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  • 综述
    李立清, 钟秀敏, 章礼旭, 刘昆明, 王全兵, 马杰
    化学进展. 2023, 35(11): 1674-1685. https://doi.org/10.7536/PC230401
         

    双网络水凝胶(Double Network Hydrogels)是两个互穿或半穿三维网络组成的聚合物材料,其独特的对比互穿网络结构和可调节的网络交联方式克服了单网络水凝胶在力学性能上的障碍,并以其良好的机械、抗溶胀、自修复等力学性能而被广泛地应用于组织工程、智能传感器、离子吸附等领域。然而,现有技术存在合成步骤繁多、制备条件复杂以及使用有毒有害的化学交联等问题,限制了双网络水凝胶的大规模生产应用。因此,近年来对双网络水凝胶的改性研究受到了越来越多的关注,科研工作者主要围绕如何提高双网络水凝胶的力学性能开展了一系列结构修饰研究,旨在扩宽其在各个领域的应用。本文综述了双网络水凝胶的种类,详细介绍了不同的水凝胶的制备方法、结构和独特性能。重点针对改善其机械性能、抗溶胀性能和自修复性能等力学性能的改性研究进行了分析,旨在突破双网络水凝胶目前的局限性,为其未来的发展提供思路和方向。

  • 综述
    陈超, 王古月, 田莹, 孔正阳, 李凤龙, 朱锦, 应邬彬
    化学进展. 2023, 35(9): 1275-1293. https://doi.org/10.7536/PC230530
         

    聚氨酯是一类常见的聚合物,因其具有出色的综合性能而受到了广泛关注。但是,对于聚氨酯而言,任何微小的损坏都会极大地缩短其使用寿命。因此,可以通过赋予聚氨酯自愈合性能来解决这一问题。聚氨酯的愈合机理中最常见的是内在驱动力,指的是通过分子结构设计,不需要外加愈合剂,使得聚氨酯的分子链自发运动重新缠结在一起。内在驱动通常分为可逆共价键(如二硫键、Diels-Alder 反应、硼酸酯键等) 和动态非共价相互作用(如氢键、离子键、金属配位键、主客体结构等)。聚氨酯主链中可以存在单一的内在驱动力,也可以同时存在多个内在驱动力共同作用。然而,自愈合聚氨酯仅仅具有自发修复损伤,延长其使用寿命并降低维护成本的这一优点仍不能满足聚氨酯在一些特殊场合的使用需求。为了进一步实现自愈合聚氨酯多场景的应用,在保留聚氨酯的自愈合性能的同时,考虑引入一些新的官能团,赋予聚氨酯一些特殊性能,如形状记忆、可降解、抗菌、生物相容等,实现自愈合聚氨酯的功能化集成。更重要的是,这些具有功能化的自愈合聚氨酯可以代替传统材料,作为柔性传感领域中的介电材料、基底材料或者封装材料,用于提高柔性传感器的可靠性和耐久性。因此,本文重点介绍了自愈合聚氨酯的自愈合机理,随后介绍了自愈合聚氨酯的功能化集成以及其在柔性传感领域的应用,最后在此基础上展望了自愈合聚氨酯的未来发展前景。

  • 综述
    高雯欢, 丁济可, 马全兴, 苏郁清, 宋宏伟, 陈聪
    化学进展. 2024, 36(2): 187-203. https://doi.org/10.7536/PC230526
         

    近年来,具有ABX3晶体结构的金属卤化物钙钛矿材料因其可调带隙、高吸收系数、长载流子传输距离等光电学特性而在光电探测领域表现出良好应用前景,尤其是基于纯Sn或者Sn/Pb混合阳离子制备的杂化钙钛矿在760~1050 nm范围的近红外光电响应性能非常优异,展现出高灵敏度、低暗电流和高探测率等多方面优势。为进一步拓宽钙钛矿的近红外以及红外响应波长范围,研究人员探索了将有机材料、晶体硅/锗、Ⅲ-Ⅴ族化合物、Ⅳ-Ⅵ族化合物、上转换荧光材料等作为互补光吸收层与钙钛矿结合制备异质结来构筑出宽谱响应的近红外光电探测器。基于以上研究,本文总结了当前拓宽钙钛矿光电探测器的光谱范围的有效途径。同时,对钙钛矿材料的近红外光电探测器的未来发展前景作出了展望。

  • 综述
    汤炜, 邴研, 刘旭东, 姜鸿基
    化学进展. 2023, 35(10): 1461-1485. https://doi.org/10.7536/PC230306
         

    有机发光材料的光电性能与分子的化学结构、构象变化的灵活性以及分子间相互作用密切相关。从结构上看,二苯甲酮的羰基和苯环具有很高的可化学修饰性,本文从材料合成角度首先综述了近年来基于二苯甲酮框架的多功能有机发光材料的构建策略,主要包括多取代二苯甲酮、用杂原子作为桥连基团以及以C=C偶联和苯环为中心直接偶联等三种策略。已经基于此开发了多种多功能有机发光材料,主要包括荧光材料、贵金属磷光配合物的主体、热激活延迟荧光材料、聚集诱导发光材料和纯有机室温磷光材料等。最后,还展望了基于二苯甲酮框架的多功能有机发光材料未来的研究重点和发展前景。

  • 综述
    张广相, 马驰, 付传凯, 刘子维, 霍华, 马玉林
    化学进展. 2023, 35(10): 1534-1543. https://doi.org/10.7536/PC230319
         

    钠离子电池因资源丰富、成本低廉、安全性高及环境友好等优势,在低速电动汽车、大型储能系统等领域备受关注。电解质作为电池的重要组成部分之一,承担着在正负极间传输离子的作用,对电池的循环寿命、倍率、安全性及自放电等性能具有重要影响。然而,在低温环境下,由于离子电导率下降、电解质与正负极兼容性变差、去溶剂化能升高、电极/电解质界面性质变差等问题,使得钠离子电池难以发挥理想的性能。本文总结了近年来对低温电解质的钠离子溶剂化结构及电极/电解质界面的新认识,并对基于氢键网络破坏、弱溶剂化、快速反应动力学及阴离子干预的低温电解质设计策略进行了系统分析。最后,提出深入理解电解质的钠离子溶剂化结构、电极/电解质界面性质与电解质低温性能之间的关系是未来从电解质角度提升钠离子电池低温性能的关键。

  • 综述
    付宛宜, 李雨航, 杨志超, 张延扬, 张孝林, 刘子尧, 潘丙才
    化学进展. 2023, 35(10): 1415-1437. https://doi.org/10.7536/PC230510
         

    纳米材料具有较高的比表面积和较强的表面效应,在水处理领域展现出优异的净污性能,具有广阔的应用前景。将纳米颗粒负载于毫米级载体中制备毫纳结构复合材料,可有机结合纳米颗粒的高反应活性与载体的良好操作性,是突破纳米材料易聚团失活、难分离、稳定性差、潜在环境风险等工程应用瓶颈并实现规模化应用的重要技术手段。本文综述了毫纳结构复合材料的制备方法、结构特性及其在吸附和催化氧化除污性能及机制方面的研究进展,并从纳米颗粒的限域生长、限域吸附特性和限域催化氧化特性等方面阐述限域效应及载体-纳米颗粒的协同净污效应。最后,针对目前毫纳结构复合材料方向亟待解决的科学问题和实际应用挑战提出了展望,以期为推动纳米材料的实际应用提供一定的理论指导和技术参考。

  • 综述
    刘苏慧, 张飞飞, 王小青, 刘普旭, 杨江峰
    化学进展. 2023, 35(12): 1752-1763. https://doi.org/10.7536/PC230415
         

    钛基金属有机框架(Ti-MOF)作为一种高价金属MOF,具有优异的化学稳定性、特殊的光响应特性、低毒性等优点,但由于钛金属源具有很高的反应活性,给材料合成带来了一定的挑战。本文综述了近年来Ti-MOF在合成方面的研究进展,详细介绍了溶剂热直接合成法、后交换合成法、原位生成SBUs构筑法等方法,并对形成的拓扑类型和晶体结构进行了分析,总结了Ti-MOF的合成规律及各种方法的优缺点。指出调控金属源和配位环境是获得Ti-MOF最重要的策略,并从原位生成SBUs构筑Ti-MOF和构筑双金属Ti/M-MOF两个角度进行了展望。

  • 综述
    张浩, 伍艳辉
    化学进展. 2023, 35(8): 1154-1167. https://doi.org/10.7536/PC230111
         

    渗透汽化是一种具有能耗低、操作简便等优点的膜分离技术,目前传统聚合物渗透汽化膜在分离性能和稳定性等方面还有欠缺。金属有机框架(MOF)是由金属离子与有机配体以自组装形式组建而成的晶态多孔材料,具有独特的性质,如对目标分子的选择性吸附和分子筛分效应,近年来许多研究表明将MOF作为填料引入聚合物基质中构筑混合基质膜(MMMs)对其渗透汽化性能有很好的促进作用。本文从MOF的不同系列出发,讨论了适用于渗透汽化混合基质膜的MOF种类,分析了MOF-聚合物混合基质膜的制备方法与改性策略,综述了该类混合基质膜在渗透汽化方面(有机溶剂脱水、从稀溶液中回收有机物、有机混合物的分离)的应用进展,总结了用于渗透汽化的MOF-聚合物混合基质膜研究面临的挑战,并对其未来发展提出展望。

  • 综述
    潘自宇, 冀豪栋
    化学进展. 2023, 35(8): 1229-1257. https://doi.org/10.7536/PC221218
         

    银纳米材料因催化活性高、生物相容性好、物化性能独特而备受关注,已被广泛应用于催化、药物、环境等领域。本文首先介绍了银纳米材料的种类、性质及合成策略,重点对可控合成方法进行了归纳总结,并讨论了机器学习在银纳米材料合成中的新成果。然后综述了近年来银纳米材料在环境中的应用,如污染物去除、杀菌和病毒灭活、传感器等。基于此,本文主要就银纳米材料的种类、可控合成及其环境应用进行综述和展望。

  • 综述
    杨冬荣, 张达, 任昆, 李付鹏, 东鹏, 张家庆, 杨斌, 梁风
    化学进展. 2023, 35(8): 1177-1190. https://doi.org/10.7536/PC221220
         

    全固态钠离子电池具有原料成本低、安全性高以及能量密度高等特点,在移动电源、电动汽车和大规模储能系统领域表现出巨大的应用潜力。然而全固态钠离子电池的发展和规模化应用亟需解决固体电解质室温离子电导率低、界面电荷转移阻抗大、固体电解质与电极界面兼容性和接触差等问题。本文结合近年来全固态钠离子电池相关报道和本课题组研究成果,概述了β-Al2O3型固体电解质、NASICON型固体电解质、硫化物固体电解质、聚合物固体电解质、复合固体电解质的研究进展及发展趋势;综述了全固态钠离子电池界面特性、固体电解质表面修饰、电极/固体电解质界面改性最新研究成果;最后对全固态钠离子电池界面改性策略发展方向进行了展望。本综述有助于加深对全固态钠离子电池界面科学问题的认识,并对固态钠离子电池的发展应用形成理论指导。

  • 综述
    于江波, 于婧, 刘杰, 吴占超, 匡少平
    化学进展. 2024, 36(1): 95-105. https://doi.org/10.7536/PC230525
         

    随着抗生素的普遍应用,抗生素的水体污染问题也越来越严重。目前,从水中去除抗生素污染物技术包括物理吸附、絮凝和化学氧化。然而,这些过程通常会在水中留下大量的化学试剂和难以处理的沉积物,导致后处理比较困难。光催化技术是利用光催化材料,在光照的情况下使抗生素彻底分解,最终形成无毒的CO2和H2O。光催化降解抗生素具有成本低、效率高、无二次污染的优点。本文综述了几种常用的降解抗生素的光催化材料的研究进展,并对其今后的研究与应用作了进一步展望。

  • 综述
    谢志莹, 郑新华, 王明明, 于海洲, 仇晓燕, 陈维
    化学进展. 2023, 35(11): 1701-1726. https://doi.org/10.7536/PC230329
         

    水系锌离子电池(AZIBs)具有安全、成本低、理论容量高以及锌储量丰富等优点,在大规模储能应用中极具发展前景,引起人们的广泛关注。近些年,关于AZIBs的相关研究报道增长迅速。然而AZIBs较低的能量密度、较差的离子动力性和较短的循环寿命限制了其实际应用及商业化进程。作者综述分析了近几年关于AZIBs储能系统中正极、负极、电解液以及相关储能机制所遇到的难题及可行性解决方案,为研究者设计和开发高性能AZIBs提供参考。

  • 综述
    罗文浩, 袁睿, 孙金元, 周连群, 罗小河, 罗阳
    化学进展. 2023, 35(9): 1389-1398. https://doi.org/10.7536/PC230113
         

    酶作为天然的生物催化剂,在生物化学反应中发挥着重要的作用。由于天然酶受限其固有的缺点(稳定性低、成本高、储存困难等),具有催化活性的人工模拟酶应运而生。近年来,随着纳米材料迅速发展,仿酶催化纳米材料(纳米酶)逐渐受到研究者们的关注。纳米酶是一类具有类似天然酶活性的纳米材料,其制备过程简单、成本较低,有一定环境耐受性。然而大多数纳米酶类酶活性较低,稳定性相对较差,在生物分析应用中存在诸多困难。其中,金属有机框架(MOF)纳米酶具有高比表面积及孔隙率、活性位点均匀、较强的催化活性及稳定性等性质,且合成简单可控、成本低;此外,较天然酶而言,MOF纳米酶也以其独特的生物化学优势,在临床检测中发挥着巨大应用价值。本文主要基于MOF纳米酶的不同酶活性分类(过氧化物酶、氧化酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、水解酶),对其在核酸、蛋白质及小分子三大生物标志物在临床检测中的应用进行概述,并进一步展望了其在临床检测中面临的机遇与挑战,以推动MOF纳米酶的临床应用转化。

  • 综述
    陈欣怡, 夏开胜, 高强, 杨振, 李雨蝶, 孟伊, 陈亮, 刘成林
    化学进展. 2023, 35(10): 1519-1533. https://doi.org/10.7536/PC230214
         

    近年来,随着锂电池技术和电动汽车的快速发展和大规模应用,锂资源的市场需求呈现出急剧增长的态势,矿石锂和卤水锂资源开发产量已无法满足市场需求。从地表盐湖卤水、深层卤水等液态资源中提锂具有巨大的市场开发潜力,是当前锂资源开发的重要研究方向。吸附法适用于我国低浓度大体积卤水中锂的提取,而锂离子选择性吸附材料是吸附提锂的核心。本文综述了有机(冠醚)、无机(铝基、锰基和钛基)以及复合型选择性锂吸附材料的制备方法、吸附性能和吸附机理,为研究新型锂吸附材料、克服材料缺陷以及改进吸附剂性能提供参考,以期推动盐湖卤水锂资源高效提取利用的进一步发展。

  • 综述
    唐会, 李海蓉, 刘小春, 张亚会, 王周玉, 余孝其
    化学进展. 2023, 35(9): 1399-1414. https://doi.org/10.7536/PC221230
         

    聚集诱导发光材料因其出色的光学特性、良好的生物相容性、高活性氧产率以及优异的光热转换能力等特点,在光动力、光热治疗领域表现出巨大的应用潜力。然而,传统的荧光材料由于发射波长较短存在组织穿透性差等问题,限制了临床应用。近红外二区发射的聚集诱导发光材料可以极大的解决组织穿透深度等问题,促进了其在临床应用的可行性。本文从分子的构建出发总结了D-π-A和D-A-D结构的近红外二区聚集诱导发光分子在光动力-光热双模式协同治疗方面的应用。

  • 综述
    刘韬, 苗君萍, 王珑珑, 胡云霞
    化学进展. 2023, 35(8): 1199-1213. https://doi.org/10.7536/PC221215
         

    非溶剂致相分离技术由于其制膜工艺简便且对膜结构调控手段多样化,在制备高通量、具有选择性筛分特性的纳滤膜上具有显著优势。然而如何进一步提升相转化纳滤膜的分离精度及渗透系数,仍受国内外学者广泛关注。本文首先系统阐述了相转化过程中,铸膜液热力学性质及成膜动力学对膜结构及性能的影响机理。其次总结了传统膜材料,如聚砜、聚醚砜等材料在纳滤膜制备中的研究进展。然后重点分析了两亲性嵌段共聚物材料的特点及在相转化纳滤膜制备中的突出优势。最后,本文展望未来制备高性能相转化纳滤膜的发展方向。

  • 综述
    张荃, 段思雨, 霍中元, 孟新旺, 王骏, 许国贺
    化学进展. 2023, 35(10): 1450-1460. https://doi.org/10.7536/PC230303
         

    壳聚糖由于具有凝血、抗菌、生物相容性好、可生物降解等优点,在材料学和生物医药等领域表现出巨大的应用潜力。本文介绍了壳聚糖的凝血、抑菌机理,列举了基于壳聚糖的新型敷料的研究进展。按照形态的不同将其分为基于壳聚糖的织物类敷料、基于壳聚糖的水凝胶敷料、基于壳聚糖的海绵状敷料、基于壳聚糖的水胶体敷料、基于壳聚糖的不对称湿润性敷料和基于壳聚糖的冷冻凝胶敷料;总结了基于壳聚糖的新型敷料在抑菌性质、体外凝血性质、防水性质、透气性质和力学性质等方面的实验结果;详细归纳了基于壳聚糖的新型敷料在治疗糖尿病足溃疡、烧伤创面、下腔静脉损伤和内窥镜鼻窦手术等疾病方面的应用。最后,对基于壳聚糖的新型敷料存在的一些问题(如制备过程受外界环境的条件的影响较大、对壳聚糖的部分工作机理还处于初步阶段)和发展做出了展望。

  • 综述
    夏元佳, 陈国兵, 赵爽, 费志方, 张震, 杨自春
    化学进展. 2024, 36(1): 145-158. https://doi.org/10.7536/PC230506
         

    研究高性能电磁波吸收材料对提升武器装备隐身性能和解决电磁污染问题具有重大意义。碳化硅(SiC)材料具有良好的耐高温、抗腐蚀和化学稳定性,在电磁波吸收领域展现出良好的应用前景,然而本征SiC材料的吸波性能较弱,如何提升其吸波性能是一个重要的研究课题。本文从SiC材料吸波机理出发,首先分析总结了不同形貌SiC基吸波材料(核壳结构、气凝胶结构、纤维结构、中空结构、MOFs结构等)的研究现状,并详细介绍了SiC与碳化硅纤维、碳材料、磁性物质等复合材料在吸波领域的研究进展,同时综述了特殊类型SiC基吸波材料(SiC基高温吸波材料、SiC基吸波超材料、SiC基多功能吸波材料)的发展现状,最后展望了其未来的发展方向。

  • 综述
    陆顺, 刘元, 刘鸿
    化学进展. 2024, 36(3): 285-296. https://doi.org/10.7536/PC231115
         

    在满足日益增长的可持续能源和环境保护需求下,开发用于多种电化学场景的新型催化剂发挥着重要作用。导电酞菁基金属有机框架(MOFs)是一类新型的层叠多孔MOFs,具有面内扩展π共轭结构,可以通过促进传质和电子/电荷转移来增强电催化活性。导电酞菁基MOFs具有优异的导电性,使其在如水、氧、二氧化碳和氮还原等各种电催化反应中非常有前景。导电酞菁基MOFs在电化学能量转换和环境研究中表现出良好的活性。本文主要关注导电酞菁基MOFs,而非其他类型的导电MOFs,并全面概述其导电机理和主要的电催化反应,还将讨论在电催化中使用导电酞菁基MOFs作为非均相催化剂的最新进展。此外,本文将探讨与导电酞菁基MOFs在电催化中的应用的挑战和展望。

  • 综述
    吴天宇, 黄昊哲, 汪骏豪, 罗浩洋, 徐军, 叶海木
    化学进展. 2023, 35(12): 1727-1751. https://doi.org/10.7536/PC230702
         

    现代高分子科学诞生一百年以来,高分子化学、高分子物理与高分子加工发展迅速,形成了较为完整的学科体系。作为高分子物理的重要构成部分,高分子结晶学聚焦于微观结晶过程,揭示高分子链独特的运动行为。高分子晶体依据其独立结构数目分为单晶和多晶,其中高分子单晶中分子链紧密排列,形貌表现出完美的几何对称性,具备优异的力学和光电性能。但由于分子链运动的复杂性,高分子单晶的培养仍然存在很大的困难。几十年来,大量科学家致力于高分子单晶的研究,获得了丰硕成果。在本文中,我们着眼于高分子单晶研究的历史与进展,细致论述了高分子单晶的结晶策略及其功能化应用,希望能对相关研究者提供有效的帮助。