共形二维材料是指能与任意基底的表面形状“紧密贴合”的原子薄层材料, 它像薄膜一样紧密包覆于基底表面, 与基底表面轮廓融为一体, 进而形成一种新型的功能复合结构材料. 这种共形结构材料不仅继承了基底原始的表面形貌特征, 而且能将二维材料的新奇物性赋予基底材料而实现新的功能, 激发二维材料与基底相互作用下新的物理化学效应. 基底特殊结构的引入能够使二维材料超越二维空间的局限性, 将二维材料的平面结构与基底的任意曲面结构相结合, 是增强二维材料与外界物质相互作用的重要方式, 极大地拓展了二维材料的应用场景, 甚至可能实现其“杀手锏”应用. 本综述在提出共形二维材料概念的基础上, 阐明了二维材料共形生长的机制, 揭示了基底属性、结构对二维材料共形生长与共形度的影响规律, 探究了影响材料生长行为的热动力学因素与空间相平衡条件, 并分类综述了以基底的开放式结构和限域式结构为典型代表的共形二维材料的制备方法、性能与应用, 最后对该领域的挑战和未来发展方向做了展望.

圆偏振光(CPL)是一种特殊而重要的光, 在三维显示、有机光电器件、安全油墨、生物和化学探针等方面具有广泛应用前景. 发光不对称因子和发光量子产率是衡量圆偏振发光性能的重要指标. 受磁跃迁偶极矩较小的影响, 大部分手性材料的发光不对称因子较小. 稀土金属离子优异的光、电性能和部分磁偶极跃迁允许特性使手性稀土化合物被认为是理想的具有高发光不对称因子和高发光量子产率的圆偏振发光材料. 基于此, 本综述归纳总结了手性稀土材料在可见光、近红外光和双光子激发圆偏振发光材料等方面的研究进展, 探讨了配体、溶剂、阴离子、多级自组装作用和外界刺激等因素对圆偏振发光性能的调控规律, 总结了手性稀土圆偏振发光材料在圆偏振有机发光二极管、生物传感、检测、防伪和成像等方面的应用, 以及该领域目前面临的主要机遇和挑战.

作为有机分子中最基本的官能团之一, 包含两个π键的碳碳三键蕴藏着多样有机转化的巨大潜力. 其中, 基于自由基对炔烃加成的官能团化反应是合成多样的功能化烯烃、酮, 乃至烷烃分子的有效途径, 同时也是构建多个化学键的重要手段. 近十几年来, 由于可见光介导的自由基反应策略符合绿色化学和可持续发展的理念, 使得这种策略在炔烃官能团化方面的应用受到了广泛的关注. 时至今日, 光介导炔烃的自由基官能团化反应得到了空前的发展, 随之涌现出许多新方法. 本文主要综述了近五年来可见光介导炔烃的自由基1,2-官能团化反应的新进展, 以构建的化学键种类进行分类, 对涉及的自由基种类和反应类型进行了系统总结. 分析讨论了反应的机理、普适性以及优势与不足, 并对该领域所面临的挑战和机遇进行了展望.

近年来, 钙钛矿太阳能电池因其优越的光电转换性能而备受关注. 然而, 在扩大规模过程中往往会出现严重的效率损失, 这限制了其进一步商业化. 开发一种低成本、可扩展、可控制的生产方法至关重要. 在各种制备方法中, 溶液两步法具有制备简单、重复性好和操作性高等优点, 有利于实现可控制备大面积高质量钙钛矿薄膜, 在商业应用中潜力巨大. 基于钙钛矿的制备被分成两步这一特性, 两步法的调控方向更多, 目前已有众多研究工作被报道. 本篇综述详细介绍旋涂溶液两步法在添加剂工程、界面修饰、溶剂工程和其他工程的最新进展, 并分析旋涂溶液两步法面临的挑战和未来的研究前景, 旨在对大面积、高性能的钙钛矿太阳能电池研究提供有益参考.

锂离子电池已被广泛应用于国民经济的诸多领域, 然而采用液态电解液的锂离子电池可能会存在电解液泄漏、挥发、燃烧甚至爆炸等潜在安全隐患. 相对比而言, 采用固态电解质的固态锂电池具有高安全特性, 已成为科研界和产业界研发的热点和重点. 作为固态锂电池的核心部件, 固态电解质至关重要. 聚环氧乙烷(PEO)固态聚合物电解质(SPE)具有较高的柔韧性、优良的加工性和良好的界面接触性, 且与锂金属负极兼容性好, 是固态锂金属电池(SSLB)相对理想的电解质材料. 但PEO固态聚合物电解质室温离子电导率偏低, 严重制约了其在室温固态聚合物锂金属电池领域的进一步广泛发展和应用. 经过国内外科研人员等的不断努力, 截至目前PEO固态聚合物电解质基室温SSLB已经取得了相当大的研究进展. 从纳米填料复合、三维(3D)骨架增强、分子水平调节、与其他聚合物共混及正极内部构建离子快速传输通道等策略出发, 对PEO固态聚合物电解质用于室温SSLB的研究进展进行了详细阐述. 最后还对PEO固态聚合物电解质基室温SSLB所面临的挑战以及未来发展趋势进行了系统展望.

聚丙烯酸锂(LiPAA)由于其较高的离子电导率和良好的化学稳定性被广泛用作锂离子电池负极的粘结剂, 但是LiPAA粘度低、硬度大, 作为粘结剂时负极极片的粘接性能、柔韧性和可加工性是较大挑战. 本工作将LiPAA与多种高分子聚合物复配, 通过添加羧甲基纤维素(CMC)或黄原胶(XG)提高粘结剂粘度, 采用透明质酸钠(HA)降低粘结剂脆性, 添加丁苯橡胶(SBR)提高剥离强度, 开发了两款基于LiPAA的复配型粘结剂(LiPAA-CMC-HA-SBR及LiPAA-XG-HA-SBR). 与商用负极粘结剂(CMC-SBR)相比, 所得两款基于LiPAA的复配粘结剂不仅具有合适的粘接强度及柔韧性, 且可显著改善石墨颗粒、导电剂、电解液之间的亲和性, 促进锂离子在电极/电解液界面的传输, 从而获得高电化学性能. 在0.5 C的电流密度下, 在循环150圈后, 采用上述两款复配粘结剂制备的石墨负极容量分别为209 mAh•g⁻¹及191 mAh•g⁻¹, 远高于使用CMC-SBR粘结剂的石墨负极(108 mAh•g⁻¹). 此外, 传统配方需添加大量SBR (≈50%), 而基于LiPAA的配方中只需少量SBR即可保持极片完整性, 且可在低粘结剂含量(≈3%)和高活性物质载量(≈95%)时保持良好力学性能, 制备的石墨负极极片也拥有良好的电化学性能, 具有较好工业化应用前景.

近红外二区(NIR-II, 1000~1700 nm)荧光成像技术, 因生物组织对其低的吸收和散射, 以及接近零的自体荧光背景噪声, 使得其在生物体内具备深的穿透能力以及高的分辨率和信噪比, 目前已经成为活体内研究的一种新型的技术手段, 尤其适用于活体组织内的多重成像. 本综述首先回顾了NIR-II荧光探针的设计与合成, 涵盖稀土基纳米颗粒、量子点及有机荧光分子等, 并探讨了多重成像技术对方法和设备的需求与成像技术进展, 最后分析了它们在血管/肿瘤/淋巴、多器官以及细胞层面的多重成像应用. 同时, 也展望了该新型成像模式在未来发展中的方向以及最终走向临床应用所面临的挑战.

N-亚苄基苄胺及其衍生物是化学和制药工业中的重要功能分子, 已被广泛应用在药物化学、材料科学和天然产物合成等, 如合成抗癌和抗炎剂. 本工作发展了一种电化学条件下, 以碳棒(＋)和铂片(－)作为电极、乙酸乙酯为溶剂、四丁基高氯酸铵(n-Bu₄NClO₄)为电解质, 室温下由二苄胺合成N-亚苄基苄胺的方法, GC产率高达96%, 并利用“一锅法”串联反应对其进行衍生化, 制备得到结构更为复杂的N-苄基苄胺类化合物. 该方法条件温和、具有较好的底物普适性、无需氧化还原剂、对空气和水分不敏感、后处理简单等特点, 为制备结构复杂的N-亚苄基苄胺衍生物提供了一种高效、简便且经济的合成策略.

电催化有机合成作为一种绿色可持续的合成方法, 是替代工业上传统化学品合成的最佳选择, 但目前大多以半反应为主. 为了实现能源投资效益最大化, 两电极同时进行有机物的电转化是行之有效的解决方案. 电极材料需要满足两端反应同步高效进行, 并总电子转移数保持一致. 因此, 合成廉价、高效以及高稳定性的多功能电催化剂是十分必要的. 此研究中, 以泡沫镍(NF)为镍源和模板, 通过一步溶剂热法, 原位生长CoNi-MOF获得CoNi-MOF-74/NF材料. 以CoNi-MOF-74/NF为前驱体, 在20%H₂/Ar混合气、400 ℃下煅烧得到NF负载的碳包裹CoNi合金纳米颗粒(CoNi@C/NF). 该杂化材料不仅在三电极体系中对苯甲醇氧化成苯甲酸和硝基苯还原制苯胺这些半反应表现出优异的催化性能, 对两电极体系即阳极的电氧化苯甲醇和阴极的电还原硝基苯都能实现99%产率. 利用有限的催化剂及电量生产更多的高附加值产品, 从而创建可持续的有机合成体系, 为设计多功能电极材料在精细化学品的绿色合成领域开辟了新的思路.

DNA纳米结构因其可编程性、自主设计性和良好的生物相容性, 在生物医学领域显示出巨大的应用潜力. DNA纳米花(DNA nanoflower, DNF)作为一种独特的DNA-有机无机杂化纳米结构, 在近几年内引起了相当多的关注. 其矿化的无机内核不仅有助于维持DNA的稳定性, 还提供了金属离子的辅助矿化功能. 其中DNF凭借其高密度的核酸序列和良好的载荷能力, 可高效装载药物、荧光探针、酶及核酸适配体等功能性分子. 此外, 还可通过控制反应条件调节纳米颗粒的尺寸, 实现在不同生理环境下的高渗透、长滞留效应, 进而应用于生物医学的多个领域. 综述了DNF的合成及其生物医学应用. 首先简要介绍了DNF的合成方法以及合成条件的控制; 其次总结了工程化的DNF在生物检测、生物成像和药物治疗方面的应用; 最后, 讨论了DNF在生物医学应用中的挑战并对其在实际临床的应用进行展望. 未来基于DNF更广泛的生物医学发展有待研究人员们的探索.

手性高烯丙基叔醇和相应的高烯丙基胺结构单元广泛存在于天然产物和药物分子中. 因此, 其不对称合成受到合成化学家们的重视. 过渡金属催化的酮或酮亚胺的不对称烯丙基化反应具有优秀的原子经济性和步骤经济性, 是合成手性高烯丙基叔醇和相应的高烯丙基胺最直接有效的方法之一. 此综述着重介绍了一价铜催化的酮或酮亚胺不对称烯丙基化反应的研究进展. 根据生成烯丙基一价铜物种的不同方式, 将反应分为转金属化反应、 三组分偶联反应和质子转移反应. 另外, 对一些具有代表性的反应机理和产物的合成应用做了简要介绍, 并对该领域的发展进行了展望.

固体酸是一类制备过程简单、环境污染小且催化活性高的催化材料, 在烷基化、异构化和酯化反应等多种化学过程中表现出卓越的催化活性. 然而, 其稳定性不足和再生活性低下的问题, 很大程度上制约了其在大规模工业生产中的应用. 因此, 开发兼具高活性和高稳定性的新型固体酸催化剂具有极其重要的研究价值和意义. 本综述介绍了常用固体酸催化剂的概念、分类、合成方法以及表征技术, 并引入一些经过稀土改性的固体酸催化剂的应用研究进展. 本综述主要着重于研究固体酸催化剂酸性质对于催化性能的影响(如酸强度、酸含量、酸位点种类等), 而不是传统的物化性质(如比表面积、晶相、表面形貌等). 最后, 对固体酸催化剂的发展前景进行了展望.

使用二醋酸碘苯(PIDA)为氧化剂, 在室温无溶剂条件下, 实现了N-烷氧基酰胺类化合物的N—N自偶联反应. 该方法不仅体系简单易操作, 反应效率高, 可以克量级制备产物, 还具有良好的官能团兼容性, 适用于各种不同取代的苯环、芳香杂环及脂肪族酰胺底物, 为不同取代基的N-烷氧基酰胺类化合物的N—N自偶联提供了一种简捷、温和、高效、有潜在应用价值的制备方法. 该条件下已扩展了28种目标化合物, 产率最高达96%.

喹吖啶酮(QA)为具有强共轭作用的平面型分子, 在溶液中表现出强荧光发射. 由于分子间强的π-π堆积作用, 固体反而会荧光淬灭, 致使在荧光染料、显示、传感和光电器件中的应用受到诸多限制. 然而, 当QA骨架引入特定空间取向的官能团可大大改善其光学活性并提高荧光发射效率, 本工作通过连接三氟甲基苯基官能团(-PhCF₃)合成了强固体荧光分子QA-CF₃, 并利用吸收和荧光光谱探讨了其光学性质与分子结构之间的关系. 在二甲基亚砜溶液中, QA和QA-CF₃均有强荧光, QA-CF₃的紫外吸收和发射波长相较QA均发生了不同程度的蓝移, 其中QA和QA-CF₃的最大发射波长分别为547和536 nm, 蓝移了11 nm. 然而, 与QA固体荧光淬灭不同, QA-CF₃固体表现出强荧光发射, 最大发射波长红移至631.4 nm. 含时密度泛函理论(TD-DFT)计算表明 QA-CF₃中的-PhCF₃取代基平面与QA几乎垂直, 恰好限制了QA间的π-π堆积作用, 从而促进了QA-CF₃的辐射跃迁, 致使荧光增强; 同时, 吸电子-PhCF₃官能团增大了QA-CF₃分子跃迁能, 为紫外吸收和发射波长相较于QA蓝移的原因.

贵金属气凝胶(NMAs)是一类由纳米结构贵金属构筑的新型气凝胶, 于2009年被首次报道. NMAs拥有大量的催化/光学活性位点、丰富的电子/物质传输通道以及三维多孔网络结构, 在电催化、检测传感等领域表现出极优异的性能. 作为一类新兴材料, NMAs的可控制备存在很大挑战, 制约了应用研究. 在过去数年间, 作者课题组从理论、实验两方面对贵金属体系的溶胶-凝胶原理进行了深入研究. 基于此, 发展了诸如特异性离子效应、过量还原剂、力场扰动、冻融诱导等多种制备策略, 拓展了材料的组成与结构多样性, 获得了多种高性能电催化剂. 借助NMAs的光学性质, 进一步开辟了其光电催化方向及其在表面增强拉曼散射(SERS)领域的应用, 使其潜力得到进一步发挥. 本研究评论将对NMAs的制备原理、可控制备方法及其在电催化与SERS领域的应用研究进行梳理, 并对其未来研究方向进行简要展望.

纳米酶, 因兼具生物酶的良好催化活性和纳米材料结构特性, 展现出稳定性高、活性可调控、环境耐受性好等优点, 正逐渐成为生物酶的有效替代品. 纳米酶优异的催化活性使其广泛应用于比色传感分析, 结合纸基材成本低廉、孔隙率高和易生物降解等特点, 近年来基于纳米酶的纸基比色传感器已成为一种简便有效的即时检测工具. 本文首先阐述了纸基比色传感器的构造与工作原理; 然后, 对纳米酶的类型和催化反应机制进行了详细介绍; 其次, 回顾了基于纳米酶的纸基比色传感器在快速检测领域的主要应用实例, 涵盖了食品安全分析、环境质量监测与生物医学诊断等重点领域; 最后, 探讨了目前基于纳米酶的纸基比色传感器在即时检测应用领域面临的挑战, 并对其未来的发展潜力进行了展望.

CrSBr是一种磁性二维材料, 因其独特的磁学、电学和光学特性而受到越来越多的关注. 然而, CrSBr晶体的传统合成方法都需要以液溴作为原料, 而液溴具有挥发性、毒性和腐蚀性, 为CrSBr晶体的合成带来了不便与危险. 为了解决该问题, 本工作在尝试多种溴素储存晶体后, 选择具有化学固溴性能的Cs₄Sb₂Br₁₂化合物作为新溴源, 取代液溴, 成功合成了CrSBr晶体. 通过X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)和拉曼(Raman)光谱等手段对合成的CrSBr晶体进行了表征. 本工作开发的固态溴素合成法, 为CrSBr晶体的合成提供了更好的安全性, 也为其他固态卤素在晶体合成中的应用提供了新的思路.

吲哚骨架在药物分子、生物活性分子和天然产物中普遍存在, 因而引起合成化学家的广泛关注. 由于吲哚骨架的电子云密度特性, 使其反应位点多集中于五元杂环, 这也令吲哚骨架的合成与修饰也大多被焦聚在吡咯环. 吲哚碳环反应活性较低, 因而官能团化研究相对较少. 近几十年, 随着过渡金属领域的发展, 尤其是碳氢活化策略的提出, 吲哚碳环官能团化策略得到了一定的发展. 有机催化相比于过渡金属催化, 虽然在催化活性与底物使用范围上受限, 但也因为其在手性控制、成本和操作性上的优势, 被研究者们应用于吲哚碳环的官能团化, 并取得了迅速的发展. 重点综述了利用有机催化剂实现吲哚碳环官能团化的研究成果.

本研究采用静电纺丝法制备了两种具有不同纤维直径的聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)电解质薄膜用于电化学执行器. 相比于滴涂薄膜, 电纺薄膜具有出色的柔韧性和大量孔隙结构, 其中粗纤维薄膜(PVDF-HFP 22% (w))表现出更好的拉伸断裂应力(7.52 MPa)、拉伸断裂伸长率(235%)和器件面电容(39.8 mF•cm^-2). 在±0.5 V, 0.1 Hz的低驱动电压下, 粗纤维薄膜制备的电化学执行器的驱动位移为9.6 mm, 相比于细纤维执行器的6.5 mm和滴涂薄膜执行器的2.6 mm分别提升了1.48倍和3.69倍. 当电压升高到±2 V, 0.1 Hz时, 粗纤维薄膜执行器驱动位移为24.3 mm, 分别是细纤维执行器的1.19倍和滴涂样品的1.46倍. 该工作为制备大驱动位移电化学执行器提供了新的思路与方法.

通过三配位零价铁配合物[(NHC)Fe(η²:η²-dvtms)] (NHC=氮杂环卡宾; dvtms=四甲基二乙烯基二硅氧烷)与白磷的反应合成了三种氮杂环卡宾配位的铁磷簇合物, 对其进行了结构和光谱学表征. 通过分步重结晶的方法从[(IMes)Fe(η²:η²-dvtms)] (IMes=1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)咪唑-2-亚基)与等物质的量的P₄在低温下(－30 ℃到室温)的反应中分离到了三种铁磷簇合物[(IMes)₂Fe₂(μ-η⁵:η⁵-cyclo-P₅)] (1)、[(IMes)₃Fe₃(μ-η⁶:η⁶:η⁶-P₉)] (2)和[(IMes)₂Fe₂(μ-η²:η²-cyclo- P₄P(IMes))(μ-η³:η³-P₃)] (3). 配合物1和3可分别以18%和32%的产率从该零价铁配合物与等物质的量的P₄在80 ℃和低温下的反应中分离得到. 配合物2仅能得到痕量的晶体. 这些配合物的结构均通过单晶X射线衍射表征. 配合物1为反三明治型的双核铁配合物. Fe…Fe距离为0.2515(1) nm, 其桥联μ-η⁵:η⁵-cyclo-P₅配体乱序, 结构类似的配合物[(IDep)₂Fe₂(μ-η⁵:η⁵-cyclo-P₅)] [4, IDep=1,3-双(2,6-二乙基苯基)咪唑-2-亚基]可通过[(IDep)Fe(η²:η²-dvtms)]与P₄反应合成. 其单晶X射线衍射所得的结构中桥联μ-η⁵:η⁵-cyclo-P₅配体无乱序现象, 两个铁中心具有相同的配位环境. 配合物1在80 K下的零场⁵⁷Fe穆斯堡尔谱仅含一组四极距分裂的双峰, 同质异能位移δ=0.32 mm•s⁻¹, 四极距裂分|ΔE_Q|=0.61 mm•s⁻¹. 磁化率测试表明配合物1的基态自旋量子数S=1/2. 这些表征数据显示该类反三明治型的双铁配合物可看作是一个Robin-Day Ⅲ型混合价态配合物. 配合物2为首例具有P₉配体的过渡金属磷簇合物. 其P₉配体含两个相对的三角形P₃面和三个船式P₆面. 每个船式P₆面与一个Fe(IMes)片段以η⁶-形式配位. Fe…Fe距离平均值为0.2626(1) nm. 配合物3中μ-η²:η²-cyclo-P₄P(IMes)配体和μ-η³:η³-P₃配体的结构参数与[(IMes)₂Co₂(μ-η²:η²-cyclo-P₄P(iPr₂Im))(μ-η³:η³-P₃)]中相应配体相近. ¹H NMR和³¹P NMR表征显示3为抗磁性化合物. 配合物3的零场⁵⁷Fe穆斯堡尔谱同质异能位移δ=0.26 mm•s⁻¹, 四极距裂分|ΔE_Q|=0.91 mm•s⁻¹.

本研究利用整合素促进的靶蛋白溶酶体降解策略, 设计合成了识别整合素受体α_vβ₃的小分子Gua-Azide以替代c(RGDyK)环肽, 通过连接子使其与PD-L1抑制剂BMS-8相连, 形成双功能小分子降解剂. 该降解剂能够通过内吞-溶酶体途径靶向降解细胞膜上的PD-L1靶标蛋白, 为开发癌症免疫治疗相关小分子药物开辟了新途径.

手性噁唑硼烷催化剂(CBS)作为一种经典的非金属催化剂, 被广泛地用于酮的不对称还原和不对称环加成反应. 本工作报道了一种使用CBS催化剂, 实现二芳基磷氧亲核试剂对α,β-双功能不饱和化合物的不对称Michael加成反应. 该反应的可能催化机理与早期报道的CBS催化机理不同, CBS在此反应中很有可能是作为一个路易斯酸碱对, 通过裂解亲核试剂的氢氧键, 进而通过协同加成的过程, 实现不对称膦Michael加成反应. 另外, 该反应具有底物适用性良好、反应条件温和(室温)、对空气水分不敏感、易于放大等优点, 在合成手性膦配体领域具有潜在的应用价值.

一氧化碳选择性氧化(CO-PROX)是纯化富氢气体耦合燃料电池发电的关键步骤, CO-PROX能够通过催化作用优先氧化脱除重整气中的CO杂质, 将CO浓度降低至0.001%或0.010%以下, 为燃料电池系统供给高纯H₂提供了技术选择. 在多数的文献研究工作中, 研究者一般采用模拟的重整气组分来评估新型催化剂材料的活性, 设置出理想的CO-PROX反应气氛(惰性气体作为配气代替重整尾气中的CO₂和H₂O, 模拟较低的H₂比例等), 使研究的科学问题更加集中具体, 然而少有研究综合考虑实际工况因素的影响、反应器设计、传质传热、反应器单元衔接等问题. 本研究综述侧重考察调研了H₂O和CO₂对CO-PROX反应的作用, 以及实际工况下可能存在的其他因素的影响, 概括分析了上述因素对CO-PROX反应的抑制/促进作用, 同时归纳整理了提升耐受性的可行调控策略, 为CO-PROX领域的基础研究和工程应用衔接提供重要参考依据.

以价廉易得的烷烃为烷基化试剂, 发展了一种基于配体-金属电荷转移(ligand-to-metal charge transfer)机制的可见光诱导铁催化苯并噁嗪-2-酮烷基化新方法. 以氯化铁为光催化剂, 空气为氧化剂, 四丁基氯化铵为氢原子转移促进剂, 在390 nm可见光诱导下实现了苯并噁嗪-2-酮C(sp²)—H键和烷烃C(sp³)—H键之间的交叉脱氢偶联反应, 构建新的C(sp²)—C(sp³)键, 实现烷基化苯并噁嗪-2-酮衍生物的高效合成. 该方法具有反应条件绿色温和、位点选择性高、操作简单等优点, 在生物活性分子后续结构修饰中具有较高的应用价值.

可充电锌空气电池(ZABs)由于其高能量和功率密度、高安全性和成本效益, 被认为是未来储能领域中最有前途的清洁电源之一. 然而, 其实际应用受到放电和充电过程中氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)动力学缓慢的阻碍. Pt和IrO₂是目前公认的高效ORR和OER催化剂, 但贵金属催化剂的高成本阻碍了它们商业化的步伐. 本工作通过共沉淀法制备了一系列尖晶石催化剂(Mn_x-Co₃O₄, x=0, 0.5, 1, 1.5), 以实现在碱性介质中高效催化ORR和OER的目的, 并进一步探索这些过渡金属氧化物催化材料作为双功能复合催化剂在取代贵金属方面的潜力. 实验结果显示: Mn-Co₃O₄具有优异的ORR性能(起始电位为0.85 V, 半波电位为0.69 V)和OER性能(过电位为0.57 V, 电子转移电阻为26.14 Ω). 此外, 密度泛函理论(DFT)计算表明, Mn和Co位点可以分别作为ORR和OER的潜在活性位点, 在电催化过程中具有显著的协同作用. 表征结果进一步证实锰的掺杂增加了催化剂的比表面积和氧空位, 调整了催化剂表面化学和电子状态, 从而提高了催化剂的ORR和OER性能. 另外, 该催化剂在液态可充电锌空气电池中显示出长达40 h的循环寿命. 总而言之, 本工作证明了锰钴双金属协同催化是提高ORR和OER选择性的一种有效策略.

葡萄糖生物燃料电池(GFC)是一种能够将葡萄糖燃料中的化学能转换为电能的装置, 在自供电可穿戴医疗设备领域有着广泛的应用. 本工作采用一种简单的超声辅助法制备了PtAu纳米颗粒催化剂, 在中性环境下作为柔性GFC的阳极催化剂用于催化葡萄糖. PtAu催化剂对葡萄糖催化具有较高的活性和稳定性. 此外, 本工作还引入了消耗性固态二氧化锰(MnO₂)电极替代O₂还原阴极, 避免溶液中低氧溶解度和缓慢的O₂还原动力学等问题. 通过采用PtAu催化剂修饰的碳布(PtAu/CC)阳极和MnO₂/CC阴极制备的无膜柔性GFC的最大功率密度(P_max)为22.61 μW•cm⁻², 开路电压(E^OCV)为0.439 V, 这为可穿戴设备领域的研究提供了新思路.

发展新型早期诊断和准确治疗技术是癌症领域重要研究方向. 近红外二区(NIR-II, 1000~1700 nm)荧光成像技术具有组织散射弱与自身荧光低等特点, 因其组织穿透深、空间分辨率好、信噪比高而受到广泛关注. 作为一类NIR-II探针, 硫系银量子点具有可调节的发光性质和良好的生物相容性, 不仅能够用于NIR-II荧光成像, 而且具有实现磁共振成像、计算机断层扫描等多种成像方式以及光致发热等治疗功能的潜力, 有望为癌症诊断和治疗提供新的解决方案. 本文综述了硫系银量子点的分类、NIR-II碲化银量子点的制备及其在肿瘤诊疗方面应用的最新进展, 重点归纳总结了近十年硫系银量子点的研究进展, 并展望了此类多功能NIR-II纳米探针面临的挑战和机遇.

低氧化态主族元素化学在主族化学中占据重要地位, 该领域的研究成果不仅可以丰富化学键理论内涵, 而且在金属有机及催化、小分子活化与转化等方面都具有重要意义. 相比于低氧化态p区元素化学, s区中碱土金属元素因电负性较低极易失去两个价电子形成稳定的＋2氧化态化合物, 但较难形成具有高活性和强还原性的低氧化态物种, 因此低氧化态碱土金属有机化学的研究充满挑战. 本文概述了低氧化态碱土金属有机化学的发展历程, 简要描述了已发展较为成熟的低氧化态镁化学, 全面介绍了近期取得显著进展的低氧化态铍化学, 重点强调了亟待突破的低氧化态钙、锶和钡化学.

茚并[1,2-c]异喹啉是一类非常重要的有机杂环骨架, 在药物化学、有机光电材料方面有着广泛的应用. 本工作以苯甲酰亚胺乙酯及α-重氮-1,3-二酮为底物, 通过金属铑催化, 构建了茚[1,2-c]异喹啉酮骨架. 进一步通过还原反应, 高效合成具有生物活性的茚并[1,2-c]异喹啉产物. 该反应具有良好的底物普适性和官能团兼容性. 机理试验表明该反应可能经历了五元环铑中间体, 且碳氢键活化为反应的决速步.

制备环境中的湿度与钙钛矿太阳能电池的稳定性和器件的可重复性息息相关. 明确环境湿度对钙钛矿薄膜的影响机制对于效率优化至关重要. 本工作系统性地研究了环境湿度对CsPbIBr₂薄膜的制备以及电池性能的影响. 薄膜制备过程中, 发现环境湿度提高了薄膜的结晶速率并有利于α-CsPbIBr₂的低温制备(40 ℃). 但相对湿度超过40%时, 钙钛矿薄膜覆盖率逐渐降低, 形成晶体网络甚至是晶体小岛, CsPbIBr₂组分与O₂的反应加剧, 生成了PbO、Pb⁰以及易挥发的卤素单质. CsPbIBr₂钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从相对湿度0%的10.79%降低至相对湿度60%的0.10%. PbO具有稳定α相的作用, 相对湿度40%条件制备的CsPbIBr₂钙钛矿太阳能电池在无封装条件下1656 h后仍保持初始效率的96%, 展现了良好的稳定性.

引入局部高浓电解液(LHCE)是提升金属锂负极循环稳定性的重要方法之一. 虽然该类电解液在提高无负极锂金属电池(AF-LMB)循环寿命方面已有报道, 但是较少有研究关注电解液的分解反应和产气情况. 本工作组装了软包全电池Cu||NCM712, 研究了LHCE电解液浓度、工作温度以及充电截止电压对AF-LMB体系产气情况的影响. 结合气相色谱、Raman光谱以及电化学测试, 发现锂盐浓度是影响循环寿命和产气量的显著因子, 提高锂盐浓度可以减少LHCE中自由溶剂分子的数量, 抑制电解液的氧化分解和电池产气.

N-取代吲哚是一类重要的杂环化合物, 在医药、功能化材料、有机液体储氢等领域有着广泛应用. 本工作采用共沉淀法合成了一系列类水滑石催化剂, 首次实现了非贵金属催化乙二醇和N-取代苯胺为原料一步合成N-取代吲哚的方法. 研究了通过改变元素组成对催化活性的影响, 得到催化剂Ni_1.5Zn_1.5Al₁的活性最高, 其中Ni元素为主要活性组分起催化作用, Zn元素可协同Ni元素促进反应发生. 通过X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)和N₂物理吸附分析(BET)对Ni/Zn/Al系列催化剂进行了结构与组成的分析. 所提供的合成方案能够有效地应用于不同类型N-取代吲哚的合成. 与现有方法相比, 摆脱了贵金属的限制, 且催化剂在经历5次循环后仍能保持良好的催化活性, 具有原料价格低、生产成本低、操作工艺简单、环境友好、原子利用率高等优点.

钙钛矿量子点发光二极管(Pe-QLEDs)具有色纯度高、色域宽、多功能发光特性和低成本溶液加工能力等特点, 因此在高清柔性显示中具有巨大的应用潜力. 然而, 在常用的多层“三明治”电致发光器件结构中, 载流子传输层之间的传输能力的差异限制了其发展. 在本研究中, 设计并定制合成了两种以蒽骨架为核心的新型电子传输材料, 分别命名为B1和B3. 得益于电子迁移率的显著提高, 基于B3制备的天蓝光Pe-QLED器件实现了高效的载流子复合, 最终表现出8.82%的外量子效率(EQE)和2.40 V低启亮电压. 相比之下, 基于1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)制备器件的EQE仅为6.11%, 启亮电压高达3.20 V. 本研究验证了载流子平衡传输在提高器件效率方面的重要作用, 并为蓝光Pe-QLEDs中设计高电子迁移率的电子传输材料提供了参考思路.

高效绿色的酰胺合成方法一直是当前有机合成, 尤其是制药行业所关注的重要问题. 本工作发展了一种通过光催化C—N键裂解的叔胺脱烷基酰化反应, 无需额外添加剂, 使用廉价的吖啶盐作为光敏剂, 即可在室温下由酸酐和叔胺合成酰胺. 本研究为酰胺的高效合成提供了一种不需金属和添加剂, 绿色、温和、经济、高效的方法, 该方法具有广泛的底物适用范围和良好的官能团耐受性.

有机共轭小分子材料1,5-二氨基蒽醌(AAQ)作为锂离子电池的一种有机正极材料, 由于其制备简便、理论比容量较高和循环性能比较稳定等优点, 成为新能源电池材料的研究重点. 然而, 由于其本征材料导电性较差并在电解液中存在溶解等现象, 影响了其电化学性能, 从而限制了其进一步的应用. 本工作采用超声法将AAQ分散在金属有机骨架多孔材料(MOFs)-氮掺杂多孔碳(ZIF-8C)内, 再通过高温熔融法制备了多孔碳骨架复合材料AAQ@ZIF-8C; 并通过溶液聚合法, 制备出了聚丙烯酸(PAA)和聚苯胺(PAN)有机结合的共混物(PAA-PAN); 最后通过球磨法将上述材料混合, 制备出AAQ@ZIF-8C/PAA-PAN复合电极材料, 并通过红外光谱、扫描电子显微镜、电化学循环伏安法及交流阻抗法等对复合电极材料分别进行了结构表征、形貌分析及电化学性能测试. PAA-PAN与AAQ@ZIF-8C结合后, 形成了导电互穿网络结构, 既提高了电极活性材料AAQ的导电性, 同时又抑制了AAQ在电解液中的溶解性; 另外, 具有多孔的ZIF-8C骨架材料有利于电解质离子的快速扩散和迁移, 提高了电池的可逆容量. 用该复合电极材料组装的锂离子电池, 在0.1 C库伦倍率下充放电, 可逆容量达203 mAh•g^-1, 接近其理论比容量225 mAh•g^-1, 经过200次循环后, 可逆容量仍达195 mAh•g^-1, 库仑效率达95%.

“特洛伊木马”策略的问世为细菌耐药性提供了一种有前景的解决方案. 细菌自身产生的铁载体对Fe³⁺具有很高的亲和力, 将抗生素与铁载体结合起来得到铁载体-抗生素偶联物, 利用细菌铁转运系统, 抗生素可被直接输送到细菌体内发挥药效, 这一策略在临床试验中也得到了证明. 铁载体-抗生素偶联物对具有复杂细胞壁结构和细菌外膜的革兰氏阴性病原体具有很强的抗菌活性, 偶联物可以借助细菌铁转运系统, 促进与其连接的抗生素跨膜转运, 避开与革兰氏阴性菌相关的通透性障碍和抗生素失活过程, 克服细菌耐药性. 更有趣的是, 该策略利用治疗由革兰氏阳性菌引起的感染的抗生素, 对部分革兰氏阴性菌感染同样有效. 本篇综述讨论了铁载体-抗生素偶联物治疗革兰氏阴性菌的最新进展, 还提出了“特洛伊木马”策略的未来可能的发展方向.

肝癌致死率高、预后差, 已成为人类健康的重大威胁. 随着核酸生物技术的发展, 核酸药物在肝癌治疗领域逐渐显示出巨大的应用潜力. 核酸药物特异性强, 潜在作用靶点丰富, 研发周期相对较短, 但核酸分子稳定性差, 难以进入细胞, 且无法逃逸溶酶体, 转染效果差, 因而核酸药物的应用离不开递送体系的开发. 核酸药物递送体系包括病毒载体与非病毒载体, 非病毒载体包括共价连接体系、无机纳米颗粒、脂质纳米颗粒(LNP)、聚合物纳米颗粒(PNP)和DNA纳米颗粒等. 本文总结了面向肝癌的基因治疗策略, 并系统性综述了各种递送手段的特点、适用场景及研究进展, 为新型肝癌核酸药物递送体系的研究与开发提供了借鉴和参考.

与p-型有机场效应晶体管(OFET)相比, 目前n-型OFET仍面临器件性能低及稳定性差等问题. 利用萘二酰亚胺(NDI)核π-扩展策略, 设计合成了邻苯二硫酚取代的萘二酰亚胺-插烯四硫富瓦烯衍生物(BDTNDI-DTYA)₂, 通过溶液旋涂成膜法制备了基于(BDTNDI-DTYA)₂的底栅顶接触结构的OFET器件. 研究结果表明(BDTNDI-DTYA)₂表现出n-型半导体特性, 其薄膜未经处理时器件的平均电子迁移率为0.04 cm²•V^－1•s^－1, 以热退火(160 ℃)和添加剂(薁)升华两种方式分别对(BDTNDI-DTYA)₂的薄膜进行处理后, 薄膜器件的平均电子迁移率分别提升至1.00和0.98 cm²•V^－1•s^－1.研究表明OFET器件性能的显著提升均得益于薄膜结晶性的提高和形貌的改善. 设计合成了高性能的n-型有机半导体材料(BDTNDI-DTYA)₂, 并以薁为调节剂对OFET的活性层结构形貌进行了有效调控, 为有机半导体材料的设计合成及其OFET器件性能的提升提供了新思路.

本工作直接使用天然药物分子葛根素作为还原剂和保护剂绿色制备了纳米银(Pue@AgNPs). Pue@AgNPs为近球形, 粒径主要分布在10~20 nm, 有少量聚集体, 表面吸附带负电荷物质, 为面心立方结构. Pue@AgNPs具有光热效应, 可捕获2,2'-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐自由基阳离子(ABTS^•+)和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基, 被用作光热试剂和抗氧化剂. 对大肠杆菌(E. coli)、金黄色葡萄球菌(S. aureus)和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)最小抑制浓度均为50.0 μg•mL⁻¹; 可通过减轻伤口处炎症反应、加速新生血管和胶原纤维生成促进糖尿病大鼠伤口闭合.