基于肿瘤细胞与正常细胞葡萄糖代谢差异的肿瘤沃伯格效应,是目前新型靶向抗肿瘤药物开发的研究热点之一。本文以沃伯格效应的代谢特征和特异性生物标识物为出发点,从靶向葡萄糖转运蛋白(GLUTs)生物靶点和利用肿瘤葡萄糖代谢亢进的生物特征这两个层面,综述了具有代表性的GLUTs抑制剂以及GLUTs靶向型糖偶联抗肿瘤药物的研发现状,讨论并解析通过靶向沃伯格效应开发抗肿瘤药物的设计思路、实施策略与推广前景。

H型聚合物是一种具有轻度支化拓扑结构的高分子,通常具有不同于线型、星型和超支化聚合物的流变性能、本体和溶液组装性能。由于H型聚合物的合成较为复杂,一直以来,科研工作者的工作重点均集中于如何精确合成与构筑,性能研究较为有限。本文根据H型聚合物构筑段的不同从H型均聚物、二元共聚物、三元共聚物、五元共聚物以及其他H型聚合物的合成及性质方面进行了总结和评述,并在此基础上展望了H型聚合物的研究方向和发展趋势。

鉴于聚合物的立构规整度对其性能起着重要的作用,如何提高聚合物的立构规整度一直以来都是配位聚合领域的重要研究课题。经过几十年的发展,配位聚合已经在 α-烯烃、苯乙烯、共轭二烯烃等非极性烯烃单体的立构选择性聚合方面取得了巨大的成就。但非极性聚烯烃材料表面性能差,而化学性质稳定,难以被后功能化。因此通过极性单体的立构选择性聚合将极性基团引入聚烯烃大分子链中对于提高其性能具有非常重要的意义。然而,在传统的配位聚合中,单体上的极性原子(基团)易于向金属中心配位,导致催化体系失去立构选择性,甚至失去活性。因此选择合适的配体、金属种类与极性单体组合的策略对实现立构选择性聚合至关重要。近年来,针对2-乙烯基吡啶、含杂原子苯乙烯衍生物以及硼氮杂芳香型乙烯基单体的定向聚合,开发了大量的稀土金属配合物催化体系,聚合物的立构规整度取得了较大的突破,同时对单体上极性原子在聚合中的作用也有了新的认识。本综述以单体种类为主线,详细讨论了配体的结构、取代基的电子效应、空间位阻效应、中心稀土金属种类和聚合溶剂等对催化剂聚合活性、立构选择性的影响,并探讨可能的聚合反应机理。

由活性层和支撑层组成的薄层复合(TFC)聚酰胺(PA)膜,是目前广泛应用于纳滤、反渗透、正渗透和压力延迟渗透过程中的高性能脱盐膜,具有水通量大和截盐率高等优异性能。然而,由于TFC-PA膜存在活性层疏水性强、支撑层孔径大等特点,致使TFC-PA膜在实际使用过程中极易受到膜污染,制约了TFC-PA膜的进一步推广和使用。本文讨论分析了TFC-PA膜的结构特点和表面性质,总结归纳了在不同膜过程中TFC-PA膜污染形成的原因及特点,详细论述了国内外抗污染TFC-PA膜的研究进展。本文重点介绍了活性层抗污染改性和支撑层抗污染改性方法,并对其抗污染机理以及存在的问题进行了阐述与分析,最后对抗污染TFC-PA膜的结构设计与表面改性策略进行了总结及展望。

水凝胶具有含水量高、柔韧性好、黏弹性高、生物相容性高以及独特的刺激响应特性,这使得水凝胶材料在细菌传感检测方面备受关注。基于水凝胶的细菌传感器及传感芯片的研究,对细菌的基础科学研究具有重要意义,更对细菌的快速高效检测、特定环境中的细菌污染防控和疾病传播控制等具有重要应用价值。本文针对近年来水凝胶在细菌传感检测方面的研究工作进行综述。简要介绍了水凝胶的种类,水凝胶与细菌之间相互作用的影响因素。重点综述了基于温敏型水凝胶、pH敏感型水凝胶、酶敏感型水凝胶以及特异性标识物功能化修饰的水凝胶构建的传感器和传感检测方法,并综述了基于水凝胶的新型柔性传感器和微流控传感芯片的研究进展。基于水凝胶的细菌传感器在检测效率、信号采集和稳定性等方面仍需进一步提升和拓展。随着新型水凝胶材料的出现,智能细菌传感器、柔性细菌传感器和集成微流控细菌传感芯片是目前发展的方向,在细菌检测方面显示出良好的发掘潜力和应用前景。

氮氧化物(NO _x )是造成大气污染的主要污染物之一,工业窑炉和燃煤电厂等固定源以及以机动车为代表的移动源所排放的氮氧化物对生态环境造成了一系列的危害。为此控制并降低NO _x 排放是当前十分艰巨的任务。金属有机骨架材料(MOFs)这种新型的多孔聚合材料由于其多活性位点、高比表面积、结构可修饰、易于功能化而表现出突出的多相催化性能近年来在低温工业脱硝领域逐渐受到关注。本文总结了MOFs材料在氨低温催化还原氮氧化物反应中的应用进展,重点阐述了单金属和双金属的MOFs材料的应用以及MOFs衍生物催化剂的研究。最后对MOFs在低温脱硝领域中目前存在的问题并对其发展方向和前景进行了展望。

氢气作为全球公认的清洁能源载体,备受关注。寻找安全高效的储氢材料以转型到氢能社会是当前氢能应用面临最大的挑战之一。氨硼烷(NH₃BH₃,AB)具有非常高的储氢质量分数(19.6 wt%)和体积储氢密度(0.145 kgH₂/L),因其在储氢和放氢性能方面的显著优势,被认为是一种颇具应用潜力的化学储氢材料。氨硼烷能够通过热解、醇解和水解放出氢气。其中,氨硼烷水解制氢可以通过催化剂进行可控放氢,且具有反应条件温和、不产生CO(易使催化剂中毒)等优点,被认为是一种安全高效和实用性强的制氢技术。本文简要介绍了氨硼烷的性质和合成,阐述了氨硼烷水解制氢的机理,综述了近年来氨硼烷水解制氢催化剂的研究进展,分析了碱对氨硼烷水解制氢的促进作用,并讨论了水解产物回收利用问题。

固体聚合物水电解制氢技术在可再生能源利用和氢能经济发展中占有极其重要的地位,催化剂是实现高效能源转化的关键。由于聚合物水电解体系的强酸腐蚀性和高氧化电位,其实际应用的催化剂仍以Pt和Ir基催化剂为主。贵金属材料储量有限,价格昂贵,电催化剂成本很高,极大限制了聚合物水电解技术的发展。聚合物水电解催化剂的研究主要集中在降低贵金属用量、提高贵金属利用率和延长催化剂使用寿命等方面。此外,寻找廉价的替代材料,开发非贵金属析氢、析氧电催化剂也是研究的重要内容和发展方向。通过深入认识催化作用机理,结合快速发展的模拟、计算技术,设计制备新型高性能析氢、析氧电催化剂具有重要应用价值。本文总结了当前聚合物水电解体系析氢、析氧催化原理的发展,介绍了新型析氢、析氧催化剂的制备技术和性能研究及双效催化剂的发展,并对提高催化性能的措施做了简单总结和建议,希望对聚合物水电解体系催化剂的进一步研究和发展有积极意义。

3D打印制备陶瓷可以实现结构-材料设计一体化,为复杂形状陶瓷材料快速成型提供了新途径。但是传统的3D打印制备陶瓷是以陶瓷粉末或陶瓷颗粒为打印材料,存在陶瓷构件尺寸精度差、表面光洁度低和力学性能不佳等问题。近年来,以聚合物前驱体为打印材料,通过3D打印成型、高温裂解等工艺制备高性能陶瓷技术的出现为改善这些不足提供了新方法,成为3D打印陶瓷领域的研究热点。本文概述了聚合物前驱体3D打印制备高性能陶瓷的研究进展,重点阐述了本体聚合物前驱体、聚合物前驱体/光敏化合物、聚合物前驱体/巯基化合物、光敏基团改性聚合物前驱体、增强体/聚合物前驱体五种典型材料体系的研究现状,并对其今后的发展方向进行了展望。

工业化的快速发展导致含有六价铬(Cr(Ⅵ))的废水排放量日益增加,Cr(Ⅵ)的毒性和高流动性造成极大的环境污染问题。将Cr(Ⅵ)还原成低毒性和低流动性三价铬(Cr(Ⅲ))是当前的有效处理方式之一。与传统方法相比,利用太阳光、电和微波等驱动氧化还原反应进行Cr(Ⅵ)降解,无催化剂消耗,还原剂用量少,且不会造成二次污染和有限资源损耗,成为处理Cr(Ⅵ)污染的有效解决方案。基于此,本文综述了光催化剂、电催化剂及微波催化剂等在还原Cr(Ⅵ)领域的应用现状,在总结分析前人研究成果的基础上,对今后Cr(Ⅵ) 催化还原技术的研究方向和重点进行了展望。

离子液体具有不挥发、不燃烧、热稳定性高、电化学窗口宽等特点,被认为是一种满足可持续发展和绿色化学需求的溶剂介质,因其在室温下可以电沉积出多种活泼金属及合金而备受关注。本文系统地介绍了近年来离子液体在电沉积铝及铝合金中的应用进展,分类概括了用于电沉积铝及铝合金的离子液体类型;综述了电沉积机理;对不同形貌的金属铝以及二元、三元铝合金的电沉积技术进行了详细的阐述;最后探讨了当前离子液体在电沉积铝及铝合金理论与技术研究中存在的问题,并对其发展方向进行了展望。

微生物燃料电池(MFC)阴极电子受体的多样性可实现其阴极脱氮,从而将产生的电能合理利用,因此阴极脱氮成为了MFC的一个研究方向,同时也为实际废水中氮素的去除提供了新的可能。然而在反应过程中有众多因素会导致NOx-N与其他电子受体竞争阳极电子的现象,影响阴极反硝化过程对于电子的利用率,从而造成脱氮效率低等现实问题。目前已有许多研究通过优化MFC自身结构弥补产电的缺陷,及将与其他工艺系统耦合实现同步硝化反硝化等方法,取长补短以增加脱氮效率,降低对碳源的需求,以此解决微生物燃料电池阴极脱氮出现的问题。本文从MFC不同的脱氮历程、MFC工艺条件(pH、C/N、DO)、极室分隔材料等影响MFC阴极脱氮的因素及影响其阴极反硝化微生物群落构成等方面,进行了综述并预测未来研究方向。

作为电荷的高效存储设备,介电电容器受到学术界和产业界越来越多的关注,其中介电材料是介电电容器的核心。长久以来,双向拉伸聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯等石油基聚合物作为介电材料广泛应用于商用电容器设备。然而,随着服役环境的变化(如工作温度升高等),聚合物材料的介电常数与充放电效率下降,同时介电损耗与电流漏导增加,导致储能密度大幅降低,亟待开发具有高储能密度的新型可持续聚合物介电材料。纤维素是地球上储量最丰富的天然聚合物,具有可持续、价格低廉、可生物降解等特点,是理想的候选生物基材料。近年来,通过将纤维素纳米纤维、氰乙基纤维素、再生纤维素及醋酸纤维素分别与不同填料进行复合,显著提高了介电常数、击穿场强与充放电效率,获得了一系列具有高储能密度的生物基介电材料。本文总结了上述纤维素基介电材料的研究进展,并对该领域面临的挑战与发展前景进行了探讨与展望。

生物丁醇被认为是一种能够直接代替汽油的生物燃料,可满足经济发展对可持续液体燃料的需求。木质纤维素可再生,来源广泛且廉价,是生产生物丁醇的理想原料。但木质纤维素结构复杂,难以直接水解利用,高效的预处理方式是其商业化应用的关键。低共熔溶剂(DES)是一种环境友好的新型溶剂,具有成本低、绿色低毒、溶解能力强、良好的选择性和生物相容性等优点,有着较高的生物质预处理潜力。本文首先介绍了DES的种类和性质;其次,综述了木质纤维素中各组分在DES中的溶解效率,讨论了DES预处理木质纤维素对酶水解和丁醇发酵过程的影响;再次,通过对各种生物加工过程的梳理,对整合生物过程在生产生物丁醇领域的应用潜力进行了评述;最后,对DES预处理木质纤维素生产生物丁醇领域今后的工作做出了展望。

层状双金属氢氧化物(LDH)作为无机层状粒子的典型代表,已在众多应用领域展现出巨大潜力。然而,目前的研究大多从LDH的层板组成、层间阴离子种类以及粒子尺寸的角度入手对其进行功能优化,较少关注形貌结构对LDH性能的影响。本文从简要介绍LDH的基本结构和性质出发,详细总结了常规六方片状以及特殊形貌(球状、多面体状、纳米线状、环状等)LDH的制备方法。结合LDH与其他功能粒子复合以提升其综合性能的需求,深入分析了反应配方、合成条件以及基体表面性质对LDH复合材料形貌的调控规律,并综述LDH及其复合物分别作为吸附、催化和分离材料在水处理中的应用。最后,对当前控制合成LDH所存在的难点及其未来研究方向进行了展望。

随着电子设备的普及和电动汽车行业的迅速崛起,作为提供能量来源的锂离子电池发挥着重要的作用。以钴酸锂、磷酸铁锂以及三元正极材料为代表的锂离子电池产销量不断增加;与此同时,为了提供更长的续航时间以及续航稳定性,新型锂离子电池材料的研究工作也在不断推进。在此背景下,锂离子电池正极材料的失效、废弃以及资源化回收再生的过程就显得愈发重要,如何在下游解决报废锂离子电池处理的问题也逐渐提上日程。基于此,本文分别从湿法和火法再生两个角度对废旧锂离子电池正极材料的回收和再生过程进行了介绍,包括回收条件优化的方法、较为新颖的回收再生方法以及再生材料的性能等,并总结了回收再生过程的杂质元素,包括铝、铜等元素对再生材料结构和性能的影响以及工业上常用的回收废旧锂离子电池的方法和环境影响。最后对锂离子电池回收的方法进行总结并进行展望。