以大环多胺为亲水部分构建的脂质体可以有效用于核酸转染。大环多胺中带正电荷的氮原子可通过静电吸引和氢键等方式与核酸(DNA/RNA)结合。当前用于构建脂质体并进行核酸转染的大环多胺主要涉及到1, 4, 7-三氮杂环壬烷 (tacn)、1, 4, 7, 10-四氮杂环十二烷 (cyclen)、1, 4, 8, 11-四氮杂环十四烷 (cyclam)等类型,其中基于cyclen的脂质体研究较多。亲水的大环多胺头部、疏水基团尾部及连接基团的结构对脂质体的转染效率有很大影响。一些大环多胺的金属配合物除了可以作为基因转染载体,在标记、示踪等方面也有特殊作用。本文综述了基于大环多胺的两亲性分子在核酸载体方面的应用,对其构效关系进行了讨论,并对相关领域的发展做了展望。

异相Fenton催化氧化技术是一种非常有效的处理难生物降解有机污染物的方法,它可以在温和的条件下实现反应。作为均相Fenton的发展,异相Fenton具有容易分离并再利用和更宽的适用范围等优点。该文主要综述了常见的含铁物质作为异相Fenton催化剂降解有机污染物的发展,这些催化剂包括零价铁、氧化铁、羟基氧化铁、水铁矿和其他铁化合物等。全面介绍了Fenton反应的不同机理,包括自由基机理和高价铁机理。重点讨论了提高异相Fenton催化剂活性的发展,并指出催化剂的效率受其表面氧化态、比表面积、过渡金属掺杂种类和晶相等许多因素的影响。概述了提高异相Fenton催化剂催化效率的不同方法,包括减小催化剂尺寸到纳米尺度、将催化剂负载于高比表面积载体上、引入过渡金属(如Ti、Co、Mn、Cr和V)到催化剂结构中。另外,一类新颖的异相Fenton催化剂铁氧体受到特别的关注,这是由于它高的催化活性和稳定性。最后,对异相Fenton催化氧化技术的发展进行了展望。我们认为理想的异相Fenton催化剂要具有高的催化活性和H₂O₂利用率、良好的稳定性、宽pH应用范围和易于回收利用等特点。

原油是最复杂的化学体系之一,人们对原油这种复杂的胶态分散体及其稳定性的研究兴趣与日俱增,尤其是与石油稳定性密切相关的沥青质超分子聚集体。但人们对形成沥青质超分子聚集体的主要作用力长期以来颇有争议。本文重点介绍了石油组分及其模型化合物在溶液中形成超分子聚集体的超分子化学作用研究进展。通过实验方法和理论计算证明沥青质聚集体是沥青质分子间通过氢键、π-π堆积、偶极-偶极相互作用等多种分子间弱相互作用力协同作用形成的热力学稳定结构;合成具有沥青质结构特点的纯化合物,研究它们在溶液中的行为,是提高对沥青质在液态相中自缔合行为认识的有效方法;结合现阶段的研究状况,对石油组分模型化合物的超分子化学作用研究的发展前景进行了展望。

手性组装材料作为一种新型功能复合材料,已经引起众多科学研究领域的广泛关注,尤其是其在对映体分离方面的潜在应用成为当前的研究热点。本文首先从手性来源角度对手性组装材料的构建机制进行了分类探讨,包括手性诱导、手性放大、手性传递和手性转录4个主要途径,其中具有手性的多孔金属有机骨架、纳米笼是基于手性诱导和手性传递机制构建的组装材料,手性凝胶的形成是基于手性放大机制,而手性转录机制主要用于手性多孔无机材料、螺旋纳米结构的构建。其次,介绍了手性组装材料的对映体识别功能,主要针对金属有机骨架化合物 (MOFs)、手性凝胶和纳米笼三类手性组装材料在对映体分离中的应用进行了综述。阐述了天然生物大分子DNA的手性自组装特性及其对对映体的立体选择性识别功能, 并介绍了DNA螺旋组装结构在手性等离子材料、非对称催化剂设计等方面的应用。最后,归纳了金属有机骨架化合物、手性凝胶、纳米笼和DNA等手性组装材料各自的优势,并对DNA在手性拆分领域的应用前景进行了展望。

有机自由基电池(ORB)是利用稳定的有机自由基聚合物作为电极活性材料的一类新型可充电电池,具有快速充电速度和良好的循环稳定性。此外,有机自由基聚合物还可制成薄膜电池。ORB不含有毒的重金属,其充放电依赖于有机自由基如氮氧自由基的氧化和还原反应,不同于锂离子电池依靠锂离子的脱嵌和嵌入。ORB为环境友好型电池,可作为笔记本电脑、智能卡、传感器和无线电频率识别标签等设备的潜在电源。本文综述了ORB的构成、特征、充放电机理以及研究进展,分析了高性能有机自由基电池的开发动态,包括通过自由基聚合物的多阶充放电特点成倍增加电池的放电容量,通过电极材料的纳米掺杂提高电池的循环稳定性,并指出了高放电容量有机自由基聚合物的设计原理、ORB的发展趋势和潜在应用领域。

本文简述了掺氮石墨烯的优异特性,并对掺氮石墨烯的合成方法、表征技术及应用进行了评述。其中,掺氮石墨烯的合成方法主要包括化学气相沉积法、氨源热解、氮等离子放电法、电弧放电、氨电热反应法、溶剂热法和含氮前驱体转换法等。掺氮石墨烯的表征技术主要包括XPS、Raman、TEM、SEM和AFM等测试分析技术。介绍了掺氮石墨烯在新能源材料领域的最新应用,特别是作为锂离子电池、锂空电池电极、超级电容器以及燃料电池氧还原催化剂等关键材料的应用。最后,对掺氮石墨烯研究过程中可能存在的一些科学问题进行了简评。

硝基苯并呋咱(NBD)作为一种通常从4-氯-7-硝基-苯并呋咱衍生化的荧光团,在荧光分析中具有简便、高效、灵敏度高以及检测限低等显著优点,已广泛应用于化学、生物、医药和环境等诸多研究领域。基于NBD的荧光探针是检测和识别重要的无机/有机小分子化合物、酶和蛋白质的研究热点之一。本文综述了近年来NBD作为荧光团在重金属离子(Zn²⁺, Cu²⁺ 和 Hg²⁺)、活性氧、DNA、细胞膜、小分子化合物(硫酚、糖类、金刚烷/胆酸、氟甲沙明/埃博霉素、双酚A、多胺、TNT和PPi)、酶和蛋白质等检测领域的新进展。在不久的将来,设计合成结构更加精巧的NBD探针分子仍将是荧光检测和生物成像领域的主要发展趋势之一。这些新颖的NBD探针分子的应用将为全面深入探索与理解复杂的生命过程提供强有力的研究工具。

离子液体具备不可燃性、低挥发性、良好的溶解性能、可设计性和可重复使用性等特点,因此作为催化剂、促进剂或反应介质被广泛应用于有机合成领域中。本文从不同类型的离子液体角度,分别介绍了近年来酸性、碱性和手性功能离子液体在Michael加成反应中的应用研究,并对功能离子液体的结构特点、催化活性以及可能的催化反应机理方面展开了详细的评述。

将自然界资源丰富但化学性质上极其惰性的氮气分子在温和条件下转化为氨及其他含氮化合物,具有非常重要的意义。过渡金属络合物引发氮分子的活化及官能化已成为现代工业固氮的一大研究热点。本文回顾了氮分子与双核过渡金属络合物结合的键型模式,总结了影响氮分子活化的诸多因素如配体调变效应、金属调变效应等,对双核过渡金属络合物引发的双氮裂解、双氮官能化及CO/CO₂协助双氮活化官能化等反应的实验与理论研究现状和进展进行了简要综述,并对未来过渡金属络合物在氮分子固定的应用发展作了展望。

许多含有糖基和胍基官能团的天然的及合成的化合物,都具有很强的生物活性,近年来引起研究者的极大兴趣。随着具有高活性的含有糖基和胍基天然产物不断被发现,糖基胍类化合物的合成方法也在不断地改进,包括嗜硫剂以及新型胍基化试剂的使用,使糖基胍类化合物的合成变得更加高效。本文对天然的及合成的糖基胍基化合物的结构及合成方法及其应用进行了较全面的阐述,并对该领域的发展方向提出了我们的看法。

以氧、硫、硅、氮、磷等杂原子取代芴中sp³杂化的碳原子所形成的杂芴,不仅可以通过杂原子和π共轭体系间的相互作用有效地调控材料的电子结构,而且可以影响芴不同位置的修饰,从而得到了广泛关注。本文详细分析了1,8-位修饰杂芴的分子结构特点和光电特性,根据不同的杂原子分类论述了相关材料的合成方法和原理,综述了1,8-位修饰杂芴类材料在磷光主体材料、电致发光材料、太阳能电池材料以及有机配体材料等方面的应用进展,展望了其在有机光电材料方面的应用前景和发展趋势。

溶剂浮选是一种被气泡传质效应强化的液-液萃取技术,具有高分离效率、高富集系数、传质温和、低有机溶剂消耗、操作简单等优点,广泛应用于仪器分析的样品前处理、水体中有机污染物的分离富集、天然产物中活性物质分离等领域。本文比较全面地综述了溶剂浮选技术的通用模式、分离参数、应用现状和理论研究进展;在此基础上,重点介绍了近些年溶剂浮选领域出现的一些新分离模式和应用领域:新的分离模式主要是“双水相浮选”和“气浮络合萃取”,新的应用领域主要是样品前处理技术的新应用以及对天然产物提取液中活性物质的分离富集。

近些年来癌症发病率不断攀升,引起了人们的普遍关注。由于传统诊疗方法存在弊端,因此开发新型的针对肿瘤组织的多功能的纳米颗粒(如金纳米颗粒、脂质体、聚合物、DNA等)药物输送系统越来越重要。基于生物体的EPR效应或经过表面修饰功能化后,纳米颗粒输送系统可被动或主动靶向到达肿瘤组织,并通过控制温度、pH、超声、光以及酶等激发条件在肿瘤区域实现可控释放。本文简单介绍了肿瘤治疗中常用的具有靶向性、可控释放的纳米颗粒载药系统,系统地描述了纳米颗粒在药物输送系统的最新研究进展,并对今后的发展方向作了展望。

纳米技术的快速发展和广泛应用前景,引起了人们对纳米生物效应和安全性问题的普遍关注。为保证纳米技术的健康持续发展,纳米颗粒与生物体的相互作用以及产生的生物学效应不容忽视。为充分了解纳米颗粒物产生的生物学效应,阐明纳米颗粒如何进入生物体以及与生物体相互作用的分子过程至关重要。在总结国内外相关研究的基础上,本文介绍了纳米颗粒进入机体的主要途径,并系统综述了纳米颗粒与蛋白质分子的相互作用及其表征方法,以及纳米颗粒与蛋白质相互作用对蛋白质结构功能和纳米颗粒生物效应的影响。

金属铝是一种很高的能量载体, 是开发电池的理想电极材料。由于铝在二次电池中的应用体系主要集中在高温熔盐铝二次电池,其熔盐电解质需要高温,对环境要求苛刻,成本较高难于维护,限制了铝二次电池的发展。近年来,室温离子液体作为二次电池的电解液的研究,使得室温铝二次电池的开发与应用成为可能,人们开始研究基于离子液体电解液的室温有机熔盐二次电池,采用铝或者嵌铝化合物作为电极材料,离子液体作为电解液,与传统的二次电池相比具有很多优点。本文介绍了近年来室温铝二次电池相关的研究和应用新进展,包括金属铝负极的优化和铝枝晶的抑制,可嵌脱铝负极材料的设计,可用于铝二次电池的过渡金属氧化物和导电聚合物正极材料及其性能,以及电解液的要求和离子液体作电解液的优势,并指出了可能存在的问题以及相应的解决办法。

随着锂离子电池向高比能量方向发展,传统的石墨负极材料将逐渐被合金、金属氧化物等高比容量负极材料所取代。高比容量负极材料在循环过程中易产生较大的体积变化,从而导致电极循环性能衰退,限制了其实际应用。除从材料本身入手外,变换粘结剂是改善高比容量负极材料电化学性能的有效途径。本文对近十年来锂离子电池高比容量负极用粘结剂的发展进行了总结。对聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂进行改性处理,提高其黏弹性,可以显著改善电极的电化学性能。与PVDF相比,水性羧甲基纤维素(CMC)粘结剂可以明显提高Si基电极的电化学性能。CMC用作高比容量负极材料粘结剂明显优于PVDF的原因包括其利于电极浆料分散、与电解液不反应以及能够与活性物质之间形成化学键(共价键或氢键)等。同时, CMC本身的结构参数(分子量、取代度、阳离子)、CMC加入量、浆料pH值及电极孔隙率均对CMC电极的性能具有重要影响。聚丙烯酸(PAA)及海藻酸钠粘结剂由于含有更多的羧基(-COOH)基团,对高比容量负极材料具有更好的效果。其他新型粘结剂在高比容量负极性能的提升方面也具有较大潜力。