本期封面以棉花为主题,呈现了棉花纤维素水解后,可制得棒状纤维素纳米晶(CNCs)。通过蒸发诱导自组装(EISA),CNCs可自发排列成手性向列型液晶。展示源自生物质的纳米材料,既能完美呈现自然界的精密构造,更因其独特的螺旋结构和光学特性,为光学、传感等领域提供可持续的绿色解决方案。
赖朝霞, 范润奇, 王雪, 张曙盛, 邱婷, 冯陈国. 可控的芳基向烯基1,4-钯迁移转化反应研究[J]. 化学进展, 2025, 37(5): 639-648.
Zhaoxia Lai, Runqi Fan, Xue Wang, Shusheng Zhang, Ting Qiu, Chenguo Feng. Organic Transformations via Controlled Aryl-to-Vinylic 1,4-Palladium Migration[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(5): 639-648.
有机过渡金属化合物通过分子内C—H活化形成环金属物种,然后选择性开环可实现金属原子在分子内的“跨空间”迁移。与广泛研究的基于杂原子导向的C—H活化反应相比,这一过程更为复杂且难以控制。在过去的十多年中,该领域取得了显著进展,为远程C—H键的官能团化提供了新的有力工具。芳基向烯基的1,4-钯迁移作为该领域重要研究内容之一,虽然涉及钯向热力学上更不稳定的烯基位置迁移以及烯烃本身的多样反应性等系列挑战问题,但是其可为多取代烯烃的高立体选择性合成提供新的方法,具有重要学术和应用价值,因而引起了广泛关注。本文综述了基于芳基向烯基1,4-钯迁移的核心机制、各种转化反应及其可能的合成应用,并探讨了该领域面临的挑战和未来的发展前景。
张淑娴, 金康. 双环肽的化学合成策略及其在药物研发中的应用[J]. 化学进展, 2025, 37(5): 649-669.
Shuxian Zhang, Kang Jin. Chemically Synthetic Strategies for Bicyclic Peptides and Their Application in Drug Development[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(5): 649-669.
近年来,随着多肽合成方法的改进与创新,双环肽领域飞速发展,越来越多的双环肽化合物已进入临床试验阶段。通过对多肽化合物库进行高通量筛选,目标结构的获得效率大大增加,进一步促进了双环肽领域的发展。与直链肽和单环肽相比,双环肽的结构较大,且具有一定的刚性,这些特点赋予了其抗体样的亲和力和选择性,可以高效结合到宽大的靶点表面。双环肽结构中往往不含裸露的氨基和羧基末端,使其对蛋白水解酶稳定性增加。此外,双环肽还具有一定的细胞膜通透性,有利于改善生物利用度。随着合成技术的广泛应用与不断发展,越来越多的双环肽被相继开发,为双环肽药物的研究奠定了基础。然而,在成药性方面,双环肽的溶解度、构象稳定性和体内活性仍存在局限性,需要进一步通过制剂学、化学修饰等手段来解决。本综述主要讨论近年来双环肽的化学合成策略及其在药物研发中的应用。
李思宇, 刘以凡, 吕源财, 叶晓霞, 林春香, 刘明华. 纤维素纳米晶手性液晶的制备及其应用[J]. 化学进展, 2025, 37(5): 670-685.
Siyu Li, Yifan Liu, Yuancai Lv, Xiaoxia Ye, Chunxiang Lin, Minghua Liu. Preparation and Application of Cellulose Nanocrystalline Chiral Liquid Crystals[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(5): 670-685.
纤维素纳米晶(cellulose nanocrystals,CNCs)是从天然纤维素中获得的具有高结晶度的一种棒状纳米材料,CNCs悬浮液通过蒸发诱导自组装(evaporation-induced self-assembly,EISA)可形成具有手性向列型结构的虹彩膜,从而展现出独特的光学性质并可呈现特定的结构色,在防伪、传感、光电等领域具有极大的应用潜力。由于CNCs原料来源丰富、绿色可再生,已为新一代手性材料研究的首选。本文介绍了CNCs手性液晶的形成机制、结构与光学特性,综述了近年来国内外较为典型的CNCs手性液晶的制备方法,讨论了CNCs手性液晶的结构色及其调控手段,并概述了CNCs手性液晶在防伪材料、模板材料、其他功能材料以及生物医疗领域的应用进展。最后,对CNCs手性液晶所面临的挑战和研究前景进行了展望。
刘健淞, 潘贵达, 张峰, 高伟, 唐俊涛, 喻桂朋. 界面聚合法制备共价有机框架膜[J]. 化学进展, 2025, 37(5): 686-697.
Jiansong Liu, Guida Pan, Feng Zhang, Wei Gao, Juntao Tang, Guipeng Yu. Preparation of Covalent Organic Framework Membranes by Interfacial Polymerization[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(5): 686-697.
近年来,共价有机框架(COFs)材料已经成为膜材料领域的研究热点之一。与传统的聚合物材料相比,COFs具有独特的孔结构和结构多样性,有望在膜应用领域取得新突破。本文以不同界面体系为切入点,系统介绍了界面聚合制备高性能COFs膜的方法和各界面体系下的成膜机制,讨论了膜结构精细化调控的策略,并概括了膜结构与应用性能间的关系。最后,本文对界面聚合法制备共价有机框架膜中所面临的挑战进行了总结,展望了该领域的发展趋势。
艾集智, 理思远, 吴嫦娥, 王拴紧, 孟跃中. 可生物降解合成纤维[J]. 化学进展, 2025, 37(5): 698-714.
Jizhi Ai, Siyuan Li, Change Wu, Shuanjin Wang, Yuezhong Meng. Biodegradable Synthetic Fiber[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(5): 698-714.
通过化学过程和微生物与酶等生物过程来生产生物可降解塑料发展迅速,在一些领域替代不可降解塑料,有利于“白色污染”的治理。纤维材料是一类通过普通材料经过特殊加工而得到的一维材料。可生物降解材料制备成纤维材料,在纤维增强复合材料、纺织品及生物医学领域的应用具有重要意义。本文针对材料可生物降解机理和生物降解合成纤维制备方法、研究现状,以及基于可生物降解合成纤维的复合材料进行评述,并对材料纺丝成型方式、说明部分生物可降解塑料与常规纤维成型方式的适用关系,并指出了生物可降解合成纤维材料发展所面临的挑战和发展前景。
胡正儒, 雷文, 王微, 余旺旺. 自修复3D打印聚合物材料及其应用[J]. 化学进展, 2025, 37(5): 715-723.
Zhengru Hu, Wen Lei, Wei Wang, Wangwang Yu. Self-Healing Polymer Materials and Its Application in 3D Printing Field[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(5): 715-723.
随着光固化3D打印技术的迅猛发展和日益成熟,市场对光敏树脂的需求日趋多样化和精细化,推动了多功能光敏树脂的研发,其目的是为了拓宽光敏树脂的应用范围,尤其是在高性能和智能材料方面。自修复3D打印聚合物材料作为一个新型研究方向,近年来更是受到了研究人员的广泛关注。本文综述了最新的基于氢键、二硫键、配位建、主客体相互作用等本征型和基于微胶囊型、中空纤维型等外援型自修复聚合物材料的研究进展,探讨了外援型和本征型的不同修复机理,重点分析了不同自修复聚合物材料在3D打印领域的应用研究。目前,自修复3D打印聚合物材料主要集中在本征型自修复材料的研究上,对于需要3D打印的硬质固体聚合物自修复材料,仍需依赖外援型自修复方法,主要为微胶囊型自修复和微脉管型自修复。
江秀霜, 王俊明, 刘宏治. 纤维素基日间辐射制冷材料[J]. 化学进展, 2025, 37(5): 724-742.
Xiushuang Jiang, Junming Wang, Hongzhi Liu. Cellulose-Based Daytime Radiative Cooling Materials[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(5): 724-742.
随着人们生活质量的提高和环保意识的加强,“绿色”环保的纤维素材料因其在中红外波段具有高发射的特性和多尺度结构可调控性的优势在日间辐射制冷领域颇受瞩目。本文介绍了辐射制冷材料的分类与优缺点、辐射制冷的原理及其影响辐射制冷性能的因素,着重综述了纤维素基日间辐射制冷材料的分类、研究现状及其辐射制冷性能,并总结了纤维素基日间辐射制冷材料在建筑热管理、人体热管理、光伏冷却及低温贮运四个主要应用领域的研究进展,最后探讨了对目前研究中存在的挑战,并对该领域未来的发展方向进行了展望。
冯明霞, 钱锦天, 吕大伍, 沈文锋, 宋伟杰, 谭瑞琴. 半导体电阻型氨气传感器及其在人体呼气健康监测中的应用[J]. 化学进展, 2025, 37(5): 743-757.
Mingxia Feng, Jintian Qian, Dawu Lv, Wenfeng Shen, Weijie Song, Ruiqin Tan. Semiconductor Ammonia Sensor and Its Application in Human Expiratory Health Monitoring[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(5): 743-757.
人类呼出气与疾病有着密切的关系,其中氨气是肾病和幽门螺旋杆菌阳性等疾病的呼吸标志物。传统的呼出气检测主要通过气相色谱等手段,但其仪器体积庞大,操作复杂。新兴的氨气传感器具有便携、易集成、小型化、成本低和操作简单等优点,从而受到广泛关注。本综述系统阐述了半导体型氨气传感器的工作机制、传感器类型和常见的氨敏材料,同时介绍了传感阵列-电子鼻技术相对于单一传感器的优势,并提出了氨气传感器及其电子鼻系统在健康监测和疾病诊断中的应用研究,最后针对目前氨气传感器存在的问题以及未来前景进行了分析展望。
陈信, 王镜朝, 崔翔明, 周密, 王嘉楠, 延卫. 过渡金属催化剂在锂硫电池中的应用及催化机理研究[J]. 化学进展, 2025, 37(5): 758-774.
Xin Chen, Jingzhao Wang, Xiangming Cui, Mi Zhou, Jianan Wang, Wei Yan. The Review on Application and Catalytic Mechanism of Transition Metal Catalysts in Li-S Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(5): 758-774.
锂硫电池因其极高的容量和能量密度而具备了极大的应用前景。然而,正极硫缓慢的反应动力学严重阻碍了其进一步应用。为了改善锂硫电池正极转化慢的问题,探索高效催化剂以加快硫的反应动力学研究迫在眉睫。过渡金属因独特的物化特性和优秀的催化性质而被视为锂硫电池的潜在催化剂。值得注意的是,过渡金属的种类、性质差异会引起其催化机理的不同。基于此,本文基于金属特性划分了5类过渡金属(黑色金属、常规有色金属、贵金属、稀有难熔金属、稀土金属),分析了过渡金属催化剂在电池中的催化机制,包括吸附作用、加速电子转移、降低反应活化能和协同催化等6种。综述了各类金属应用于锂硫电池研究进展,明确了不同类别的金属对应的催化机理,并对过渡金属催化剂面临的挑战提出了针对性的4种优化策略,即纳米结构化设计、掺杂改性、合金化和表面包覆策略,以期为锂硫电池催化剂的设计提供一定的参考。
关银燕, 郝小蕊, 徐锐, 李洪飞, 吴禹翰, 梁吉艳. 锌-碘电池正极用碳材料[J]. 化学进展, 2025, 37(5): 775-787.
Yinyan Guan, Xiaorui Hao, Rui Xu, Hongfei Li, Yuhan Wu, Jiyan Liang. Carbon Materials for Zinc-Iodine Battery Cathodes[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(5): 775-787.
锌-碘电池作为一种新型绿色、低成本、高安全电化学储能技术,受到了广泛关注。其基本原理是利用锌和碘之间的电化学反应来储存和释放能量。然而,碘的低电子电导率、穿梭效应和高可溶性限制了锌-碘电池的实际应用。本文系统综述了碳材料在锌-碘电池正极中的研究进展,重点介绍了几种常用的碳材料,如碳纳米管、石墨烯、活性炭、生物质衍生碳及其他多孔碳材料等。这些碳材料凭借其优异的导电性、高比表面积和良好的化学稳定性,在锌-碘电池中不仅能够有效吸附和固定碘分子,防止碘的流失和穿梭效应,还可以通过调控材料的孔隙结构和表面化学性质,促进碘的氧化还原反应,提升电池的容量和循环稳定性。同时,本文还总结了碳材料在锌-碘电池实际应用时面临的挑战与问题,包括如何进一步提升对碘的吸附能力、增强碳材料的结构稳定性等。基于这些挑战,本文提出了几点未来可能的研究方向,以期进一步提高电池性能、降低制造成本,为推动这一新兴的电池技术的发展和应用奠定基础。
刘基, 姚耀春, 张少泽, 张克宇, 彭昌军, 刘洪来. 离子液体在锂金属电池中的应用[J]. 化学进展, 2025, 37(5): 788-800.
Ji Liu, Yaochun Yao, Shaoze Zhang, Keyu Zhang, Changjun Peng, Honglai Liu. Application of Ionic Liquids in Lithium Metal Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(5): 788-800.
锂金属电池由于其高能量密度成为下一代电池技术研究的焦点。然而,锂金属电池的商业化进程受到一系列挑战的限制,包括锂枝晶形成、体积效应和SEI破裂等问题。离子液体由于其独特的物理和化学特性,成为解决这些问题的重要候选材料。尽管离子液体在锂金属电池中展现出巨大的应用潜力,但仍存在成本高、黏度大等一系列问题亟须解决。未来的研究应致力于开发新型的低成本、高性能的离子液体,并进一步理解其在电池中的作用机制。此外,结合先进表征技术和理论计算,深入探讨离子液体在锂金属电池中的动态行为和界面现象,将有助于推动其实际应用。本文综述了锂金属电池研究与发展过程中所涉及的安全问题,以及离子液体在作为电解液和固体电解质时在锂金属电池中应用的研究进展。