有机光敏二极管具有功能材料种类丰富、光敏波长可调控、成本低和可在柔性基底上制备等优点,在图像传感、免疫探测、光学通信等方面有着重要的应用前景.本文对近年来引起广泛关注的一些有机光敏二极管材料进行了归纳,探讨了它们在对不同波长敏感的光敏器件中的特性,总结了有机光敏二极管的结构优化、界面修饰和界面传输机理及其内部光强分布的相关研究,并介绍了一些基于有机光敏二极管的光电功能器件实际应用.最后,对有机光敏二极管未来的发展方向和应用前景进行了展望.

机械互锁的轮烷型分子梭在分子机器化学领域具有重要的位置,可通过"积小为大"的方法在分子水平进行新材料的自组装.在外界的刺激下,大环分子可以在轴分子的不同识别位点间或态间往复穿梭,从而引起体系物理或化学性质的交替变化,这种变化又构成了一类基本的机械开关,可以用来执行特定的功能,在分子开关、信息储存和处理等领域具有潜在的应用前景,是超分子化学领域的研究热点.本文以[2]轮烷型分子梭的驱动力(外部刺激)为主线,分别从酸碱驱动、离子配位作用驱动和溶剂极性改变引起的疏水驱动等角度,综述了近年来化学驱动的[2]轮烷型分子梭在合成和应用方面的最新研究进展,同时介绍了其他力(如热力学参数熵、互锁体系中修饰基团尺寸大小、外加化学氧化剂或还原剂、得失电子引起的电化学氧化还原以及紫外-可见光照射诱发的偶氮苯顺反光异构化等方式)驱动的轮烷型分子梭的进展,最后对化学驱动的[2]轮烷型分子梭的未来发展趋势进行了展望.

锂离子负极材料Li₄Ti₅O₁₂具有资源与性能等方面的优势,正在成为新一代储能和动力领域的研究重点.本文综述了掺杂离子在晶格中所处的不同取代位置及本身性质对Li₄Ti₅O₁₂结构和性能的影响.取代Li的位于四面体(8a)位置的掺杂元素阻碍锂离子的扩散;取代Li的位于八面体(16d)位置的掺杂元素会影响Li离子在晶格中的分布;取代Ti的位于八面体(16d)位置的掺杂元素会影响Li₄Ti₅O₁₂的结构稳定性;取代O的位于八面体(32e)位置的掺杂元素会影响Li₄Ti₅O₁₂的导电性.一定条件下在Li₄Ti₅O₁₂中掺入高价态的元素取代Li⁺、Ti⁴⁺、O^2-,均能提高Li₄Ti₅O₁₂电子导电能力.掺杂元素各异的能带结构和氧化还原行为会影响Li₄Ti₅O₁₂的电化学反应过程.掺杂元素的离子半径和最终能够进入晶格的数量会改变Li₄Ti₅O₁₂的晶格常数和微观组织形貌.

多级孔结构碳材料具有结构多样、比表面积高、孔体积大和化学稳定性好等性质,不同尺度的孔道能协同发挥各自的传质优势,在吸附和分离、化学化工、靶向给药和能源储存等方面有独特表现并得到了广泛应用.近年来,国内外将聚氨酯海绵与其他尺度的模板剂相结合制备了许多不同结构的多级孔状碳质材料并应用到不同的领域.本文从多级孔碳材料的制备、结构和应用等角度综述了相关研究工作,并指出合成石墨化、各级孔道合理分配、孔壁薄和机械强度好的多级孔结构的碳材料仍面临诸多问题.

纳米银(Ag NPs)由于其独特的物理、化学和生物学特性备受研究人员的关注.纳米银应用性能除了受到粒子尺寸、分布、纯度等因素影响,还与纳米银的形状密切相关.纳米银的形状对纳米银的抗菌性能、光学性能以及聚合物纳米银复合材料的综合性能都会产生重要影响.纳米银的形状控制合成可以进一步发挥聚合物纳米银复合材料的性能潜力.因此,不断发展纳米银新的合成方法,研究纳米银形状控制的机理就显得尤为重要.本文综述了纳米银合成方法和不同形状纳米银的最新研究进展,合成方法重点介绍了辐射法、激光烧蚀法、电化学法、光化学法和生物合成法,评述了这些方法的优缺点;同时从模板法、动力学、热力学以及氧化刻蚀4个方面介绍了纳米银形状控制的机理.介绍了聚合物纳米银复合材料的研究进展.

手性环氧化合物是有机合成的重要中间体,由于三元杂环的张力使其很容易与各种亲核试剂作用,通过官能团转化反应,可以从环氧化物制备一系列不同结构的手性化合物.烯烃的不对称环氧化反应可以使潜手性的烯烃转化为带有手性碳的环氧化合物,在医药、农药、香料等精细化学品的合成上具有非常重要的意义.非官能化烯烃经手性催化剂诱导的不对称环氧化反应是获得光学纯手性化合物的有效方法.这些手性催化剂包括生物酶、金属卟啉、金属Salen配合物以及有机小分子催化剂.本文综述了这几种催化剂催化的非官能化烯烃不对称催化环氧化反应近几年的研究进展,介绍了催化剂的催化机理,并就其发展趋势提出了构想.

导电聚合物(conducting polymers,CPs)是一类与金属具有相似的电、磁和光学特性的有机聚合物,电刺激会引起其氧化-还原状态的改变,从而导致CPs的电荷量、掺杂水平、导电性以及体积发生变化.利用CPs的这些特性,可将其用于药物、蛋白质以及基因等的传递和可控释放.通过对CPs基体进行化学物理修饰,可以扩大CPs基体的载药品种、提高载药量以及优化药物控释手段.本文简要介绍了CPs的性能和制备方法,对CPs基药物传递体系的药物担载和释放机理进行了详细的讨论,并归纳总结了近年来国内外以CPs为基体的药物传递体系的研究进展,最后对CPs基药物传递体系所面临的问题和未来发展进行了总结和展望.

DNA甲基化是目前研究最多的DNA表观遗传修饰之一.大量研究表明,DNA甲基化会引起DNA结构、稳定性以及DNA与蛋白质相互作用方式的改变,从而影响基因表达,进而引起多种神经退行性疾病、免疫系统疾病甚至癌症.因此,发展简易、灵敏、准确、可靠的方法进行DNA甲基化的分析是至关重要的.本文简单介绍了DNA甲基化的分析方法,重点综述了DNA甲基化的电化学分析方法,并对DNA甲基化的研究前景进行了展望.

端粒酶是一种逆转录酶,能够维持端粒的长度和活性,从而防止染色体末端降解或融合,维持染色体稳定.大多数正常体细胞中端粒酶活性被抑制,端粒长度随着细胞持续分裂逐渐缩短;而在大多数癌细胞中端粒酶都表现出活性,端粒的长度和结构得以维持,癌细胞永生化.由此可见端粒酶是一种重要的癌症标志物,可作为癌症诊断依据和治疗靶点.然而,端粒酶结构复杂且数量少,难以从微量全酶复合物中分离出足量端粒酶用于分析,这为传统方法研究端粒酶带来极大困难.随着单分子荧光技术的发展,荧光共振能量转移、荧光双色同步响应等技术已被应用于端粒酶的研究,打破了传统方法检测端粒酶的各种局限.本文主要综述了单分子荧光技术的发展,端粒、端粒酶与癌症及其研究进展,并对单分子荧光技术在端粒酶研究中的应用及其发展趋势进行了总结和展望.

木质素是生物质中碳资源密度最高的组分.木质素到高品质液体燃料的转化主要通过其解聚的单环酚类化合物经加氢脱氧工艺来实现.来源于木质素的酚类化合物的加氢脱氧产物一般为C6~C10之间的碳氢化合物,与现有的商品汽油组分碳数分布一致,是理想的交通替代燃料.酚类化合物的加氢脱氧研究近年来发展迅速,文献报道数量激增.本文对硫化态Mo基催化剂、贵金属催化剂及非硫化非贵金属催化剂作用下单环酚类化合物的加氢脱氧反应特性分别进行了回顾,对典型酚类模型化合物在催化反应机理进行了简述,并对载体材料在加氢脱氧过程中的作用进行了介绍.随后,在此基础上总结了当前酚类化合物加氢脱氧过程中的难点,并对下一步的技术发展方向进行展望.

以反渗透、纳滤为代表的膜技术已广泛应用于海水和苦咸水脱盐等水处理过程.通过将纳米颗粒添加到传统复合膜基质中,可以制备具有高分离性能和耐污染性的新型膜材料.混合基质膜结合了无机材料及有机聚合物各自的优点,是新型水处理膜材料的发展方向.本文综述了添加无机纳米颗粒的混合基质反渗透、纳滤及正渗透膜的研究进展,详细讨论了不同类型纳米材料的性质和功能,分析了表面有机改性对改善纳米材料分散性以及与聚合物基质相容性的作用,探讨了纳米材料添加方式和膜制备方法对膜结构和性能的影响.在此基础上,进一步探究了混合基质膜的成膜及分离机理,归纳了目前研究中存在的主要问题,并对未来水处理膜材料的研发方向提出了建议.

具有非对称结构的纳米材料显示出独特的物理和化学性质,在生物传感、靶向药物运载以及分子检测等生物医学领域具有良好的应用前景.本文就非对称纳米材料的性质及其应用方面的最新研究进展进行了综述.首先,我们从三个不同方面讨论了非对称纳米材料的性质及相关应用,即表面双亲性、催化特性和生物相容性;然后着重强调了非对称纳米材料在生物医学上的应用,如生物传感、靶向运载、基因疫苗以及杀菌剂;最后,我们对非对称纳米材料在制备技术的改进及其在食品安全领域的应用作出了展望.