随着纳米科学的迅速发展，越来越多的微粒材料被设计和制备出来，并应用于生物医学领域，取得了令人瞩目的进展和成就。近年来，我们课题组发展了一系列具备可控表面化学与结构、特定刺激响应性能和可控装载与释放性能的微粒材料，尤其是基于层层自组装的中空微胶囊。同时，我们也致力于研究微粒材料与细胞的相互作用，阐明其物理化学性质对细胞内吞和细胞功能的影响。通过这些研究，我们希望进一步建立功能性微粒材料的生物学功能优化的规律，推动其在生物医学领域的应用。

三氟甲基芳基硫醚由于具有高疏水性和亲脂性,在医药、农用化学品及材料科学中有着重要的应用。合成含三氟甲硫基的芳香化合物已成为有机氟化学领域的研究热点之一。本文从间接法和直接法两方面综述了向分子中引入三氟甲硫基的相关研究,包括新的三氟甲硫基化试剂以及新的合成方法在制备三氟甲基芳基硫醚中的应用,最后讨论了这些方法存在的问题,并为探索新型的、更加经济的三氟甲硫基化反应提供参考。

与传统的发光分子相比,具有聚集诱导发光(AIE)性质的分子,在聚集态或固态条件下,由于独特的分子结构和聚集态结构,表现出显著增强的荧光发射,因而在光电器件、生物化学检测等领域展现出广阔的应用前景。本文总结了二苯乙烯基蒽(DSA)及其衍生物的AIE性质,分析了DSA类分子AIE现象的机理,如分子内转动受限、扭曲的分子结构及分子间聚集结构等,同时介绍了此类分子在固态发光、刺激-响应材料,以及生物检测和生物成像等方面的应用。

有机电致发光器件因驱动电压低、亮度和效率高等优点,已经成为最具潜力的平板显示技术。自以8-羟基喹啉铝为发光材料制备双层有机电致发光器件开始,科研人员在发光材料设计合成方面做了大量工作并取得了重大研究进展。在小分子荧光材料中,8-羟基喹啉及其衍生物为配体的有机金属配合物因合成方法简单、发光效率和亮度高、成膜性好等优点而被广泛应用。本文简述了有机电致发光器件的优点、结构及工作原理,重点介绍了基于8-羟基喹啉及其衍生物为配体的有机小分子电致发光材料的研究现状。从分子设计的角度出发,旨在总结8-羟基喹啉及其衍生物为配体的有机小分子电致发光材料对有机电致发光器件性能的影响,包括:以8-羟基喹啉为单一配体的有机金属配合物展示了良好的电子传输能力、亮度高且可作为基质材料等卓越的特性;通过对8-羟基喹啉的苯氧环或吡啶环进行修饰可以调节电致发光颜色;混合配体的使用可以增加玻璃化温度、改善薄膜形貌进而提高器件的效率和稳定性。最后,对该领域存在的问题和有机电致发光材料的应用前景作了评述。

近年来,全钒氧化还原液流电池(VRFB)作为一种新型的储能电池备受关注。作为VRFB的核心材料,电解液的制备及优化一直都是研究的热点。高浓度和高稳定性电解液的制备是钒电池的关键技术之一。电解液性能的提高有助于加速VRFB的商业化进程。本文综述了VRFB电解液的研究进展,重点介绍了电解液的制备方法和影响电解液稳定性的因素,简述了电解液中钒离子浓度的分析方法和钒离子的存在形式,最后对电解液的进一步研究和应用前景进行了展望。

多孔氮化硼材料是一种新型多孔非氧化物材料,具有高比表面积、可调孔径、良好的化学惰性和热稳定性等特点,在催化、储氢、气体吸附和分离等领域具有巨大的应用潜力,是材料领域研究热点之一。依孔径的不同,多孔氮化硼材料被分为微孔氮化硼、介孔氮化硼、大孔氮化硼和多级孔氮化硼。本文综述了微孔、介孔、大孔及多级孔等类型氮化硼材料的研究进展。重点介绍了不同类型氮化硼材料的制备和性能,并分析了各种制备方法的优缺点,最后探讨了多孔氮化硼材料的发展前景。

作为一种新型的清洁能源,氢能在日益严峻的能源危机中越来越重要。纳米储氢合金因其优异的性能,被认为是下一代重要的储氢材料。本文介绍了储氢合金的原理、储氢合金的动力学和热力学以及各种储氢材料性能。基于储氢合金的最新研究进展,本文综述了提高纳米合金储氢性能的措施、纳米储氢合金的制备方法及其优缺点,进一步探讨了影响纳米合金储氢性能的因素,对储氢合金的进一步发展进行了展望。

多金属氧酸盐具有独特的结构特征及优良的理化性能,已引起国内外科技工作者极大的兴趣与关注,特别是多金属氧酸盐作为抗癌化疗药物的研究,更成为本领域科学研究的前沿之一。本文综述了多金属氧酸盐作为抗癌生物活性药物的国内外研究进展, 其内容主要包括多金属氧酸盐抗癌作用依据,同多、杂多金属氧酸盐不同结构类型的体外抗癌作用、体内抗癌作用及其抗癌作用机制等,提出了多金属氧酸盐抗癌研究应重点解决的几个问题,为进一步研究多金属氧酸盐抗癌药物活性提供了参考。

二芳基碘鎓盐属于有机高价碘化合物,具有无毒、反应条件温和以及良好的选择性等优点,在有机合成中具有重要地位,受到广大化学工作者的关注。近年来,利用二芳基碘鎓盐在金属催化下进行的芳基化反应为一些难以合成的杂环化合物的合成提供了简便、高效的方法;同时,二芳基碘鎓盐在无催化剂下进行的芳基化反应,为C-C偶联反应开辟了新的绿色合成路线。本文综述了近年来二芳基碘鎓盐在有机合成中促进芳基化反应的最新进展,着重介绍了利用二芳基碘鎓盐作为芳基化试剂与有机金属试剂、烯烃和炔烃类以及杂环化合物进行芳基化反应的研究;总结了二芳基碘鎓盐与杂环化合物反应中钯催化和铜催化下芳基化反应的机理,最后对二芳基碘鎓盐在今后有机合成中的应用作出了展望。

1,1-二溴-2-取代苯基乙烯是一种重要的有机合成中间体,该类化合物可以以芳醛为原料,通过Corey-Fuch法简便制备,并广泛应用于多取代烯烃、(E)-1-溴-2-取代苯基乙烯、芳炔、1,3-二炔 (多炔)、芳炔溴化物和炔胺等化合物的合成。1,1-二溴-2-取代苯基乙烯中的 (E)-Br和 (Z)-Br存在明显的反应活性差异,因而适合于设计各种串联反应路线。近年来,利用其 (E)-Br参与的Stille反应, Heck反应, Suzuki-Miyaura反应, Buchwald-Hartwig等各种偶联反应以及 (Z)-Br和取代苯基邻位各种活性反应基团之间的环化反应,以1,1-二溴-2-取代苯基乙烯衍生物为底物合成了异香豆素类、茚类、吲哚类、异吲哚类、苯并噻吩和苯并呋喃类等多种具有重要生理活性或有合成价值的稠 (杂)环化合物。本文从合成的化合物类别角度出发,对该领域近年来的研究进展进行了回顾和展望。

四氢呋喃的氧化是一类重要的有机氧化反应,有关四氢呋喃的氧化研究将对其他有机物α位C-H的选择性活化提供借鉴和理论依据,同时四氢呋喃是一类重要的有机化工原料及精细化工原料,因此,四氢呋喃氧化反应的研究对有机合成和工业生产应用都有重要的意义。本文就近年来四氢呋喃氧化的研究进行了阐述,重点介绍了以氧气和过氧化氢为氧源催化氧化四氢呋喃的研究,概述了电化学方法以及其他方法在催化氧化四氢呋喃方面的研究进展,对一些重要的催化氧化方法可能的反应机理进行了讨论,并依据近年来有关四氢呋喃氧化研究的发展趋势,对今后的研究热点进行了展望。

作为导电共轭聚合物中的一个典型代表,聚(3-烷基噻吩) (poly(3-alkylthiophene), P3AT) 因其良好的光电性能,已广泛应用于有机光电子领域,如有机场效应晶体管、有机发光二极管和有机聚合物太阳能电池等。P3AT的合成制备方法也成为导电共轭聚合物合成方法的方向标,其发展的历史进程代表了共轭聚合物合成方法的共同历程。本文简要介绍了P3AT的发展历史、分子构效关系及其在有机光电器件上的应用,并按合成方法的不同分类,详细介绍了P3AT的各类合成方法,包括:McCullough 法、Rieke法、格氏置换合成法、Suzuki反应、Still反应、C-H活化直接偶联等,总结比较了各种方法的反应机理及其优缺点,以期为读者展示出导电共轭聚合物合成方法发展变化的整体过程,并对其发展方向提出了展望。

基于主客体识别的汞离子比色、荧光传感器由于使用方法简单、灵敏度高、不需要昂贵仪器等优势,受到了越来越多的关注。本文综述了近年来汞离子比色和荧光传感器的研究进展。本文根据作用机理将汞离子比色、荧光传感器分成三类,即通过特殊反应识别汞离子的传感器,通过配位作用识别汞离子的传感器以及基于纳米材料的汞离子传感器。其中通过特殊反应识别的传感器根据具体反应类型又可分成汞离子诱导的罗丹明上的内酰胺环开环型、汞离子与含硫(硒)的受体发生脱硫(硒)反应使受体氧化或关环型、汞离子与受体发生加汞化反应型和汞离子使受体发生汞离子催化的化学反应型这四类。本文对这些类型的汞离子传感器从设计原理、识别性能和机理等方面进行了介绍,并展望了该领域的研究方向。

化学发光的基础理论和分析应用已经有多年的研究历史,但化学发光的研究多局限于分子和离子水平。纳米粒子由于其量子尺寸效应、表面能高以及比表面积大,因而常作为氧化还原反应的催化剂来放大反应信号。近年来,纳米粒子直接或者间接参与的化学发光拓展了化学发光的理论和应用研究范畴,己发现纳米粒子能够作为催化剂、还原剂、微尺度反应平台和能量接受体等参与化学发光反应。本文详细介绍了纳米粒子参与的鲁米诺化学发光体系,并重点评述了部分纳米粒子参与的鲁米诺化学发光与高效液相色谱、毛细管电泳等分离技术联用实例。纳米粒子作为一种新型化学发光响应单元,可提高鲁米诺化学发光反应的效率,对开发新的鲁米诺化学发光反应体系具有重要意义,已有关于金、铂、银、合金、半导体、磁性等纳米粒子参与的鲁米诺化学发光报道。除应用于环境、药品及食品等分析领域外,其在免疫分析方面也表现出巨大的应用潜力。最后,提出了纳米粒子参与鲁米诺化学发光体系研究目前存在的问题,并对其未来的发展方向进行了展望。

固定化酶微反应器是将生物分子固定技术与生化微反应相结合制备的一种固定化催化装置。这种微型化的反应系统由于兼具固定化酶的特异性催化、可重复利用及微分析的低消耗、易分离等优点,在生命科学如蛋白质组学、酶抑制剂的筛选、生物催化等领域具有非常重要的作用。固定化酶微反应器的性能与其制作方法关系密切。本文着重从酶与固定化载体结合方式的角度,对近年来固定化酶微反应器的各种制备方法和应用进行了较为详细的评述。重点讨论了各种方法的优缺点和最新的发展情况,并对其发展前景进行了展望。

三磷酸腺苷结合盒式(ATP binding cassete, ABC)转运体是一类与生物体的生理过程和疾病密切相关的膜蛋白,它们利用水解ATP释放的能量实现底物的跨膜转运。虽然研究者已对ABC转运体进行了广泛而深入的研究,但是由于ABC转运体结构的复杂性,导致许多实验技术在ABC转运体的研究中受到较大限制。分子模拟技术可以弥补实验技术的不足,已成为不可或缺的研究工具。本文综述了近年来分子模拟技术同源模建、分子对接和分子动力学模拟在ABC转运体的三维结构模建,底物结合位点确定以及构象转换分子机理的解析等研究领域的最新进展。最后总结了分子模拟技术在ABC转运体研究中所遇到的挑战和拟解决办法。

高级氧化技术是当今水处理技术领域研究的热点,Fenton试剂因操作简单、反应条件温和及氧化效率高等优势而备受关注。铁氧化物催化类Fenton反应能有效地解决催化剂回收利用难等问题,并且能够在较为广泛的pH范围内使用,从而成为Fenton氧化领域一个新的研究方向,但反应过程和机制往往更为复杂。本文评述了铁氧化物催化类Fenton反应中可能存在的多种机理,主要是羟基自由基理论、氧空位机理和高价态铁络合物机制。类Fenton反应速率的限速步骤是Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环过程,从提高反应速率的机理出发,本文探讨了类Fenton反应中铁氧化物催化剂的制备和发展,催化剂中多种价态的铁元素,通过相互间发生电子转移以加速Fe(Ⅱ)的再生,提高反应效率。铁氧化物掺杂过渡金属能显著提高催化H₂O₂有效分解的活性。阐明了多金属掺杂铁氧化物中多金属组分的催化机制和铁氧化物结构形态对反应性能的影响。研究表明催化剂中铁的结构形态、催化剂比表面积、催化剂与H₂O₂之间电子转移速率等都是决定催化剂性能的重要因素。最后讨论了继续研究方向,为开展非均相类Fenton反应提供参考。

高温共电解(high temperature co-electrolysis,HTCE)H₂O和CO₂技术是一种很有前景的清洁燃料制备和CO₂减排新技术。该技术可利用可再生能源或核能提供的电能和高温热,通过高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell, SOEC)将H₂O和CO₂共电解生产合成气(H₂+CO),再将制备的合成气用于生产各种液态碳氢燃料。本文详细介绍了利用高温固体氧化物电解池共电解H₂O和CO₂制备合成燃料的基本原理、发展历程和目前世界各国的研究进展,对该技术的优势和特点进行了分析,并对该技术在关键材料、反应机理等方面存在的问题进行了总结和讨论,最后对其在新能源技术领域的应用前景作了展望。