2019年12月以来席卷全球的新型冠状病毒(COVID-19)肺炎是一种高传染性疾病,给全球社会、经济和生活带来了巨大的负面影响,严重威胁人类的生命安全。由于尚无用于COVID-19的特定药物或疫苗,快速及时的检测和诊断对于控制疫情至关重要。本文介绍了目前检测COVID-19的方法,主要比较了CT检测、核酸检测和抗体检测在检测COVID-19中各自发挥的作用,总结了各种方法的优势和不足之处,综述了各种方法的最新研究进展。病毒分离是检测病毒感染的黄金标准,但是要求严格的条件,这些条件多数实验室和医院无法满足。CT检查可以直接看到症状,但是存在特异性低的局限;核酸检测能提供直接的证据,是当前检测新型冠状病毒的主要方法,但是存在假阳性;抗体检测能提供非直接的证据,适于进行筛查工作,但是其无法用于感染的早期诊断且可能得到假阳性或假阴性结果。本文提出了联合使用和综合判读可以从技术和时间差上互补,并对未来的发展趋势和研究重点进行了展望。

光学技术在生物医药领域具有至关重要的作用,它不仅使生物活体的检测变得可视化,还可以提高疾病治疗的特异性和灵敏性。但是普通的光学技术具有组织穿透深度低、信噪比低和组织自发光等问题。针对这些问题,研究者开始关注并研究自发光技术,包括化学发光、生物发光、切伦科夫发光。其中,化学发光(Chemiluminescence,CL)是化学物质在进行化学反应过程中产生的一种光辐射现象,具有灵敏度高、无需外部光源激发、打破组织穿透深度限制、提高信噪比的优势,为光学成像与治疗技术的进一步发展提供了新思路。但是由于化学发光物质的疏水性等问题限制了其在生物医药领域的应用。针对这些问题,研究者开始将纳米技术与化学发光技术进行结合,不仅拓展了化学发光的应用范围,还进一步促进了疾病的诊断与治疗。在此基础上,该文首先分析了化学发光的分子机理,其次总结归纳了化学发光在炎症及肿瘤诊疗中的应用,并探讨了在实际应用中遇到的问题以及未来的发展方向。

目前临床诊断中钆基造影剂的应用十分广泛,然而其对人体的毒性无法忽视,因此研究者致力于低毒性造影剂的研发。氧化铁纳米颗粒(Iron Oxide Nanoparticles,IONP)因其超顺磁性在磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)中具有良好的暗对比效果,并且具有良好的生物相容性。随着生物材料和分子影像技术的发展,IONP在MRI成像中的应用愈发广泛。近年来,IONP在多模态成像和诊断治疗一体化方面取得了进展。本文将以IONP的MRI成像机理、制备和表面修饰为基础,阐述近年来IONP在MRI成像应用的研究成果和问题,期望IONP取得更好的发展。

离子液体固载化是将离子液体通过物理吸附或化学键合的方法负载到不同的载体上,得到一种新型固体材料,兼具了离子液体与载体的特征,能够显著提升离子液体的利用率,解决离子液体黏度大、传质及分离困难等问题,拓展了离子液体的应用领域。本文根据不同的载体类型,综述了近年来离子液体固载化的研究进展及应用情况,总结了不同载体的优缺点及现阶段研究和应用发展中存在的一些问题,并对固载化离子液体的应用前景进行了展望。

在石油资源日渐紧缺的背景下,充分利用自然界中可再生的生物质资源无疑是缓解当前和未来资源危机的有效手段,基于生物质平台分子的绿色化工正在逐渐替代传统石化产品的生产模式。来源于生物质的5-羟甲基糠醛(HMF)经过催化氧化可合成高附加值化学品2,5-呋喃二甲酸(FDCA)。FDCA是生产绿色聚合物聚2,5-呋喃二甲酸乙二酯(PEF)的重要单体。综合近年来利用热、电、光与生物催化模式进行的HMF氧化研究成果,热催化在产率与产品纯度方面显示出明显优势,但其对高能耗与高氧压的依赖限制了在工业中的应用。以电催化和光催化为基础的催化模式能够高效利用电能和太阳能,氧化活性物种丰富可调,有广阔应用前景。此外,生物催化模式虽目前产率较低,但具有反应条件温和、选择性高的突出特点,是未来有效利用生物质资源的重要发展方向。本文对氧化途径与相应反应机理进行讨论,并全面地总结了目前由HMF催化氧化生产FDCA的研究现状,包括已取得的进展与将面临的挑战,最后对未来发展方向与前景进行了展望。

近年来,工业界和学术界都将注意力聚焦在可持续天然纤维复合材料的开发上。玄武岩纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、隔热隔音、热振稳定性好、介电性能优异、绿色无污染及成本低等优点,玄武岩纤维增强树脂基复合材料凭借其优异的机械性能和可设计性被广泛地应用于飞行器、汽车、船舶、建筑、石油化工管道及风力发电机叶片等领域。然而,玄武岩纤维与聚合物基底间差的相容性导致玄武岩纤维增强树脂基复合材料存在诸多缺陷和不足。其中,界面强度不够高、界面相易被破坏的问题成为制约玄武岩纤维增强树脂基复合材料发展的瓶颈之一,因此许多玄武岩纤维增强树脂基复合材料研究工作集中在提高其界面结合能力上。本文介绍了玄武岩纤维增强树脂基复合材料的主要研究方向,以及几种常见的复合材料界面作用机理,并综述了近年来国内外关于玄武岩纤维增强树脂基复合材料界面增强改性方面的研究工作。

铀是重要的核工业原料,也是一种有较强化学和生物毒性的重金属。从各类含铀水体系中分离和回收铀对缓解铀资源短缺,保护人类健康和生态环境安全都具有重要的科学和实际意义。本文简要回顾和评述了近15年来具有代表性的新型固相萃取材料及其在铀分离方面的应用研究,并对相关材料在铀分离领域的应用前景进行了分析和展望。

搅拌棒吸附萃取技术的提出至今已有二十年,其源于固相微萃取,却有更高的固定相体积、萃取容量和萃取回收率。搅拌棒吸附萃取作为一种高效的样品前处理方法,广泛应用于环境样品、食品样品、药物样品和挥发性物质的分离富集。搅拌棒的核心是涂层,目前已有商品化涂层、自制分子印迹聚合物涂层和自制非印迹涂层。本文介绍了搅拌棒吸附萃取的基本原理,系统评述了各种搅拌棒吸附萃取涂层的发展和应用研究进展,并介绍了一些新颖的搅拌棒萃取模式,最后对搅拌棒吸附萃取技术的发展进行了总结和展望。

电控离子膜(Electrically Switched Ion Membrane, ESIM)分离是近年来发展起来的一种新型离子选择性高效分离技术,已被用于多种金属阳离子及阴离子的选择性分离与回收。电控膜分离源于电控离子交换(Electrically Switched Ion Exchange, ESIX)技术,其高效运行依赖于具有离子交换功能的电活性材料(Electroactive Ion Exchange Material, EIXM)。EIXM既能传递电子又能传递离子,通过调节其氧化/还原电位可以控制离子的可逆置入/释放,同时实现目标离子的高效分离和EIXM的再生,因而不产生二次污染。本文从EIXM简介、结构设计与可控合成、各种电控离子选择性分离机制的研究进展以及新型ESIX-ESIM膜组件开发和应用几个方面,分析总结了从最初的ESIX技术到基于ESIX原理的电控离子选择渗透膜(Electrically Switched Ion Permselective Membrane, ESIPM)分离的发展历程。展望未来ESIM分离技术,应针对目标离子的选择性分离要求,设计合成新型结构ESIM材料和研发相关膜组件系统,可望最终实现ESIM技术的工业应用。

近年来,高性能荧光有机电致发光器件(FOLEDs)的开发受到了广泛关注。由于荧光材料仅能利用25%的单重态激子辐射发光,FOLEDs的外量子效率(EQE)理论极限为5%。通过能量转移,充分利用主体分子的单重态与三重态激子敏化荧光客体发光,可以提高激子利用率。目前敏化型FOLEDs(SFOLEDs)的最高EQE已达26.1%。本文详细介绍了SFOLEDs的敏化原理和机制,并根据敏化机制的不同,系统地总结了热活化延迟荧光敏化、激基复合物敏化、三重态湮灭敏化和局域电荷转移杂化激发态(HLCT)敏化等各类SFOLEDs的材料与器件结构特点及其研究进展。最后本综述对该类器件的研究前景进行了展望,期待吸引更多专业的研究人员的研究兴趣,进而推动该领域的发展。

Ⅲ-Ⅴ族半导体材料(如GaAs、InP、GaP等)具有抗辐射性能高、温度特性好、耐高温等特点。相比于其他材料构建的光电催化体系,由这类半导体构成的光电极具有更高的太阳能吸收效率和光电转换效率。然而,大多数Ⅲ-Ⅴ族半导体在水溶液电解质中的物理化学性质很不稳定,导致太阳能驱动分解水性能衰减较快。基于此,本文综述了薄膜保护层在改善Ⅲ-Ⅴ族半导体光电极电化学稳定性方面的主要成就和研究现状,分析总结了获得稳定高效的光电反应界面和分解水效率的策略,探讨了导致材料衰减的原因和相应改善措施,最后展望了薄膜保护策略的未来发展前景。

自20世纪70年代以来,利用阳光将水分解,从而将太阳能转换为清洁可再生的氢气燃料成为人们关注的焦点。太阳能是取之不尽用之不竭的能源,而海水是地球上最丰富且易获取的自然资源,利用光电催化海水分解制氢成为目前解决实际能源问题和缓解淡水资源短缺的理想途径之一。本文总结了目前为止探索过光电催化分解海水制取氢气的研究工作,对研究内容和机理进行了梳理分析,并对光电催化海水制氢这一领域进行了展望。

氧析出反应(Oxygen evolution reaction, OER)是电解水制氢、二氧化碳还原、二次金属-空气电池等能源储存和转化技术中的关键半反应。镍铁水滑石类材料(NiFe layered double hydroxide, NiFe-LDH)具有独特的层状结构、优异的催化性能和成本低廉等优点,是一类极具潜力的OER催化材料。但电导率低、活性位点暴露不充分等缺点也限制了其催化性能的进一步提高。本文综述了包括引入缺陷、片层剥离、元素掺杂、表面修饰和原位生长等针对NiFe-LDH的改性方法,这些方法能有效提升反应活性位点数量、增强导电性并促进反应动力学过程。最后,讨论了对NiFe-LDH改性中存在的问题以及对后续研究的展望。

锂硫电池具有较高的理论比容量(以硫计1675 mAh·g^-1和2600 Wh·kg^-1),以及低成本和绿色环保等优势,成为最有前景的下一代可充电储能器件之一。然而,锂硫电池内部严重的多硫化锂穿梭现象导致了电池容量的下降和使用寿命的快速降低。为实现锂硫电池的商业化,其严重的“穿梭效应”亟需改善。普通的商业隔膜有很大的孔径(500 nm),且不具有阻碍多硫化锂迁移的功能。因此,对隔膜进行表面修饰,引入功能化修饰层就成为了一种很有效的策略。本文综述了近年来隔膜表面修饰所遵循的方法以及在此基础上开发的新型隔膜,并对功能化的隔膜在提升锂硫电池性能上的前景进行了展望。

污泥是城市污水处理厂的副产物,是一种典型的固体废弃物,具有污染与资源的双重属性。以污泥作为原材料制备碳基催化材料并用于水环境催化是一种新型的污泥减量化和资源化利用方式。由于污泥是生物质有机质和多种无机氧化物、金属离子的混合物,因此以其制备的碳基催化剂或载体材料具有原料易得、活性位点分散、表面化学官能团易于调控、比表面积高等特点,并被广泛地用于多相Fenton催化、电催化、光催化、湿式氧化和臭氧氧化等水环境催化领域。本文将阐述污泥碳基催化剂材料的制备和改性方法,通过材料物理、化学性质与催化作用的构效关系并结合其在水环境催化领域的应用特点,说明碳基催化剂参与水中污染物吸附、电子转移和有机物降解的作用机制,同时对提高污泥基材料的稳定性、可重复利用性和催化活性提出新的展望。

由于全球的工农业的迅速发展,水污染已成为人类所面临的最大危机。基于半导体光催化法是治理水污染的绿色技术之一,能够有效地降解和去除水中的污染物。在众多光催化材料中,金属氧化物半导体由于其具有低毒性、高稳定性和对水溶液中化学腐蚀的较高的抵抗力等优点,而被科学家们广泛地研究和应用。其中,三元组分的金属氧化物因其具有较窄的禁带宽度和可见光响应性质,在光催化降解领域上的能力已经超过其他的金属化合物。本文系统地介绍了两种典型的三元金属氧化物——钨酸铋和钼酸铋,围绕着基于钨酸铋和钼酸铋的复合型催化剂的制备和在光催化降解废水处理领域中的应用以及发展进行了综述,提出了目前关于钨酸铋和钼酸铋的复合材料的设计、机理研究和改性修饰方法中的所存在的主要问题,并对未来的发展趋势进行了展望。