本封面系统展现高熵催化剂的性能优化策略。在电解水制氢的场景中,控制中枢通过算法构建"组元-结构-活性"的构效关系,实现万级材料数据的高效筛选;双机械臂协同系统分别代表缺陷工程与元素调控,其注水加速工序类比缺陷提升电荷转移效率。基于机器学习的前沿预测、缺陷的动态构筑、组元的精准调控等多策略协同为高熵催化剂突破绿色制氢瓶颈提供新思路。
况绍福, 卢雪, 王健行, 林华, 李庆. 高熵析氧催化材料:机理解析、优化策略与未来挑战[J]. 化学进展, 2025, 37(11): 1581-1603.
Shaofu Kuang, Xue Lu, Jianxing Wang, Hua Lin, Qing Li. High-Entropy Oxygen Evolution Catalysts: Mechanistic Analysis, Optimization Strategies, and Prospective Challenges[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(11): 1581-1603.
基于可再生能源的电解水制氢技术作为应对能源危机与环境问题双重挑战的关键路径,其大规模应用受限于阳极析氧反应(OER)缓慢的反应动力学。近年来,具备独特结构和组元可调性的高熵材料,凭借其近乎连续的吸附能可调控维度,在OER催化领域展现出突破传统单/双组元材料性能边界的显著优势。尽管高熵材料在OER催化领域的探索已取得显著进展,仍存在多元体系中组分-结构-性能构效关系复杂性、催化机制模糊性等亟待解决的关键科学问题。本文首先系统梳理了OER反应四电子转移机理,继而全面综述了高熵合金、高熵氧化物、高熵金属有机框架等高熵材料在OER领域的最新研究进展。重点从原子级配位环境、电子结构调控和表面吸附能演化三个维度构建组元-结构-性能之间的关联,深入阐释多金属位点的协同催化机制。最后,从材料设计、缺陷工程、元素调控三个维度提出了OER性能优化策略,并指出高熵析氧催化材料在未来可能面临的问题和机遇。本综述可为高熵析氧催化材料的精准设计、原子级构效关系的解析及催化性能的优化提供借鉴和参考。
温飞, 罗文钰, 马晓迅, 刘珊珊, 焦林郁. 聚集诱导延迟荧光材料及其有机光电器件[J]. 化学进展, 2025, 37(11): 1604-1621.
Fei Wen, Wen-Yu Luo, Xiaoxun Ma, Shanshan Liu, Lin-Yu Jiao. Advances in Aggregation-Induced Delayed Fluorescent Materials and Their Organic Optoelectronic Devices[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(11): 1604-1621.
热激活延迟荧光(TADF)材料凭借无需贵金属即可实现单重态与三重态激子高效利用的显著优势,已进入蓬勃发展的新阶段。然而,目前传统的TADF材料普遍存在聚集诱导猝灭(ACQ)现象,严重限制了其发展和应用。相比之下,聚集诱导延迟荧光(AIDF)材料具有独特的聚集诱导荧光增强现象,从而在有机电致发光领域备受关注。在本综述中,我们对有机发光二极管(OLED)领域相关的AIDF分子进行了总结,重点综述了2021年以来的AIDF分子设计及其在非掺杂OLED领域的研究和应用进展,通过基于分子结构的分类依据,分别从二苯甲酮、三嗪、喹喔啉以及其他受体等方面进行分析和讨论,对所述化合物进行结构拆解和性质汇总,深入探讨其结构与性能之间的构效关系,并对该领域的发展做出展望。
李京阳, 徐冬格, 马云超, 崔克宇, 刘春波. 共价有机框架材料在电催化CO2还原中的应用[J]. 化学进展, 2025, 37(11): 1622-1630.
Jingyang Li, Dongge Xu, Yunchao Ma, Keyu Cui, Chunbo Liu. Applications of Covalent Organic Frameworks in Electrocatalytic Reduction of CO2[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(11): 1622-1630.
二氧化碳的大量排放加剧全球变暖。因此,开发二氧化碳转化技术迫在眉睫。各种转化技术中,电催化还原二氧化碳可以高效且持续转换二氧化碳。然而,电催化还原二氧化碳通常需要克服更高的活化能垒。传统电催化剂如金属、金属二硫化物、过渡金属氧化物和无金属2D材料(g-C3N4)在均相体系中易失活、电子转移效率低、二氧化碳吸附和活化能力较弱、反应动力学较慢、产物选择性较差。共价有机框架材料(COFs)是一类通过共价键连接而成的新兴多孔有机聚合物。层间的有序堆积和π-π相互作用促进载流子的运输。高比表面积和适当的孔径使二氧化碳吸附,产生更多的活性位点。这些特性使COFs成为电化学还原二氧化碳的理想材料。本文首先总结基于拓扑结构的二维和三维共价有机框架的合成和结构多样性。其次,简要介绍二维和三维共价有机框架在电化学还原二氧化碳领域的发展。最后,讨论COFs在电化学还原二氧化碳方面的潜在发展前景。
王思厶, 肖洁蓉, 于法标, 王锐, 何贵省. 基于表面增强拉曼光谱的乳腺癌转移检测及治疗评估[J]. 化学进展, 2025, 37(11): 1631-1651.
Sisi Wang, Jierong Xiao, Fabiao Yu, Rui Wang, Guisheng He. Surface-Enhanced Raman Scattering for Metastasis Detection and Treatment Evaluation in Breast Cancer[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(11): 1631-1651.
乳腺癌是最常见的恶性肿瘤之一,也是全球女性癌症死亡的第二大主要原因,乳腺癌的转移是导致患者预后不良的核心因素。传统的检测方法存在灵敏度不足、侵入性强以及无法实时反映肿瘤微环境动态变化的问题,难以满足精准诊疗的需求。近年来,表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术凭借其单分子级别的高灵敏度、优异的时空分辨率以及多重靶标检测能力,成为乳腺癌转移监测与治疗评估的重要工具。靶向肿瘤或肿瘤标志物的功能化SERS探针可以非侵入性地识别循环肿瘤细胞(circulating tumor cells, CTCs)、外泌体(exosomes,exos)及与转移相关的代谢物,实现乳腺癌转移的分子水平诊断。此外,SERS技术还可以检测药物在肿瘤部位的递送效率、释放动力学和治疗反应,为个体化治疗评估提供动态的分子图谱。本文综述了SERS技术在乳腺癌转移相关生物标志物检测、肿瘤微环境分析及疗效评估方面的最新进展,并探讨了探针靶向性优化、信号稳定性提高及临床转化的关键挑战。展望未来,随着多模态SERS探针的设计与人工智能数据分析技术的深度融合,SERS技术有望推动乳腺癌诊疗走向精准化和可视化的新阶段。
李莹, 韩林, 冯恬恬, 李健. 血红素基模拟酶的功能化构建与应用[J]. 化学进展, 2025, 37(11): 1652-1660.
Ying Li, Lin Han, Tiantian Feng, Jian Li. Functional Construction and Application of Hemin-Based Mimetic Enzyme[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(11): 1652-1660.
模拟酶作为一种仿生催化剂,能够有效克服生物酶在提纯、储存及循环利用等方面的限制。血红素是大多数过氧化物酶活性中心的必需辅基,其铁卟啉结构赋予其基础的类过氧化物酶催化活性,但天然游离血红素存在因分子间自聚集、易氧化失活及催化位点暴露不足等问题,导致催化效率降低且稳定性差,将血红素与负载材料结合得到的血红素基模拟酶,既可有效抑制血红素自聚集与氧化降解,又能增强其催化活性与稳定性。本综述主要介绍了几类常见的血红素基模拟酶,并根据各种负载材料的作用原理以及血红素基模拟酶的特性,对血红素基模拟酶的构建及应用进行了归纳和总结,剖析了各种负载材料的结构特性对模拟酶功能的调控规律,并对其发展趋势进行展望。目前血红素基模拟酶的设计构建仍面临自组装过程复杂、制备过程可控性较差等关键瓶颈问题,未来可聚焦于对负载材料进行更深入的物理化学研究,将血红素和各种支持物的性能进行高度结合,例如建立负载材料物化特性与血红素分子定向组装的构效关系图谱,通过界面工程策略实现血红素与载体性能的协同优化,或者寻找其他性能相似的负载材料,开发兼具高催化活性与结构均一性的血红素基模拟酶,推动血红素基模拟酶在多领域的实际应用。
赵咪娜, 唐嘉一, 张耀都. N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为合成子的反应研究[J]. 化学进展, 2025, 37(11): 1661-1673.
Mina Zhao, Jiayi Tang, Yaodu Zhang. Research on the Reaction of N,N-Dimethylformamide (DMF) as Synthons[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(11): 1661-1673.
N,N-二甲基甲酰胺(DMF)是一种常见的有机化合物,它不仅常被用作为有机反应溶剂,而且也在工业生产中被广泛用作反应试剂,在有机合成中长期发挥着重要作用。值得注意的是,DMF本身可以作为合成子提供不同结构单元参与有机合成反应,在构建复杂多样且结构新颖的功能分子中发挥着十分重要的作用。因此,本综述着重介绍DMF作为多功能前体在各种反应中的性能,总结DMF作为胺源、碳源、氢源、氧源和双合成子反应的最新进展、并展望该领域今后的发展方向,希望对后期DMF作为合成子的反应研究提供参考及借鉴。
鲍艳, 周俊斌, 郭茹月. 离子凝胶的制备及力学性能强化策略[J]. 化学进展, 2025, 37(11): 1674-1687.
Yan Bao, Junbin Zhou, Ruyue Guo. Preparation of Ionogels and Strategies for Strengthening Its Mechanical Properties[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(11): 1674-1687.
近年来,柔性电子器件在智能传感设备、人机交互界面、仿生电子皮肤等众多领域展现出广阔的应用前景。离子凝胶凭借卓越的电化学性能、可调的力学性能以及高度的环境适应性,在柔性电子器件的制备方面极具潜力。然而,离子凝胶普遍较差的力学性能限制了其广泛应用。鉴于此,本文从制备方法与力学性能强化策略两方面,系统综述了离子凝胶的研究进展。首先,根据阴/阳离子的类型,归纳了常见离子液体的种类及其特性。随后,将离子凝胶的常用制备技术分为物理共混法、原位聚合法和溶剂交换法三类,并深入剖析了各类方法的优缺点。然后,总结了提升离子凝胶力学性能的代表性策略,包括调控聚合物网络结构、构建非共价相互作用、形成微相分离结构以及引入无机纳米粒子等,并系统阐释了这些策略的作用机制、对凝胶力学性能的调控效应及其适用场景。最后,概述了当前离子凝胶制备过程中面临的关键挑战,并展望了其未来的发展方向。综上,本文为高性能离子凝胶的设计与性能提升提供了理论基础。
林子淳, 王昕悦, 许晴, 段红娟, 张海军. 二氧化硅复合气凝胶[J]. 化学进展, 2025, 37(11): 1688-1703.
Zichun Lin, Xinyue Wang, Qing Xu, Hongjuan Duan, Haijun Zhang. Silica Composite Aerogels[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(11): 1688-1703.
二氧化硅复合气凝胶具有低密度,高比表面积,高孔隙率等优异性能,广泛应用于高温窑炉、石油天然气、航空航天等领域。本文先对无机复合、有机复合、纤维增强的二氧化硅气凝胶进行综述,并对复合气凝胶的导热系数、耐压强度,孔隙率、密度等物理性质进行对比。然后,总结了二氧化硅复合气凝胶的增材制造策略。最后,提出了二氧化硅复合气凝胶在制备和性能方面的问题,并展望了二氧化硅气凝胶复合材料在未来的发展方向。
罗语焉, 刘国瑞. 多氯萘的来源、排放特征及环境管理[J]. 化学进展, 2025, 37(11): 1704-1718.
Yuyan Luo, Guorui Liu. The Sources, Emission Characteristics, and Environmental Management of Polychlorinated Naphthalenes[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(11): 1704-1718.
多氯萘(PCNs)是《斯德哥尔摩公约》管控的持久性有机化合物。因其持久性和长距离迁移性,PCNs广泛分布于环境中,甚至在青藏高原和北极等偏远地区也已被检测到。PCNs的环境来源主要包括作为历史化学品的使用和释放以及现代工业活动中的无意产生和排放。精准量化其排放特征,对于制定针对性的污染防治策略、有效降低其在环境中的残留水平至关重要。本文总结了PCNs排放研究的现状,包括其排放源、排放因子及排放清单的编制进展。历史排放研究表明,PCNs的排放与工业化进程密切相关,多数地区呈现先上升后下降的趋势。无意排放的研究表明,不同行业和工艺的PCNs排放因子差异显著,且受污染控制措施的影响较大。尽管已有研究取得了一定进展,但全球PCNs排放的系统性研究仍显不足,尤其是在排放因子的测定和排放清单的编制方面。未来研究需进一步完善排放清单,加强监测和管理,以有效控制PCNs的环境风险。
全凤, 高川子, 裘文慧, 郑一. 孕期全氟和多氟烷基化合物暴露对胎盘结构和功能的影响[J]. 化学进展, 2025, 37(11): 1719-1730.
Feng Quan, Chuanzi Gao, Wenhui Qiu, Yi Zheng. The Impact of Prenatal Perfluorinated and Polyfluoroalkyl Substances Exposure on Placental Structure and Function[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(11): 1719-1730.
全氟和多氟烷基化合物(PFAS)是一类持久性有机污染物,因其在工业和消费品中的广泛应用而广泛存在于各类环境介质中,并通过饮食、饮水、呼吸和皮肤接触进入人体内,对人类健康构成潜在威胁。胎盘作为母胎界面的关键器官,不仅承担着物质交换和内分泌调节的重要功能,还是保护胎儿免受外界有害物质侵害的天然屏障。PFAS能够穿过胎盘屏障并在胎盘组织中累积,进而干扰胎盘正常生理功能,严重威胁胎儿健康生长与发育。本文基于流行病学、胎盘细胞模型以及动物暴露模型的研究证据,综述了PFAS暴露对胎盘结构和功能的影响,总结了PFAS在胎盘中的全球暴露水平,分析了PFAS暴露对胎盘形态、结构和功能的影响,并探讨了可能的分子机制。通过对现有研究的全面梳理,并为后续研究方向提出展望。