化学进展

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2015年10月第27卷第10期目次

化学进展. 2015, 27(10): 0-0.

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. 2015年10月第27卷第10期目次[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 0-0.

综述与评论

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基于分子纳米粒子的巨型分子

张文彬, 王晓曼, 王晓威, 刘栋, 韩帅元, 程正迪

化学进展. 2015, 27(10): 1333-1342. https://doi.org/10.7536/PC150519

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张文彬, 王晓曼, 王晓威, 刘栋, 韩帅元, 程正迪. 基于分子纳米粒子的巨型分子[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1333-1342.

Zhang Wen-Bin, Wang Xiao-Man, Wang Xiao-Wei, Liu Dong, Han Shuai-Yuan, Cheng Stephen Z. D.. Giant Molecules Based on Nano-Atoms[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1333-1342.

本文聚焦于一类非传统的高分子结构,也即基于分子纳米粒子(或称纳米原子,nano-atoms)的巨型分子(giant molecules)。分子纳米粒子是具有确定化学组成、分子对称性和表面官能团的三维刚性笼状骨架结构。巨型分子是利用分子纳米粒子基元构筑的具有精确结构的高分子。受到蛋白质中结构域概念的启发,我们提出经过表面官能化修饰的分子纳米粒子可以作为合成高分子的结构域和功能域,通过逆功能分析,结合包括点击化学在内的高效化学反应,来实现巨型分子的快速模块化合成、可控组装和功能评估,并利用其中得到的构效关系,更为系统地理解材料的性质和指导材料的进一步优化设计。同时,这种新型高分子也可被看成是尺寸放大的小分子。它的许多有趣的自组装行为和相应小分子既有相似之处,又有截然不同之处。比如,巨型表面活性剂在溶液中能像小分子表面活性剂一样组装成为尾链被拉伸的胶束,在本体中则像嵌段聚合物一样形成纳米相分离的结构。这些组装展现出对于一级化学结构不同寻常的敏感性,并容易形成一些非传统的罕见相态,包括Frank-Kasper相态、在低分子量层状晶体PEO中出现的非整数折叠以及在溶液组装中出现的多级结构。因此,我们认为巨型分子作为功能材料在将来的技术领域中将具有广阔的应用前景。
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全钒氧化还原液流电池碳素类电极的活化

王刚, 陈金伟, 朱世富, 张洁, 刘效疆, 王瑞林

化学进展. 2015, 27(10): 1343-1355. https://doi.org/10.7536/PC150338

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王刚, 陈金伟, 朱世富, 张洁, 刘效疆, 王瑞林. 全钒氧化还原液流电池碳素类电极的活化[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1343-1355.

Wang Gang, Chen Jinwei, Zhu Shifu, Zhang Jie, Liu Xiaojiang, Wang Ruilin. Activation of Carbon Electrodes for All-Vanadium Redox Flow Battery[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1343-1355.

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,电极的活化一直都是研究的热点。碳素类材料,如碳毡和石墨毡,以其低成本和高性能被广泛用作钒电池电极。通过活化处理增加碳素类电极表面的含氧、含氮官能团或引入各种催化剂可以显著提高V(Ⅴ)/V(Ⅳ)和V(Ⅲ)/V(Ⅱ)电对氧化还原反应的电化学活性和可逆性,进而提高VRFB的总体性能,最终促进VRFB的商业化进程。本文综述了VRFB碳素类电极的氧化活化法、掺杂活化法和碳纳米催化剂活化法等几种常用活化方法的研究进展,并对VRFB碳素类电极的进一步研究和应用前景进行了展望。
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有序介孔二氧化硅纳米粒的制备及其肿瘤诊疗应用

曾峰, 潘真真, 张梦, 黄永焯, 崔彦娜, 徐勤

化学进展. 2015, 27(10): 1356-1373. https://doi.org/10.7536/PC150437

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曾峰, 潘真真, 张梦, 黄永焯, 崔彦娜, 徐勤. 有序介孔二氧化硅纳米粒的制备及其肿瘤诊疗应用[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1356-1373.

Zeng Feng, Pan Zhenzhen, Zhang Meng, Huang Yongzhuo, Cui Yanna, Xu Qin. Preparation and Application of Ordered Mesoporous Silica Nanoparticles in the Therapy and Diagnosis of Tumor[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1356-1373.

有序介孔二氧化硅纳米粒由于具有独特的结构特征和物理化学性质,能够与磁性材料、荧光探针、抗肿瘤药物和特异性生物靶向分子等相结合,从而实现有序介孔二氧化硅纳米粒的多功能化,现已逐步应用于肿瘤的诊断和治疗等生物医学领域。本文就有序介孔二氧化硅纳米粒在制备、表面修饰及应用等几个方面的最新研究进展进行了综述。首先,重点介绍了不同pH条件下制备有序介孔二氧化硅纳米粒的方法和模板剂脱除方法,并简单归纳了各种方法的优缺点;其次,简要介绍了其表面稳定化和功能化修饰的研究现状,以及负载影像试剂和化疗药物的有序介孔二氧化硅纳米粒在肿瘤的多模成像诊断和靶向治疗中的应用进展;最后,总结了目前研究中还存在的问题并展望了其未来发展方向。
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有序介孔硅材料主-客体组装及应用研究

张晓东, 董寒, 王吟, 崔立峰

化学进展. 2015, 27(10): 1374-1383. https://doi.org/10.7536/PC150351

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张晓东, 董寒, 王吟, 崔立峰. 有序介孔硅材料主-客体组装及应用研究[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1374-1383.

Zhang Xiaodong, Dong Han, Wang Yin, Cui Lifeng. Host-Guest Assembly and Application of Ordered Mesoporous Silica Materials[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1374-1383.

介孔分子筛材料具有高的比表面积和孔体积、发达的孔结构、可控的形貌、表面基团可功能化、耐热、无毒无害等特点,以其为研究核心,在学术界和工业界均具有广泛的应用前景。通过模板法合成孔径在纳米范围的有序介孔硅材料,其具有从一维到三维高度规整的孔道结构,在吸附、分离、催化、生物医药工程等领域展现出巨大的应用潜能。利用具有几何和电子束缚特性的有序规整孔道作为微反应器来进行纳米结构主-客体组装,势必会显著增强其应用价值。本文以有序介孔硅材料规整孔道为基础和出发点,结合本课题组多年的研究结果,系统概述了近几年客体在有序介孔硅材料孔道内组装的进展,探讨了主-客体组装过程中的影响因素和合成机理。最后,着重对主-客体组装材料在环境净化和生物医药工程领域的应用进行概述。
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咔唑及其衍生物在蓝光OLED中的应用

苏玉苗, 林海娟, 李文木

化学进展. 2015, 27(10): 1384-1399. https://doi.org/10.7536/PC150304

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苏玉苗, 林海娟, 李文木. 咔唑及其衍生物在蓝光OLED中的应用[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1384-1399.

Su Yumiao, Lin Haijuan, Li Wenmu. The Applications of Carbazole and Carbazole-Related Compounds in Blue Emitting Organic Light-Emitting Diodes[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1384-1399.

咔唑及其衍生物因其特有的电学性能、电化学性能和光物理性能而被广泛研究。由于这类材料不仅可以作为良好的空穴传输材料,而且在咔唑化合物的不同位置引入电子传输修饰基团,可以使得电子和空穴更加易于注入,并且可以很好地调节两者的平衡,因此,咔唑及其衍生物被认为是一类重要的蓝光荧光材料。咔唑及其衍生物不仅可以以小分子形式应用到蓝光荧光材料、蓝光磷光材料和热致延迟荧光材料,同样可以以高分子形式应用到蓝光荧光材料中。近年来,关于咔唑及其衍生物发光材料的合成及应用成为蓝光OLED研究的热点。本文综述了近年来国内外小分子咔唑及其衍生物作为蓝光有机电致发光主体材料的研究状况,对其分子结构设计光、电子轨道结构、物理性质、热学性质、电化学性质及器件性能等方面作了详细归纳比较,同时归纳了含咔唑结构的聚合物蓝光有机电致发光材料的研究进展,最后展望了咔唑基蓝光有机电致发光主体材料的发展前景和趋势。从光电转换效率及价格方面来说,热致延迟荧光材料和聚合物(含咔唑类基团)发光材料是最具有前景的蓝光OLED材料。
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聚乙二醇功能化离子液体的制备及其在有机反应中的应用

徐艺凇, 张凤香, 厉嘉云, 白赢, 肖文军, 彭家建

化学进展. 2015, 27(10): 1400-1412. https://doi.org/10.7536/PC150320

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徐艺凇, 张凤香, 厉嘉云, 白赢, 肖文军, 彭家建. 聚乙二醇功能化离子液体的制备及其在有机反应中的应用[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1400-1412.

Xu Yisong, Zhang Fengxiang, Li Jiayun, Bai Ying, Xiao Wenjun, Peng Jiajian. Preparation and Applications in Organic Reactions of Polyethylene Glycol Functionalized Ionic Liquids[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1400-1412.

聚乙二醇功能化离子液体作为一个新的研究方向受到了化学研究者关注,该类离子液体已经成功地应用于许多有机合成反应中,可以明显改善催化剂性能,并可在一定程度上解决传统催化剂使用中遇到的难分离、难回收再利用的问题。本文介绍了聚乙二醇功能化离子液体的发展历程、制备方法和其作为反应介质、溶剂或催化剂在有机合成反应中应用的最新研究成果,主要包括加成反应、缩合反应、还原反应、酯化反应、硝化反应、氧化反应、水解反应、Heck 反应以及Suzuki-Miyaura反应等。
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多肽基超分子螺旋聚合物

王军, 张阿方

化学进展. 2015, 27(10): 1413-1424. https://doi.org/10.7536/PC150408

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王军, 张阿方. 多肽基超分子螺旋聚合物[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1413-1424.

Wang Jun, Zhang Afang. Peptide-Mediated Supramolecular Helical Polymers[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1413-1424.

超分子螺旋聚合物结合了超分子聚合物制备方法简便、结构及性能可调控等优势,相比于人工合成的共价型螺旋聚合物更接近自然界螺旋生物大分子,因而在手性探针、不对称催化以及手性识别和分离等领域具有广泛的应用前景。结合多肽的手性优势、丰富的二次有序构象及其出色的自组装行为,以多肽作为结构基元经超分子组装制备具有螺旋构象的聚合物,不仅丰富了手性/螺旋聚合物的制备途径,同时为多肽材料的功能化应用提供新的广阔前景。本文综述了多肽基元之间经超分子作用诱导形成的超分子螺旋聚合物,总结了双亲性多肽以及多肽拓扑结构对超分子组装过程的影响及其对形成螺旋结构的控制,重点归纳了由多肽构筑的光、温度、pH、金属离子和酶等不同类型智能响应性的超分子螺旋聚合物。
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一维棒状烟草花叶病毒的自组装及其应用

刘朋, 宁英男, 周全, 毛国梁, 牛忠伟

化学进展. 2015, 27(10): 1425-1434. https://doi.org/10.7536/PC150412

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刘朋, 宁英男, 周全, 毛国梁, 牛忠伟. 一维棒状烟草花叶病毒的自组装及其应用[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1425-1434.

Liu Peng, Ning Yingnan, Zhou Quan, Mao Guoliang, Niu Zhongwei. One-Dimensional Rod-Like Tobacco Mosaic Virus: Self-Assembly and Applications[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1425-1434.

烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus, TMV)是人类最早发现的一种植物病毒。由于其独特的一维棒状结构、在纳米尺度下的单分散特性、良好的生物相容性、易于基因修饰和化学修饰等特点,近年来,TMV在自组装以及制备生物纳米复合材料等领域受到越来越多的关注。本文主要对TMV的结构特点、在自组装领域的研究进展以及在制备生物纳米复合材料的研究现状进行详细介绍并展望了其发展前景。
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齐聚噻吩及其衍生物有机光伏材料

关丽, 张晓远, 孙福强, 姜月, 钟一平, 刘平

化学进展. 2015, 27(10): 1435-1447. https://doi.org/10.7536/PC150328

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关丽, 张晓远, 孙福强, 姜月, 钟一平, 刘平. 齐聚噻吩及其衍生物有机光伏材料[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1435-1447.

Guan Li, Zhang Xiaoyuan, Sun Fuqiang, Jiang Yue, Zhong Yiping, Liu Ping. Oligothiophene Derivatives in Organic Photovoltaic Devices[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1435-1447.

齐聚噻吩及其衍生物具有良好的环境稳定性和优异的光电性能,是一类具有良好发展前景的有机功能材料。本文综述了近年来齐聚噻吩及其衍生物的发展状况,简述了其主要合成方法;根据结构将其分为两大类:一类是不含极性基团或仅含弱极性基团的齐聚噻吩衍生物,另一类是给体-受体型齐聚噻吩衍生物,并讨论了它们作为有机光伏材料的应用。给体-受体型齐聚噻吩衍生物由于分子内的电荷传输作用,其光物理和电化学性能均优于不含极性基团的齐聚噻吩,该类材料在小分子光伏器件中具有最高的光电转换效率(>10%)。文章最后简要分析了影响光伏器件性能的主要因素。
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锁核酸分子信标在分子识别与生物分析中的应用

桂珍, 严枫, 李金昌, 葛梦圆, 鞠熀先

化学进展. 2015, 27(10): 1448-1458. https://doi.org/10.7536/PC150427

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桂珍, 严枫, 李金昌, 葛梦圆, 鞠熀先. 锁核酸分子信标在分子识别与生物分析中的应用[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1448-1458.

Gui Zhen, Yan Feng, Li Jinchang, Ge Mengyuan, Ju Huangxian. Applications of Locked Nucleic Acid Molecular Beacons in Molecular Recognition and Bioanalysis[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1448-1458.

分子信标是一种荧光探针,闭合时呈发夹结构。其5'末端修饰荧光基团,3'末端修饰猝灭基团。当目标存在时,环部与目标结合,发夹打开,发出荧光。锁核酸是一类双环状寡核苷酸衍生物,能够遵循碱基互补配对原则与核酸结合。锁核酸分子信标技术,结合了分子信标无需分离未结合探针而直接检测的优势和锁核酸亲合力强、热稳定性好、抗酶切以及体内无毒等特点,在核酸检测方面具有灵敏度高、特异性好的独特优势,近年来得到广泛关注。本文介绍了锁核酸修饰分子信标的结构、功能、设计要点,及其研究现状和一些重要进展,并讨论了目前锁核酸分子信标在分子识别及生物分析中的应用及存在的问题和发展前景。
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多光谱光声层析成像及其在生物医学中的应用

刘迎亚, 范霄, 李艳艳, 渠陆陆, 覃海月, 曹英男, 李海涛

化学进展. 2015, 27(10): 1459-1469. https://doi.org/10.7536/PC150348

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刘迎亚, 范霄, 李艳艳, 渠陆陆, 覃海月, 曹英男, 李海涛. 多光谱光声层析成像及其在生物医学中的应用[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1459-1469.

Liu Yingya, Fan Xiao, Li Yanyan, Qu Lulu, Qin Haiyue, Cao Yingnan, Li Haitao. Multispectral Photoacoustic Tomography and Its Development in Biomedical Application[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1459-1469.

多光谱光声层析成像(MSOT)技术是一种将多光谱成像与光声层析成像(PACT)技术相结合的新技术,该技术利用不同生物组织的光谱吸收特性,用多组不同波长的短脉冲激光照射组织以产生组织特异性的光声信号,从而更好地进行光声成像和组分识别。MSOT兼具光学成像的高灵敏度、高分辨率优势和超声成像可对数厘米深组织成像的长处,同时又能弥补光学成像深度有限和超声成像对比度差的短处,能够实现深层组织的高分辨率、高对比度、高穿透深度的实时无损伤成像。迄今为止,MSOT已应用于肿瘤内光吸收粒子的检测、血管结构和血液氧合作用的评价、生物荧光蛋白的成像以及乳腺癌患者检测的初步研究。随着光声成像系统的不断改进,MSOT与生物标记物(如荧光试剂、金纳米颗粒等)结合对体内分子进行成像,在生物医学中得到了广泛的应用。本文简要综述了MOST的成像原理、实验装置及其性能特点,着重总结了其在生物医学领域的最新应用进展,尤其是在新生血管成像、肿瘤的早期诊断及肿瘤的原位成像方面。
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石墨烯及氧化石墨烯对分离膜改性的方法、效能和作用机理

王茜, 郭晓燕, 邵怀启, 周启星, 胡万里, 宋晓静

化学进展. 2015, 27(10): 1470-1480. https://doi.org/10.7536/PC150321

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王茜, 郭晓燕, 邵怀启, 周启星, 胡万里, 宋晓静. 石墨烯及氧化石墨烯对分离膜改性的方法、效能和作用机理[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1470-1480.

Wang Xi, Guo Xiaoyan, Shao Huaiqi, Zhou Qixing, Hu Wanli, Song Xiaojing. Methods, Performances and Mechanisms of Separation Membrane Modified by Graphene and Graphene Oxide[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1470-1480.

石墨烯及氧化石墨烯由于其独有的性质在分离膜领域引起广泛关注。本文综合分析了石墨烯及氧化石墨烯在分离膜改性方面的几种典型应用,即共混膜、多孔石墨烯膜和层状排列氧化石墨烯膜,并结合其制备方法、效能和作用机理进行阐述。结果表明,相转化法制备的共混膜可以提高膜通量和截留率、增加膜的亲水性并有效抑制膜污染,但是其并不能充分发挥氧化石墨烯独有的结构和性能优势,具有一定的局限性;层薄和机械性能强的完美结合使石墨烯可以通过打孔形成分离性能较好的多孔石墨烯膜,但是制备大片石墨烯的难度和不成熟的打孔技术限制了其进一步发展;而层状排列的氧化石墨烯膜可充分发挥氧化石墨烯材料的特性,以层间间距作为主要运输通道有利于充分发挥氧化石墨烯高输运速率的优点和高选择性的特性,为开创下一代高通量、高选择性、强抗污染性的高性能分离膜提供了重要思路。
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两步热化学分解水制氢用氧交换材料

翟康, 李孔斋, 祝星, 魏永刚

化学进展. 2015, 27(10): 1481-1499. https://doi.org/10.7536/PC150436

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翟康, 李孔斋, 祝星, 魏永刚. 两步热化学分解水制氢用氧交换材料[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1481-1499.

Zhai Kang, Li Kongzhai, Zhu Xing, Wei Yonggang. Oxygen Exchange Materials Used in Two-Steps Thermochemical Water Splitting for Hydrogen Production[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1481-1499.

氧交换材料是一种能够在惰性或还原气氛中快速释氧,而在弱氧化气氛下(如水蒸气)恢复氧的储氧材料。基于氧交换材料的太阳能热化学分解水制氢技术可实现太阳能向氢能的高效转化。该技术利用太阳能提供热量使氧交换材料高温释氧或被还原性气体还原,而后与水发生氧化反应生成纯氢。将氧交换材料制成透氧膜,在膜的两侧发生材料的释氧和氧恢复,同时实现纯氢的连续制备。本文详细论述了铁基氧化物、钙钛矿氧化物、镍基氧化物、铈基氧化物、无机透氧膜等氧交换材料的研究成果,重点介绍了基于不同反应体系氧交换材料的应用情况,并就提高铁基氧化物、钙钛矿氧化物等典型氧交换材料反应活性与循环稳定性的可能路径,构建高效透氧膜反应器的难点与发展方向等主要问题进行了探讨与展望。
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橡胶硫化促进剂的研究进展

李龙飞, 摆音娜, 雷鸣, 刘力

化学进展. 2015, 27(10): 1500-1508. https://doi.org/10.7536/PC150341

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李龙飞, 摆音娜, 雷鸣, 刘力. 橡胶硫化促进剂的研究进展[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1500-1508.

Li Longfei, Bai Yinna, Lei Ming, Liu Li. Progress in Rubber Vulcanization Accelerator[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1500-1508.

作为橡胶加工成形过程中最重要的步骤之一,橡胶硫化直接影响橡胶制品的性能。与单用硫黄相比,少量的促进剂与硫磺配合可以极大地提高硫化速率,改善硫化胶的性能。但目前橡胶硫化促进剂普遍具有潜在的人类健康和环境风险问题,同时硫化促进效能较低、功能单一。因此,开发无毒、无或少氧化锌、高效、多功能的新型硫化促进剂对橡胶工业具有非常重要的意义。本文首先简要介绍了橡胶硫化促进剂的发展历程,然后综述了近年来新型橡胶硫化促进剂的研究进展(包括离子液体促进剂、新型二硫代氨基甲酸盐类促进剂、稀土促进剂、以及含新型副促进剂的硫化并用体系等),并对橡胶硫化促进机理、新型橡胶硫化促进剂的设计进行了展望。
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金属纳米颗粒导电墨水的制备及其在印刷电子方面的应用

崔淑媛, 刘军, 吴伟

化学进展. 2015, 27(10): 1509-1522. https://doi.org/10.7536/PC150416

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崔淑媛, 刘军, 吴伟. 金属纳米颗粒导电墨水的制备及其在印刷电子方面的应用[J]. 化学进展, 2015, 27(10): 1509-1522.

Cui Shuyuan, Liu Jun, Wu Wei. Preparation of Metal Nanoparticles-Based Conductive Inks and Their Applications in Printed Electronics[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(10): 1509-1522.

发展下一代柔性、低价和环境友好的印刷电子技术已取得大量的研究进展。印刷电子是基于印刷原理的电子制备技术,主要是将一些液体分散性好的或可溶性材料进行印刷图案化从而实现电子元器件的制备。印刷电子学涉及大量的基础学科问题,包括材料、设备、工艺与应用多方面的共性技术,但其关键技术之一在于制备环保、低成本的新型导电墨水。结合印刷电子基础与应用研究的发展现状,本文主要对金属纳米颗粒的合成及其导电墨水的制备与相关应用的最新研究进展进行了综述和讨论,并对其在传感器、薄膜晶体管(TFT)、太阳能电池及RFID等方面的最新应用进展进行了概述。

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