离子液体。

有机电致发光(OLEDs)因其具有驱动电压低、主动发光、亮度高、视角宽、响应快、耐冲击与震动等特点, 在平板显示与照明领域有着广阔的应用前景。磷光有机电致发光二极管(PhOLEDs)由于能够同时利用三重态和单重态激子, 内量子效率从理论上可达到100%,从而克服了传统荧光OLEDs只利用单重态激子时效率25%的限制, 在过去的几十年里受到业内人士的极大关注。但要实现三重态磷光, 通常需要将重金属原子与主体材料进行掺杂, 而重金属配合物的磷光寿命相对较长, 容易引起浓度猝灭和三重态-三重态湮灭, 所以需要找到合适的主体材料与重金属的磷光发射体进行掺杂来减少上述因素的影响从而得到高性能的电致磷光器件。本文综述了近年来国内外蓝色有机电致磷光主体材料的研究状况, 并对空穴传输型、电子传输型和双极传输型的蓝色磷光主体材料按照官能团的不同进行了分类总结和评述, 并对其光物理性质、热学性质、电化学性质及器件性能等作了详细归纳比较, 最后展望了蓝色有机电致磷光主体材料的前景和发展趋势。

共轭聚合物具有电子高度离域的共轭结构及优异的光吸收和发射特性, 在有机电子、化学/生物传感、医学诊断及生物成像等领域具有广泛的应用。特定基团功能化的共轭聚合物含有可特异性识别生物/化学分子的功能基团(如糖基、生物素、羧基、氨基酸、肽段、核酸、抗体、氨基、巯基等),进一步拓宽了共轭聚合物在生物/化学分析领域的应用。本文从功能化基团的不同类别出发, 对近年来共轭聚合物的功能化方法及其在生物/化学分析领域的应用(如蛋白质、病原体、Hg²⁺、Pb²⁺检测)进行了综述, 并对该领域的发展前景进行了展望。

染料敏化太阳电池(DSC)作为一种新型薄膜太阳电池, 因具有价格低廉、高效等特点, 受到各界的广泛关注。电解质作为DSC的主要组成部分, 对电池效率和稳定性等性能有着重要的影响。本文简述了DSC工作原理及DSC用液态、固态及准固态电解质, 从有机溶剂液态电解质和离子液体电解质两个方面, 详细评述了有机小分子胶凝剂在准固态染料敏化太阳电池中的研究进展, 并对其在准固态染料敏化太阳电池中的应用前景进行了展望。

通过高效的反应精确合成功能分子已成为现代化学发展的趋势之一。基于呋喃/马来酰亚胺 (MI) 之间的Diels-Alder(D-A)反应作为一种高效的和高选择性的点击反应, 克服了铜催化的叠氮/炔之间的1,3-偶极环化加成(CuAAC)反应中引起的金属污染等缺点, 为生物医药载体、功能性材料的制备提供更可行的途径。同时, 呋喃/MI 之间的D-A反应具备原料易得、反应条件温和及易发生retro D-A(rD-A)反应等优点, 在制备响应性材料领域备受关注。本文综述了近年基于呋喃/MI的可逆D-A反应在响应性聚合物合成、智能材料、生物分子及表面修饰等方面的应用, 并展望了D-A反应的发展前景。

近年来, 由于智能水凝胶在药物的控制释放、基因传送、组织工程等领域的应用前景诱人, 研究者对智能水凝胶的研究十分活跃。合成类水凝胶常用的单体有丙烯酸及其衍生物、丙烯酰胺及其衍生物等, 合成水凝胶具有较好的稳定性, 但其生物降解性和生物相容性较差。天然类水凝胶的原料主要有壳聚糖、海藻酸钠、纤维素、淀粉等。由于这些天然多糖具有较好的生物相容性和生物降解性, 同时价廉易得, 因此, 天然类水凝胶在药物控制释放领域更具有优势。海藻酸钠是β-D -甘露糖醛酸(β-D -mannuronic, M)和α-L -古洛糖醛酸(α-L -guluronic, G)按照(1→4)糖苷键连接而成的线型聚合物, 每个糖醛酸单元上含有一个羧基, 因此, 海藻酸钠在中性或碱性条件下呈现聚阴离子电解质的性质。本文综述了海藻酸钠水凝胶的制备方法, 包括物理交联法、化学交联法、酶交联法、互穿聚合物网络等;概述了海藻酸钠水凝胶在药物释放中的应用, 包括口服给药、皮下给药、黏膜给药、肺部给药、经皮给药等;最后讨论了海藻酸钠水凝胶在研究与应用中存在的问题。

两性离子聚合物因独特的链结构, 使其具有卓越的化学性能、良好的热稳定性与水化性能, 尤其是具有 “反聚电解质效应溶液行为”这一特点, 近年来引起了广泛关注。因大多数两性离子聚合物链内引入了-OH,-COOH,-SO₃H等亲水基团, 使其具有抗蛋白质污染、抗细菌黏附及抗凝血等性能。迄今为止, 人们已合成了很多新型的、功能化的两性离子聚合物并将其应用于石油工业、生物医用材料、药物合成和污水处理等各个领域。本文主要对两性离子聚合物的结构、性质、合成方法、应用、最新研究成果及发展前景等作了简单的概述和分析, 并对它的合成方法和应用作了主要介绍, 以期对两性离子聚合物的研究和发展有所借鉴。

表面增强拉曼光谱(SERS)作为一种快速、灵敏的检测方法, 在很多领域有着广泛的应用前景。随着SERS技术的发展, SERS研究工作不再限于物质的定性检测, 更多地定位于样品中一种或多种成分的定量分析。本文详细介绍了三类SERS增强基底的制备, 包括传统固相基底、金属胶体溶液和基于纳米制造的等离子体共振纳米结构以及它们在定量分析中的优缺点;从分子取向、激发波长、内标(internal standard)和数据分析4个方面论述如何提高SERS定量分析时的灵敏度和可靠性。本文综述了SERS在定量分析中的应用, 简要分析其存在的问题并对其未来的发展进行展望。

微波波谱法是一种高灵敏度、高分辨率的研究分子系统内部动力学及超精细结构的方法, 能解决许多其他方法难以解决的化学与物理领域具有挑战性的难题。本文综述了微波波谱法研究水分子与有机或生物分子形成分子配合物的内部动力学过程, 详细讨论了不同类型的有机或生物分子与水分子形成的分子配合物, 介绍了水在分子配合物中作为质子给体和质子受体的动力学, 形成分子配合物后水分子和配体分子的隧道运动、结构和构象变化等动力学过程, 并讨论了分子配合物中水分子和有机或生物分子的内部运动、相互作用键的强度、对称性影响隧道动力学特性。最后, 展望了微波波谱法的发展方向。

肿瘤靶向纳米递药系统是指利用肿瘤组织特殊的生理病理特点, 由纳米载体包载肿瘤诊疗药物构建而成的对肿瘤组织具有靶向定位功能的药物递送系统。多肽介导的肿瘤靶向纳米递药系统是肿瘤靶向递药领域较新的一个研究方向, 本文综述了该研究方向的四个重要发展历程--单功能靶向、双功能靶向、肿瘤穿透和环境响应型靶向纳米递药系统, 并介绍了各类递药系统的设计原理和典型研究案例。此外, 对目前多肽介导的纳米递药系统存在的优势与不足进行了分析。最后, 针对当前主动靶向肿瘤递药系统存在的研究困境, 提出了一种新型肿瘤靶向递药策略--“系统性靶向”策略。随着相关学科和多学科交叉的发展, 多肽介导的肿瘤靶向纳米递药系统将在肿瘤治疗中扮演更为重要的角色。