大气污染是人类面临的重大环境挑战。我国大气污染具有高度的复合污染特征,其形成过程既有高强度的颗粒物均相成核现象,又有多介质非均相致霾过程,同时耦合了强的大气氧化性以及O₃污染,是不同于洛杉矶光化学烟雾和伦敦烟雾的新型“霾化学”烟雾污染。“霾化学”区别于并突破现有的理论认识,是解析我国典型多介质复合污染环境下PM_2.5成因以及PM_2.5与O₃污染间非线性复杂关系,综合研究气、液、固多介质非均相过程的大气污染化学。研究“霾化学”过程对精准控制我国乃至其他国家大气复合污染意义重大。本文提出和总结了大气“霾化学”概念,并对“霾化学”理论的完善和发展进行了展望。

CRISPR(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)技术是一种革命性的基因编辑和调控工具,问世之后迅速成为了生物医学领域的前沿热点,广泛用于基因功能研究和治疗。CRISPR具有优异的序列识别性质,核酸切割能力,并且易于编程设计改造,在生物分析化学领域展示出独特的魅力,在病毒检测、临床诊断和单细胞成像分析等方面都取得了突破性进展。目前基于CRISPR技术的检测方法种类繁多,本文综述了CRISPR-Cas分析检测方法的研究进展,并且展望了该技术的发展趋势。

β-淀粉样蛋白(Aβ)的聚集和沉积被认为是导致阿尔茨海默病的重要因素,早前的研究多集中在全长无修饰的Aβ_1-40和Aβ_1-42上。近些年研究发现,在AD患者大脑内存在着多种截短与修饰的Aβ蛋白,它们对AD的疾病进程有不可忽视的贡献。例如,焦谷氨酸Aβ、磷酸化Aβ被认为是AD患者出现症状的标志;截短的Aβ_4-40/42在患者脑内的含量与Aβ_1-40/42接近且具有类似的聚集性质和毒性;患者脑内氧化压力升高导致的酪氨酸硝基化、二聚化和甲硫氨酸氧化形式的Aβ也具有不同的性质。本文对这些截短与修饰的Aβ蛋白的产生、结构、毒性以及和AD的关联进行了综述。

单原子催化剂作为一种原子尺度的催化剂,在制氢、CO氧化及光催化等领域均具有广阔的应用前景。大量实验结果和理论计算证实了金属单原子和载体之间的相互作用,及由两者之间电荷转移引起的电子结构改变是单原子催化剂具有高的选择性和催化活性的主要原因。本文着重综述了近年来共沉淀法、化学还原法及浸渍法所制备单原子催化剂的催化性能,并进行展望。

光催化水制氢是太阳能向氢能转化的有效途径,在清洁能源利用方面具有较大的潜力。光催化产氢过程主要包括光生电子和空穴对的产生、迁移以及在表面活性位点的氧化还原反应,在此过程中由于电子-空穴对的复合以及催化剂的结构和表面活性位点的局限,导致电子和空穴不能完全迁移到催化剂表面并参与氧化还原反应,从而降低了析氢效率。因此本文以抑制光生电子-空穴对复合及增加表面活性位点为目的,从调控催化剂微观特性和外在属性两方面入手,分析总结了目前常见的半导体催化剂粒径、形貌、晶面、表面活性位点调控手段以及异质结构建和助催化剂负载的方法,探究了上述因素对催化剂析氢效率的影响途径和方式,从中归纳出提升析氢效率的办法。最后对光催化制氢的未来研究方向进行了展望,希望以此为光催化产氢效率的提高提供借鉴。

传统多肽所具有的容易被酶解、细胞膜通透性差以及构象容易发生变化等缺点,限制了它作为药物在疾病治疗领域的应用。将脱氢氨基酸引入多肽,对其进行构象限制,能够有效改善它的代谢稳定性和生物利用度。本文主要综述了α,β-脱氢-α-氨基酸、β,γ-脱氢-α-氨基酸、α-脱氢-β-氨基酸、α,β-脱氢-β-氨基酸四种脱氢氨基酸的合成方法以及近几年来在药物设计中的应用,希望为相关的研究提供参考。

胺类化合物由于其化学结构和性质上的特点,在合成药物、染料和精细化学品等方面有着重要的应用。胺类化合物的合成方法很多,其中硝基芳烃与醇还原胺化反应由于可以“一锅”法将性质稳定、来源广泛的硝基芳烃、醇转化为各类胺类化合物,且无需提供额外的氢源,从而成为研究的热点。本文即以硝基芳烃与醇还原胺化反应路径为主线,从催化剂及其催化机制两方面对硝基芳烃与醇还原胺化反应的研究进展进行综述,分别对已开发的贵金属催化剂、光催化剂及一些其他类型催化剂作了介绍,重点阐述了催化剂的催化性能、底物适用范围和催化机制。尽管目前各类催化体系都已取得较大的进展,但在一定程度上依然存在着催化剂成本高,底物适应性窄,需要大量使用碱性助剂、溶剂、供氢试剂等问题。基于以上问题,本文指出硝基芳烃与醇还原胺化应重点发展绿色高效、廉价、普适性好、通用性强的催化体系;同时,还要系统地对各种催化剂的催化机制进行深入的研究,为催化体系的开发提供指导。

聚烯烃功能化改性是获得高性价比新材料的有效途径。含硅功能化聚烯烃(SFPO)是聚烯烃分子结构中含有机硅功能基团或有机硅聚合物链段的一类功能化聚烯烃的统称。由于有机硅功能基团及有机硅聚合物特殊的理化性质,SFPO通常具有丰富反应性或优异性能,成为一类有代表性的功能化聚烯烃。SFPO可以作为反应性中间体,用于制备具有复杂拓扑结构的功能化聚烯烃(如星型聚合物、梳型聚合物、接枝共聚物)或聚烯烃共价键接枝改性纳米材料;SFPO还可作为功能性添加剂(如增容剂、加工助剂,表面改性剂),用于开发聚烯烃新材料。近年来,研究人员在含硅功能化聚烯烃研究领域取得了系列进展,本文旨在对相关工作进行系统总结,以期引起同行注意并促进相关研究深入发展。

瓶刷聚合物是一类具有独特侧链结构的梳形聚合物。功能性瓶刷聚合物在光子晶体、表面活性剂、医药载体、防污涂层以及智能材料等领域具有良好的应用价值。通过开环易位聚合合成瓶刷聚合物的方法具有合成步骤简单、聚合物接枝密度高和侧链组成均一等优点,在控制聚合物组成、分子量和分散性等方面具有显著优势。本文基于开环易位聚合,简述了合成瓶刷均聚物以及嵌段型、混合型和核-壳型三种类型的瓶刷共聚物的方法,并介绍了合成精确结构的瓶刷聚合物的新进展。

有机电极材料因其理论比容量高、低成本、环境友好以及分子结构可设计性强等特点,有望成为下一代可持续和多功能能量储存设备的有效电极材料。然而,根据“相似相溶”原理,该类材料极易溶解在有机电解液中,导致电池容量衰减快、循环稳定性和倍率性能也较差。目前已有许多研究致力于通过“固定化”过程解决有机电极材料的溶解问题。本综述针对有机电极材料的固定化策略展开评述,介绍了有机电极材料的固定化机理,以及各种固定化策略在不同种类有机电极材料中所起的作用,指出了有机电极材料面临的挑战,并对未来的研究和改进方向进行展望。

近年来,新兴起的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池突飞猛进,在短短十年里其光电转化效率从3.8%迅速发展到目前25.2%的认证效率,被视为最具有应用潜力的新型高效率太阳能电池之一。虽然钙钛矿太阳能电池具有很高的光电转换效率已与多晶硅薄膜电池相媲美,但是电池的长期稳定性仍是阻碍其商业化的一大挑战。钙钛矿表面和晶界存在大量的缺陷,界面钝化来提高钙钛矿太阳能电池的稳定性是非常重要且有效的策略。二维钙钛矿材料是有机胺层与无机层交替的层状钙钛矿,具有体积较大的有机铵阳离子,与传统的三维钙钛矿材料相比对于环境的稳定性较好,并且结构灵活可调,在三维钙钛矿表面修饰二维钙钛矿层钝化缺陷,在提高钙钛矿太阳能电池效率的同时又保证了稳定性,另外,合适的钝化剂分子也能够非常有效地钝化缺陷。本文总结了钙钛矿太阳能电池的不稳定因素,归纳了钙钛矿太阳能电池界面钝化方面的研究进展,指出了二维钙钛矿材料发展的巨大潜力以及寻找合适钝化剂分子的原则,期望能够为获得高性能的钙钛矿太阳能电池进而实现商业化提供有益的指导。

碳氢化合物在工业生产中发挥着重要的作用,其分离纯化过程是工业生产中重要的环节。低碳烃气体的物理化学性质十分相似,仅在分子尺寸和不饱和度等方面有微小差异,分离困难。传统的精馏等分离方式能耗高、有时效率较低。金属有机骨架材料由于其优异的性能(高比表面积、高孔隙率、结构尺寸可控)在吸附分离方面发挥了重要作用。计算模拟方法能够在微观层次上描述吸附分离过程,起到实验无法替代的作用。本文综述了计算模拟用于探索金属有机骨架吸附分离低碳烃的最新研究进展,探讨了其在金属有机骨架吸附分离低碳烃研究中存在的问题,并展望了发展前景。