近几年来, 钙钛矿太阳能电池器件光电转换效率的最高纪录不断被刷新, 但是关于钙钛矿太阳能电池稳定性的研究报道比较缺乏. 钙钛矿太阳能电池稳定性问题已经成为制约钙钛矿太阳能电池继续发展的瓶颈. 简要讨论了水氧气氛、温度变化、湿法制备、紫外光照等不同敏感环境条件下钙钛矿太阳能电池的化学稳定性问题, 进而对一定环境条件下钙钛矿太阳能电池的化学稳定性及其调控的研究现状进行了综述, 旨在更好地理解钙钛矿太阳能电池稳定性的基础理论问题, 为实现钙钛矿太阳能电池稳定性的调控提供基本依据.

可见光促进的光氧化还原催化在近年来取得了重要进展, 许多可见光光氧化还原的反应被用于复杂分子的构建. 本文概述了这一领域的最新成果, 重点介绍该策略作为关键步骤在天然产物及类天然产物化合物的全合成中的应用.

基于染料敏化太阳能电池发展起来的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池经过不到5年的快速发展, 光电转换效率从最初的3.8%提高到了经过认证的17.9%. 但是常用结构的钙钛矿太阳能电池在性能测试过程中的电流-电压(I-V)曲线会随着测试器件扫描方向的不同而明显不同. 该现象被称为I-V滞回现象. 进一步研究发现I-V曲线还与扫描速度、起始测试的偏压值和光照历史明显相关. 本工作结合不同的器件构造, 就可能造成这种I-V滞回现象的不同原因进行了总结和分析, 并对如何获得可靠的光电转换效率的测试方法进行了评述.

多孔材料已经广泛应用于离子交换、吸附与分离、主客体化学等诸多领域. 多孔材料的研究同时具有基础和应用研究价值. 根据多孔材料的元素组成及键连方式, 多孔材料包括无机、无机-有机杂化和有机这三种形式的孔材料. 相对于无机孔材料及无机-有机孔材料研究, 有机多孔材料的研究时间较短. 构筑有机多孔材料的基块其结构丰富多样, 轻元素组成的有机基元通过共价键连接形成, 因此有机多孔材料具有骨架组成丰富、修饰性强、稳定性好、比表面积高、孔道结构可调等优点. 总结有机多孔材料的研究, 结合我们自己研究工作, 在这篇综述中我们将着重介绍它们的合成策略、气体储存、催化性能等.

近年来, 二维材料特别是二维过渡金属硫属化合物材料作为一个新兴研究领域引起了人们极大的兴趣, 它们也被认为是基于石墨烯电子器件的补充材料. 过渡金属硫属化合物之所以能引起人们强烈的兴趣, 在于它们奇特的性质以及其在催化, 能量存贮, 电子, 光电等领域的广泛应用. 自2007年开始, 双电层离子液体晶体管技术被广泛的应用于有机和无机材料包括过渡金属硫属化合物材料以修饰或者调控这类材料的电性质. 基于这种双电层晶体管技术, 材料的迁移率, 操作电压等被进一步改善, 绝缘-金属相变, 超导甚至是铁磁性质也被实现. 本工作将综述双电层离子液体晶体管技术对二维材料的调控性能和简要展望其今后的发展方向.

石墨烯和碳纳米管都是纳米尺寸的碳材料，具有极大的比表面积、良好的导电性以及优秀的机械性能等特性. 选择合适的方法制备出石墨烯/碳纳米管复合材料，它们之间可以产生一种协同效应，使其各种物理化学性能得到增强，因而这种复合材料在很多领域有着极大的应用前景. 以石墨烯/碳纳米管复合材料为综述对象，详细地介绍了它的制备、掺杂和应用等方面的进展，同时也对其发展前景进行了展望. 这种复合材料不仅被成功地应用在电容器、光电器件、储能电池、电化学传感器和其它领域，而且也会在这些领域内深化并向其它领域延伸.

手性有机半导体由于其新颖的性质引起了有机光电领域极大的研究兴趣. 将手性引入有机半导体材料不仅可以调控聚集态结构影响载流子输运进而影响光电器件的性能, 而且催生了圆偏振光直接发射与探测材料与器件的产生与发展. 手性材料与圆偏振光之间的相互作用使得其在3D显示、量子通讯、信息存储与处理等领域展示出广泛的应用前景. 本综述总结近年来手性有机光电材料及器件的研究进展, 主要围绕手性对有机半导体材料性质与器件性能的影响展开, 聚焦于手性有机半导体的圆偏振光直接发射与探测等研究, 旨在进一步为手性有机光电子领域的发展提供系统的认识.

三维(3D)光子晶体(Photonic Crystals, PCs)因其独特的结构和动态色彩, 在智能显示、传感、防伪、信息加密、软体机器人和柔性电子等领域展现出广阔的应用前景. 这类材料能够在外界刺激(如温度、pH、湿度、机械力等)下改变自身材料的有序度、有效折光指数(n_eff)和晶面间距(d), 从而产生可逆的动态响应, 改变自身的色彩. 这种颜色变化非常稳定且不会被光漂白, 展现出传统染料和颜料无法比拟的优势. 近年来, 随着胶体粒子“自下而上”组装方法的迅速发展, 极大推动了动态响应型三维光子晶体的研究和应用. 本文综述了三维光子晶体在动态变色领域的基础和相关应用的最新进展, 系统总结了三维光子晶体结构色材料的颜色动态调控机制, 并展示了这类材料在特定领域中的典型应用. 最后, 本综述对动态三维光子晶体的发展前景进行了展望, 旨在促进此类材料的进一步研究与应用.

石墨烯是sp²碳原子紧密堆积形成的二维原子晶体结构，因其独特的结构与性质引起了科学家们的广泛关注. 拉曼光谱是一种快速而又简洁的表征物质结构的方法. 主要综述了拉曼光谱技术在石墨烯结构表征中应用的一些最新进展. 首先，在系统分析石墨烯声子色散曲线的基础上介绍了石墨烯的典型拉曼特征（G’峰、G峰和D峰），讨论了G’峰、G峰和D峰在石墨烯层数的指认和石墨烯边缘与缺陷态分析中的应用；然后，通过对石墨烯拉曼G峰和G’峰的峰位、峰型以及强度的分析，讨论了石墨烯的层间堆垛方式、掺杂、基底、温度和应力等对石墨烯的电子能带结构的影响；最后，介绍了石墨烯中的二阶和频与倍频拉曼特征以及石墨烯的低频拉曼特征（剪切和层间呼吸振动模），并讨论了其对石墨烯结构的依赖性.

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法, 计算了In2O3电子结构和光学线性响应函数, 系统研究了In2O3电子结构与光学性质的内在关系. 利用计算的能带结构和态密度分析了带间跃迁占主导地位的In2O3材料的能量损失函数、介电函数、反射图谱, 根据电荷密度差分图分析了In2O3材料的化学和电学特性. 研究结果表明In2O3光学透过率在可见光范围内高达85%, 可作为优异的透明导电薄膜材料. 同时, 计算结果为我们制备基于In2O3透明导电材料的设计与大规模应用提供了理论依据, 也为监测和控制这一类透明导电材料的生长过程提供了可能性.

钠离子电池凭借分布广泛和低成本的钠资源在大规模电化学能量存储领域受到广泛关注. 层状过渡金属氧化物作为一种重要的钠离子电池正极材料, 具有比容量高、电化学可逆性相对较好和化学组成丰富且可调的特征, 得到广泛关注. 其中钴酸钠是一种典型层状过渡金属氧化物, 自20世纪80年代就得到大量研究. 由于钴酸钠含有丰富的电化学信息, 基于其充放电过程进行的机理研究对理解钠离子电池层状氧化物体系具有重要意义. 因此在介绍钴酸钠的常见结构类型与合成相图的基础上, 本文着重综述了不同结构钴酸钠在充放电过程中结构变化和电荷补偿机理的研究进展, 同时讨论了上述机制对电化学性能的影响. 本综述旨在为深入研究并建立层状过渡金属氧化物正极材料电化学过程中的构效关系提供支持.

有机无机杂化太阳能电池中, 电极缓冲层的选择对光电转换效率有着重要的影响. 理想的负极缓冲层兼具传输电子和阻挡空穴的作用, 而理想的正极缓冲层兼具传输空穴和阻挡电子的作用. 常见的无机电子传输材料主要有TiO₂和ZnO等, 而常见的无机空穴传输材料主要有CuI、CuSCN和NiO等. 本文就这些常见的无机缓冲层材料在有机无机杂化太阳能电池中的应用作一简要回顾, 并对其可能存在的问题进行了分析和评述.

随着智能终端的普及，可穿戴电子设备呈现出巨大的市场前景.传感器作为核心部件之一，将影响可穿戴设备的功能设计与未来发展.柔性可穿戴电子传感器具有轻薄便携、电学性能优异和集成度高等特点，使其成为最受关注的电学传感器之一.综述了近年来柔性可穿戴电子传感器的研究进展，包括压阻、电容、压电、力致发光和摩擦电等信号转换机理，金属、无机半导体、有机和碳材料等柔性可穿戴电子的常用材料，柔性电子传感器的印刷制造及其在体温和脉搏检测、表情识别和运动监测等方面的最新应用，最后提出了柔性可穿戴电子传感器面临的挑战与未来发展方向.

水系钠离子电池因其安全性高、成本低、环境友好等突出优势近些年来受到了广泛而深入的研究, 在取得巨大进展的同时也逐步开始了产业化进程. 但是与有机体系二次电池相比, 水系钠离子电池仍然极大地受限于电解液较窄的电化学稳定窗口和电极材料较差的循环稳定性. 迄今为止, 如何解决上述问题依然是这一领域发展的关键. 本综述主要概述了水系钠离子电池电极材料、电解液以及集流体的最新进展, 分析了开发高性能水系钠离子电池的挑战和可能的解决策略, 并进一步讨论了水系钠离子电池的发展前景.

金属有机骨架(MOFs)材料是一种相对新型的多孔材料,由于其结构的多样性、可设计性、可剪裁性以及超高的比表面积,近年来吸引了广泛的研究兴趣,并在很多领域展现了潜在的应用前景.特别是在催化方面的应用更受到了强烈的关注.本文的前两部分主要以催化活性位点的来源进行分类,包括配位不饱和金属中心、功能性有机配体、化学修饰接入功能位点以及嵌入在MOFs孔内的金属配合物或金属纳米颗粒等,总结了近几年来MOFs及其复合材料在多相催化方向取得的一些进展.同时在后面两部分也简要地介绍了MOFs在光催化及以MOFs为模板构筑的多孔纳米材料在催化(特别是电催化)方面的一些应用.最后,对MOFs在催化方面的应用前景做了展望.

水系锌离子电池(AZIBs)作为一种新兴电池储能技术, 具有安全性高、价格低廉、能量密度高、环境友好、易制造等优点, 在大规模储能等领域具有良好的应用价值和前景, 近年引起了人们的广泛关注且发展迅速. 作者从目前AZIBs存在的科学问题出发, 综述了AZIBs在正负极材料及电解液方面取得的重要进展, 对已开发的多种正极材料的特点及其电化学反应机理进行了分析和总结, 讨论了金属Zn负极面临的挑战和改善策略, 分析了不同水系电解液的特征及其优化方案, 并对这一新兴电池技术面临解决的科学问题和未来实际应用面临的技术挑战进行了总结和展望.

以有机半导体材料为活性层的有机太阳能电池, 可通过印刷制备大面积柔性器件, 具有成本低、多彩、半透明等特点, 是一种极具发展前景的光伏技术. 研究者们多年来致力于设计高性能光伏材料, 优化器件界面, 改善活性层微观形貌, 开发新型器件结构, 探究器件工作机理等, 目前实验室制备的小面积有机太阳能电池的能量转换效率已经超过18%. 另外, 面向有机光伏产业化, 在制备大面积柔性器件、降低器件成本、提高器件寿命以及探究光伏建筑一体化和室内光伏等潜在应用方面的研究也取得了重要进展, 在国际上处于领跑地位. 中国科学家在有机光伏领域做出了诸多开创性和引领性的工作. 本文首先对有机太阳能电池的背景进行简单介绍, 接着按照分子工程、器件工程、器件物理和应用探索四个方面综述有机光伏领域的重要研究进展, 最后对有机光伏所面临的机遇与挑战进行展望.

石墨烯和氧化石墨烯由于特殊的电子、光学、力学性能已成为当今科学研究的热点.重点综述了近年来石墨烯和氧化石墨烯的表面功能化改性研究进展.首先介绍了石墨烯、氧化石墨烯的基本结构与性质.然后将表面功能化分为非共价键结合改性、共价键结合改性和元素掺杂改性.非共价键结合的功能化改性分为四类：π-π键相互作用、氢键作用、离子键作用以及静电作用.共价键结合的功能化改性分为四类：碳骨架功能化、羟基功能化、羧基功能化和环氧基功能化.元素掺杂改性分为N、B、P等不同元素的掺杂功能化.总结了石墨烯、氧化石墨烯基体与改性分子的相互作用和反应类型，以及改性产物的性能与应用.最后对石墨烯和氧化石墨烯在表面功能化改性方面的发展前景作了展望和预测.

全固态锂离子电池具有安全性能高、能量密度大、工作温度区间广等优点, 是锂离子电池领域的研究热点. 固体电解质的开发是全固态锂离子电池实现应用的先决条件, 目前国内外研究比较广泛、应用前景较好的固体电解质主要有聚氧乙烯及其衍生物体系的聚合物电解质、LiPON薄膜电解质以及玻璃态硫化物体系的无机电解质三种. 近两年,在固体电解质的研究已取得很大进展的基础上, 人们正在将研究重点转向全固态电池结构设计及生产技术上, 并不断有样品电池面世. 本文从固体电解质的发展历史、最新研究进展、电池生产技术以及产业化应用前景这几个方面, 分别对以上三种体系的电解质及其电池进行综述, 以探索全固态锂离子电池的商品化前景.

钠离子电池在20世纪70年代末80年代初得到关注，但因锂离子电池优异的电化学性能而没有得到广泛研究. 随着电动汽车、智能电网时代的到来，锂资源短缺将成为制约其发展的重要因素. 因此，亟需发展下一代综合性能优异的储能电池体系. 钠和锂具有相似的物化性质，且钠资源丰富，成本低廉，是非常有发展潜力的电池体系，近年来得到了国内外研究人员的广泛关注. 简要综述了近年来钠离子电池的研究成果，就层状Na_xMO₂ (M＝Co，Ni，Fe，Mn，V等)材料、聚阴离子型材料、金属氟化物等正极材料及碳基负极材料、合金和金属氧化物等负极材料的电化学性能进行了介绍，阐述了有机体系电解质和凝胶电解质在钠离子电池中的应用，并对其存在的问题以及未来发展方向作了探讨.

报道了实验室自制的手性微柱高效液相色谱系统和纤维素类手性填料的制备方法, 以及用于对映体分离的应用研究. 研究了手性微柱的装填技术并考察了影响填料性能的关键因素. 优化了流动相的组成和流速对对映体拆分的影响. 成功地分离了5种对映体. 结果表明, 该系统操作简便、分离度高, 而且流动相消耗低, 分析速度快. 该系统可以用于实验室手性分离分析.

由于电子和信息行业的需要, 过去十年锂离子电池得以快速发展. 目前, 锂离子电池仍呈现需求量增长的趋势, 对锂离子电池的安全性要求也越来越高. 因此促使寻找一种比碳/石墨材料更安全, 循环性能更理想的锂离子电池负极材料以满足电动汽车等新兴行业的需求. 尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂作为“零应变材料”具有优异的循环稳定性、价格便宜、容易制备、较高的平台电压和良好的安全性, 已成为锂离子动力电池负极材料的研究热点, 被认为是目前最具应用前景的锂离子电池负极材料. 由于形貌选择对于Li₄Ti₅O₁₂材料的电化学性能有着至关重要的影响, 本文综述了球形、多孔(中空)结构、纳微结构、核壳结构等不同形貌Li₄Ti₅O₁₂的合成及其性能研究的最新进展; 总结了各种形貌的优点, 已解决和待解决的问题, 常用合成方法以及各自的适应领域; 并对Li₄Ti₅O₁₂材料的发展趋势进行了展望.

有机-无机杂化钙钛矿发光二极管(LED)的性能在短短几年时间内飞速提升, 近红外光器件的效率已达21.6%, 绿光器件效率也达到20.3%, 达到可以和商业化的有机发光二极管媲美的水平; 即使是稍有逊色的稳定性方面也有很大进展, 报道的最长器件半衰期已达到250 h. 器件性能的飞速提升得益于钙钛矿本身优异的光电性质, 而且通过丰富的化学手段可进一步对钙钛矿材料的组分和结构进行调控, 从而优化器件性能. 本综述从组分设计、缺陷钝化和界面修饰的角度出发, 重点分析了组分和结构设计对钙钛矿LED器件效率和稳定性的影响, 最后对钙钛矿发光二极管的未来发展进行展望.

具有强烈光学活性的无机手性结构因其具有独特的物理化学性质, 可将手性信号扩展至可见和近红外区域, 对于手性的检测与分析、手性合成、手性传感及相关光电领域的研究具有重要意义. 在过去的二十年里, 人们对无机手性结构进行了大量的研究, 从合成方法、手性起源理论到实际应用都取得了长足的进展. 重点聚焦具有手性催化应用潜力的无机手性纳米材料, 首先介绍了单个无机手性纳米粒子独特的手性效应、常用的构筑方法和手性起源机理, 并简要概述了无机纳米粒子作为构筑单元形成手性多级纳米结构的组装方法. 重点关注了无机手性纳米材料在手性催化领域的应用, 讨论了手性金属纳米结构、手性半导体纳米结构、手性陶瓷纳米结构及手性磁性纳米粒子用于手性催化的相关机理, 并对有代表性的最新进展进行了分析. 最后, 梳理了目前无机手性结构及其催化性能存在的不足和面临的挑战, 并对未来的研究方向进行了展望.

在锂离子电池负极材料的研究中，硅材料以其高达4200 mAh·g^-1的理论比容量，成为近年来新能源电池领域的研究热点.但是在锂化/去锂化过程中，硅负极体积变化高达300%，导致快速的容量衰减和较短的循环寿命.目前硅负极改性最有效的方法之一，是通过粘结剂来保持活性物质、导电添加剂和集流体间的接触完整性，减少硅材料在充放电循环过程中体积变化引起的裂化和粉碎，保持硅负极的高容量，提升电池循环性能.基于硅材料作为锂离子电池负极的优异特性，以及目前锂离子电池粘结剂的发展，将针对锂离子电池硅基负极粘结剂做出系统讨论，描述不同粘结剂对电池性能的主要影响，为锂离子电池硅基负极粘结剂的开发和应用提供研究方向.

CO₂排放是一个严峻的全球性问题, 要实现我国双碳战略目标, CO₂捕集技术不可或缺. 离子液体作为一类新型分离介质, 因其特有的低挥发性、良好的气体溶解性和结构可设计性等优势, 在CO₂捕集分离领域备受关注. 重点讨论了近五年来所报道的氨基和非氨基功能离子液体、离子液体复配溶剂、离子液体杂化吸附和膜材料在CO₂捕集分离方面的研究进展, 总结了氨基、电负性等功能位点对CO₂分离性能及机理的影响规律, 以及功能离子液体在复配溶剂、吸附和膜材料中发挥的作用, 并对离子液体法CO₂捕集技术的未来发展方向和前景提出了展望.

芯片制造中大量使用物理气相沉积、化学气相沉积、电镀、热压键合等技术来实现芯片导电互连. 与这些技术相比, 化学镀因具有均镀保形能力强、工艺条件温和、设备成本低、操作简单等优点, 被人们期望应用于芯片制造中, 从而在近年来得到大量的研究. 本综述首先简介了芯片制造中导电互连包括芯片内互连、芯片3D封装硅通孔(TSV)、重布线层、凸点、键合、封装载板孔金属化等制程中传统制造技术与化学镀技术的对比, 说明了化学镀用于芯片制造中的优势; 然后总结了芯片化学镀的原理与种类、接枝与活化前处理方法和关键材料; 并详细介绍了芯片内互连和TSV互连化学镀阻挡层、种子层、互连孔填充、化学镀凸点、再布线层、封装载板孔互连种子层以及凸点间键合的研究进展; 且讨论了化学镀液组成及作用, 超级化学镀填孔添加剂及机理等. 最后对化学镀技术未来应用于新一代芯片制造中进行了展望.

针对迄今具有最大甲烷存储量的金属-有机骨架(MOF)材料PCN-14, 采用质心分布图研究了甲烷在其中的吸附机理. 结果表明, PCN-14中主要存在两个吸附位, 并且有机配体对材料吸附甲烷有着重要影响. 因此, 通过改变有机配体的类型, 设计了对甲烷具有更高吸附性能的新型MOF材料PCN-M. PCN-M在3.5 MPa下、290 K时对甲烷的吸附量达到了257 V/V, 比PCN-14增加了12%; 298 K时对甲烷的吸附量达到了241 V/V, 超过了DOE标准180 V/V的34%. 此外, 本工作表明了改变有机配体是改善材料存储甲烷能力的一种可行方法, 为合成高甲烷储存量的新MOF材料提供了理论依据.

冷冻保存是将细胞、组织或器官等生物样品置于超低温环境中, 使其代谢速率大大降低甚至停止, 以达到长期存储的目的, 并能在解冻后恢复其生理功能的科学与技术. 冷冻保存是当前实现生物样品长期存储的唯一有效手段, 是细胞治疗、再生医学以及器官移植等先进医疗技术充分发展的关键瓶颈之一. 然而, 由于细胞、组织中的含水量可高达70%~90%, 在不添加冷冻保护剂的情况下, 降温及复苏过程中伴随的冰晶损伤、渗透压失衡及溶质过度积累等必然会导致冻存失败. 传统冷冻保存策略通过大量使用二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide, DMSO)等能与水形成氢键的有机小分子置换出部分胞内水分, 有效避免了胞内形成大冰晶及溶质过度积累等不利因素, 使细胞得以成功冻存. 然而, 该类小分子已被证实破坏蛋白质结构、胞间连接, 并且具有表观遗传毒性; 同时, 传统的冻存策略很难用于组织器官冻存. 因此冷冻保存科学与技术急需冷冻保护材料(剂)的创新, 以摒弃有毒小分子的大量使用, 实现细胞、组织及器官的安全高效冻存. 控冰蛋白是在极寒地区生物体内发现的一类高效冰晶成核与生长控制剂, 可以保护生物不受冰冻损伤. 揭示控冰蛋白作用机制将为仿生构筑高效控冰材料, 开发新型控冰冷冻保存剂提供全新的思路. 本综述将简单回顾冷冻保存的发展历史, 评述传统冷冻保存策略的优缺点; 从新型仿生控冰冷冻保护剂的研究出发, 重点阐述近几十年来控冰蛋白控冰机制的研究进展、仿生控冰材料的创制及其在冷冻保存中的应用; 最后将进一步展望仿生控冰冻存材料未来的发展方向.

利用超声强化的共沉淀法结合阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)修饰技术, 制备出Fe3O4超顺磁纳米晶, 采用X射线粉末衍射仪(XRD)、傅立叶转换红外线光谱仪(FT-IR)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、N2吸附-脱附及热重-差示扫描同步热分析仪(TG-DSC)等方法对样品进行表征, 系统研究了样品的表面电性及磁学性质, 并探索了超顺磁纳米晶的生长机理. 结果表明: 所制备的Fe3O4超顺磁纳米晶结晶完整, 分散性良好, 平均粒径在10 nm左右; 其比表面积高达91.6 m2•g－1, 具有优异的热稳定性, 蒸馏水中等电点pHpzc＝5.7; 其饱和磁强度(Ms)可达65.0 emu•g－1, 属超顺磁性纳米材料; 超声强化及SDS表面修饰, 对Fe3O4超顺磁纳米晶的生长起着非常重要的作用. 这种Fe3O4超顺磁纳米材料可望被较好地应用于细胞或酶的固定化等生物和医药领域.