一种合页型纸基微流控芯片用于铅离子的裸眼定量检测

本文构建了一种结合DNA水凝胶的合页型纸基微流控芯片(HPMC),用于灵敏检测Pb²⁺.该芯片由DNA水凝胶敏感阀门和纸基毛细微通道两部分组成,水凝胶阀门在Pb²⁺的作用下控制被测液进入毛细微通道的速度,通过肉眼读取被测液在一定时间内流过毛细微通道的距离,无需外接设备即可实现Pb²⁺的定量检测.该HPMC能实现不同浓度(1～500 nmol/L) Pb²⁺溶液的裸眼定量检测,检测限为0.3 nmol/L.通过对化妆品中Pb²⁺的定量检测证明了该装置的实用性,为现场检测Pb²⁺提供了一个快速、便携、灵敏和高选择性的可视化平台.     

四丁基溴化铵催化炔基酮的氢化反应

炔丙醇类化合物因其同时具有炔基与羟基两种官能团,在医药、农药及功能分子材料方面有很多的应用,同时也是有机合成中一类用途很广泛的中间体.目前获得炔丙醇类化合物的方法通常依赖于过渡金属催化的氢化反应和羰基化合物的炔基化反应,制备成本较高,基团耐受性差.本文报道了一类四丁基溴化铵催化的炔基酮与频那醇硼烷的氢化反应,以高达94%收率合成了一系列炔丙醇化合物.该反应为炔丙醇类化合物的合成提供了一种便捷、经济、高效的方法.     

基于有机混合离子-电子导体材料的有机电化学晶体管

作为有机生物电子学领域的重要功能器件,有机电化学晶体管因其高跨导、低工作电压和良好的生物相容性等优势,在神经形态计算、生物传感、逻辑电路等领域中展现出潜在的应用前景.近年来,得益于有机混合离子-电子导体材料的设计和开发,有机电化学晶体管的器件性能取得了快速提升,并成功推动了器件的多元化应用.本文结合有机电化学晶体管的工作原理和器件评价参数,梳理了有机混合离子-电子导体材料在侧链工程和骨架工程等方面的设计策略和发展现状,重点介绍了p/n型分子设计、器件性能和应用的研究进展,最后总结了高效稳定可商业化有机混合离子-电子材料开发和应用的挑战与机遇.     

超大孔沸石分子筛的研究进展

作为一类结晶孔材料,沸石分子筛因其规则的孔道结构和独特的择形性在催化、吸附、分离和离子交换等领域有着重要的应用.但传统的沸石分子筛材料由于孔道尺寸较小,对有机大分子的处理能力不强,超大孔沸石分子筛的出现缓解了这一状况.因此,深入了解超大孔分子筛的合成方法、制备过程、结构组成和理化性质对化学工业具有重要的意义.本文以孔道维度作为分类依据,系统地阐述了30年来超大孔沸石分子筛的合成、结构及应用,提出了现阶段其发展存在的问题,并对其发展前景进行了展望.     

可见光催化的硅烷二氟烯丙基化反应

研究了在蓝光照射下,以奎宁环作为氢原子转移试剂,实现了硅烷与α-三氟甲基烯烃的无金属二氟烯丙基化反应,并且通过使用多种芳香族和杂环α-三氟甲基烯烃,均能成功得到二氟烯丙基硅烷.本研究为制备二氟烯丙基硅烷提供了一种高效且经济的克级合成方法.     

小分子脂肪酮亚胺的光致发光行为

非传统有机发光材料因其独特的发光行为和发光机理近年来受到越来越多的关注.一些芳香族亚胺类化合物(席夫碱)已被发现具有聚集诱导发光的行为,但还没有关于小分子脂肪酮亚胺发光行为的报道.本工作发现多种小分子脂肪伯胺与丙酮在室温下反应就可以得到具有强荧光发射的产物,其荧光发射随反应时间增加而增强,且其最大激发波长和发射波长均发生显著的红移,最大发射波长超过600 nm.对各种伯胺和丙酮反应产物的结构表征证实均生成了脂肪酮亚胺化合物.脂肪酮亚胺化合物表现出浓度增强荧光发射行为,随浓度的增大,荧光强度增大且荧光发射红移.酮亚胺的荧光发射具有聚集增强特性,其聚集体尺寸随浓度增大而增大.酮亚胺的荧光发射还对溶剂等刺激有响应.理论计算结果显示,随聚集分子数增加,聚集体的HOMO–LUMO能级差逐渐减小.该研究拓展了非典型发光物质的范围,具有潜在的应用价值.     

基于H型芴基小分子的双极性有机场效应晶体管存储器

从空间位阻角度出发,设计并合成了H型芴基小分子材料3Ph-TrH,并通过溶液加工方法制备了将其作为电荷捕获层的浮栅型有机场效应晶体管(OFET)存储器.结果表明,该器件的空穴和电子存储窗口分别为31.2和11.6V,实现了基于单个小分子材料的双极性电荷存储.为了提高器件的稳定性,进一步制备了基于3Ph-TrH与聚苯乙烯(PS)掺杂薄膜的浮栅型OFET存储器.测试结果显示,该器件比基于3Ph-TrH作为单组分电荷捕获层的器件具有更高的稳定性和耐受性,在10000s的维持时间测试后,该器件的电流开关比还能维持在1.1×10³.该工作为制备新型双极性电荷存储的OFET存储器提供了一条思路.     

温度调控的动态湿度响应褶皱图案

本工作利用光响应温敏聚合物构筑了温控湿度响应褶皱图案,并探索其响应机制与应用.将1-乙烯基-3-蒽甲基氯化咪唑鎓(IMAN)、 N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)三元共聚物P(IMAN-co-NIPAM-co-OEGMA)作为表层,与聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底形成双层褶皱体系.蒽基团的光二聚交联能够使体系区域选择性起皱,含NIPAM结构的聚合物链则赋予其温度控制的湿度响应性.在室温、加湿条件下,该褶皱图案消失,其响应机制是聚合物吸湿过程中的模量降低和应力松弛;而在较高温度下,褶皱图案无法由湿度擦除,这是由于顶层聚合物链疏水性增强所导致的.这种同时具有光敏性与温度控制的湿度响应性褶皱图案,在湿度传感、智能显示、智能窗户等领域具有潜在的应用前景.     

可见光敏化的肉桂酰胺构型异构化反应

肉桂酰胺是一类具有苯乙烯结构的化合物,立体构型(Z/E构型)对其物理性质、化学性质及生物活性均有着较大的影响.天然提取和合成的肉桂酰胺一般为反式异构体,而顺式异构体的合成较为困难.本文主要研究了在可见光促进下,肉桂酰胺的构型异构化反应.通过对反应条件的优化,建立了一种简单、高效的肉桂酰胺的顺反构型异构化方法.该方法仅需要万分之一的有机光敏剂4CzIPN,即可顺利实现未保护的(E)式肉桂酰胺转化为(Z)式构型, Z/E比例最高可以达到95:5,具有条件温和、催化剂用量少、官能团耐受等优点.     

高分散还原态Pt基催化剂的制备及其NO氧化的催化性能（英文）

Pt~0被认为是NO氧化的活性物种,而催化剂的制备方法对活性物种的含量起着决定性作用。本文采用非惰性气氛保护的改性醇还原-浸渍法(MARI)合成了高分散高Pt~0含量的1%(w,质量分数) Pt/SiO₂―Al₂O₃催化剂(MA-Pt/SA)。X射线粉末衍射(XRD)、CO-漫反射傅里叶变换红外吸收光谱(CO-DRIFTS)和透射电镜(TEM)表征证实在550℃焙烧3 h后催化剂的Pt颗粒仅有3.8 nm。同时,X射线光电子能谱(XPS)和H₂-程序升温还原(H₂-TPR)结果表明催化剂具有高Pt~0含量(60.3%)。模拟柴油车尾气气氛进行活性测试,并与传统浸渍法制备的1%(w) Pt/SiO₂―Al₂O₃催化剂(C-Pt/SA)对比,结果显示MA-Pt/SA具有优异的催化氧化性能,其NO最大转化率高达74%,比C-Pt/SA的NO转化率高了23%。经670℃高温老化15 h后,老化的MA-Pt/SA的NO转化...     

二氧化碳与环氧化物的三元共聚反应动力学过程控制

二氧化碳共聚物的分子结构调控有助于改善其物化性能,尤其是对深受低玻璃化温度困扰的二氧化碳(CO₂)-环氧丙烷(PO)共聚物(PPC).引入氧化环己烯(CHO)为第三单体进行三元共聚是提高PPC耐温性能的重要途径,但是三元共聚反应过程复杂,其动力学研究还处于探索阶段.本文以均相的卟啉铝配合物为催化剂,利用Fineman-Ross方程和在线红外光谱研究CO₂/PO/CHO的三元共聚反应.实验发现较低共聚温度(60～70℃)下PO与CHO的单体竞聚率均小于1,因此通过调整单体投料比即可制备出无规共聚物,进而调整三元共聚物的热力学性能.当共聚温度高于70℃时,CHO竞聚率大幅提高,更容易生成嵌段共聚物.在线红外反应动力学研究表明,此催化体系70℃即使在极低黏度下依然可以快速引发聚合反应,但聚合温度提高后,环状碳酸酯生成量会大幅提升,可明显观察到聚合物的解拉链反应.     

具有可见光响应聚合物纳米粒子的制备及性能研究

利用可见光响应供体-受体Stenhouse加合物(DASAs)设计并制备了2种表面含有可见光响应单元的聚合物纳米粒子,并对纳米粒子的光响应性进行了研究.首先合成了修饰DASA分子的聚合物PGMD,研究结果表明PGMD可溶于与水互溶的有机溶剂(如DMSO)中并具有良好的光响应性,PGMD链段可在可见光刺激下响应为亲水状态.因此,含有PGMD链段的嵌段共聚物PCL-b-PGMD可在水中自组装形成胶束,并能与PCL-b-PEG在水中共组装形成复合壳层胶束,但PGMD链段在水中无法可逆响应为疏水状态.为获得具有可逆响应性的聚合物纳米粒子,利用硅烷偶联剂水解修饰的方法得到表面含有疏水三烯状态DASA分子与亲水PEG短链的复合壳层二氧化硅纳米粒子,实验结果表明复合壳层二氧化硅纳米粒子在水环境中有良好的分散稳定性,并且表面修饰的DASA分子仍具有良好的响应性.本研究为设计表面性质可调的响应性聚合物纳米粒子提供了新的设计思路.     

MOFs衍生花状Fe–CoP@C用于高效析氧反应

氧气析出反应(OER)迟滞的动力学严重制约着电解水产氢的实际应用.开发高效、稳定的非贵金属OER催化剂具有重要意义.本文采用水热、离子交换以及高温磷化方法,以Co₃O₄@Co–MOF花状结构为前驱体,成功制备了一种铁掺杂磷化钴与碳材料强耦合的3D微米花结构复合材料(Fe–CoP@C).功能化碳纳米片上负载的Fe–CoP纳米粒子,可促进与电解液的充分接触并暴露更多的催化活性位点. Fe元素的掺入优化了材料的电子结构,使材料表现出优异的OER催化活性.所制备的Fe–CoP@C催化剂只需259 mV的低过电势即可产生10 mA cm^-2的电流密度, Tafel斜率为48.24 mV dec^-1.同时受益于纳米粒子与碳层之间强耦合作用, Fe–CoP@C表现出更快的反应动力学和更高的结构稳定性,复合材料在碱性溶液中可连续运行108 h,具有优异的长期稳定性.     

含芳香侧链聚类肽的合成与自组装

设计合成了一种侧链含有溴苯基团的新型N-取代-N-硫代环内羧酸酐(NNTA)单体,即N-4-溴苯基甘氨酸-N-硫代环内羧酸酐(NBrG-NTA).以聚乙二醇胺作为大分子引发剂,乙酸作为促进剂,实现了NBrG-NTA在DMAc中的可控开环聚合,以较高的产率(>80%)制备得到了不同嵌段长度的两嵌段共聚物聚(乙二醇)-b-聚(N-4-溴苄基甘氨酸)(PEG-b-PNBrG).体积排除色谱(SEC)测试表明产物具有较窄的分子量分布(?<1.06).示差扫描量热法(DSC)测试表明PNBrG嵌段具有良好的结晶性.系统研究了PEG-b-PNBrG在醇类溶剂中的自组装行为,利用透射电子显微镜(TEM)对组装体的形貌进行了详细表征,根据不同的退火温度和保温时间,获得了“竹叶”状、“海胆”状和“蒲公英”状等形貌的组装体.     

基于氮杂环烯烃的Lewis酸碱对催化二氢香豆素基聚酯合成的机理研究

通过选用氮杂环烯烃(NHO)和三乙基硼(TEB)作为二元协同催化剂,实现了3,4-二氢香豆素(DHC)与环氧化合物在Lewis酸碱对聚合体系作用下的交替共聚.对比研究了酸碱催化剂的取代基变化对于催化活性、交替共聚的化学选择性、环氧开环的区域选择性的影响;另外,通过活性物种结构表征、MALDI-TOF MS端基分析以及核磁反应等,深入研究了NHO的环外双键不同甲基取代情况对于聚合机理的影响,从而筛选获得具有独特的非对称双头引发能力的NHO2-DHC/TEB体系,且证明了该体系同时可以实现分子内酯交换反应的完全抑制,避免了环状聚酯副产物的产生,从而实现双头引发获得DHC基线形聚酯材料可控合成,为聚酯基三嵌段聚合物、热塑性弹性体等高效合成提供基础.     

基于有机光电突触晶体管的储池计算网络

随着人工智能技术的快速发展,兼具高能效智能感知和计算的光电神经形态受到了广泛的关注.为了增强神经形态器件对不同应用场景的普适性,构建突触塑性能够灵活可调制的神经形态器件和电路至关重要.本文设计了一种基于非对称电极结构的有机突触晶体管,并利用液相制备的大面积有机超薄半导体作为光感知和计算材料.该光电突触晶体管表现出典型的光刺激后突触电流(excitatory postsynaptic potential, EPSC)、双脉冲易化(paired-pulse facilitation, PPF)和脉冲强度依赖塑性(spike-amplitude-dependent plasticity, SADP),可以实现高能效的图像降噪预处理.为了进一步满足储池计算对于突触塑性可调性和网络非线性的要求,我们制备有机n型晶体管,设计了一个基于p型和n型晶体管的突触模拟电路.该突触电路可实现从短程塑性(short-term synaptic plasticity, STP)到长程塑性(long-term synaptic plasticity, LTP)的高度可调性,以及可配置的双脉冲易化特性,显著增强了突...     

PET的解聚-共缩聚“一锅法”合成生物降解高分子的研究

发展聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)再生利用新途径是学术界和产业界均十分关注的研究方向,而传统的化学转化法存在着工艺流程长、能耗高的问题.本文利用不同结构的二元醇将PET醇解成低分子量预聚物,然后加入二元酸进一步进行酯化、缩聚,使PET解聚和共聚反应通过“一锅法”完成,省去了复杂、高耗能的单体提纯过程,且PET原料可以100%再生,所制备的高分子材料具有生物降解性能.值得指出的是,选择不同的醇解剂和二元酸可以实现再生高分子材料结构和性能关系的调控.本文提出的“解聚-共缩聚”合成生物降解高分子方法,对推动PET的高值化回收再生有较高参考价值.     

氮桥连星型稠环电子受体的合成与光伏性能

采用苯并三(二噻吩并吡咯)为稠环骨架,5,6-二氯-3-(二氰基亚甲基)靛酮为拉电子端基,设计合成了一种氮桥连星型稠环电子受体.利用强给电子苯并三(二噻吩并吡咯)稠环骨架与氯取代拉电子端基结合,增强分子内电荷转移,导致电子受体分子的吸收位于500～800 nm、摩尔消光系数为3.2×10⁵M^-1cm^-1、光学带隙为1.56 eV.将其分别与吸收互补的宽带隙聚合物给体PM6和D18共混作为活性层,制备了有机太阳能电池器件.相比PM6为给体,受体分子与D18的共混膜具有更强的结晶性和合适的纤维状互穿网络相分离结构.通过对比两组器件载流子输运与复合特性,发现采用D18作为给体使电荷传输更平衡、复合减弱、激子解离和电荷收集更有效,其电池器件的能量转换效率为12.0%.     

磷酸氧钒钠纳米片的可控制备研究

基于磷酸氧钒钠的制备条件苛刻、颗粒粒径大和电导率差等问题,提出了一种制备纳米片状磷酸氧钒钠的新方法.通过特定条件下的表面能调控技术,实现纳米片状磷酸氧钒钠的可控制备.通过对不同生长时间的产物进行监测分析,研究了纳米片的形成过程.结合密度泛函理论(DFT)模拟计算,分析了片状磷酸氧钒钠的成片机理.调控不同硫酸根的添加量,研究了不同硫酸根条件下磷酸氧钒钠的微观形貌变化规律,验证了片状磷酸氧钒钠的成片机制.研究SO₄^2-离子在不同晶面的吸附改变了不同晶面的表面能大小,改变了磷酸氧钒钠晶核优势生长取向,实现了定向生长与自组装,最终获得了独特的纳米片状磷酸氧钒钠.由于独特的纳米片状微观形貌,所制备的片状磷酸氧钒钠具有更高的比表面积和压实密度.其比表面积为16.2m²/g,优于纳米颗粒状磷酸氧钒钠的4.3m²/g,压实密度达到1.86 g/cm³,高于颗粒状磷酸氧钒钠的1.77 g/cm³.此外,纳米片状磷酸氧钒钠还表现出优异的储钠性能.在0.1 C电流密度条件下,纳...     

取代基结构对螺旋聚乙炔高效液相色谱手性固定相对映选择性分离性能的影响

基于(S)-2-乙炔基吡咯烷、炔丙胺和炔丙醇合成了5种乙炔基单体——(S)-N-对氯苯基氨基甲酰基-2-乙炔基吡咯烷(I)、(S)-N-对氯苯甲酰基-2-乙炔基吡咯烷(Ⅱ)、N-对氯苯基-N’-炔丙基脲(Ⅲ)、N-炔丙基氨基甲酸对氯苯酯(Ⅳ)和N-对氯苯基氨基甲酸炔丙酯(V);通过Rh(nbd)BPh₄催化的配位共聚合反应制备了单体Ⅰ分别与单体Ⅱ～Ⅴ构成的光学活性螺旋共聚物——Ⅰ₅₀-ran-Ⅱ₅₀、Ⅰ₈₀-ran-Ⅱ₂₀、Ⅰ₉₅-ran-Ⅲ₅、Ⅰ₉₅-ran-Ⅳ₅和Ⅰ₉₅-ran-Ⅴ₅.研究了共聚物的结构和组成对旋光性质的影响,并用高效液相色谱评估了其作为涂敷型手性固定相对9种标准底物的对映选择性分离性能.研究结果表明,Ⅰ₈₀-ran-Ⅱ₂₀的光学活性最佳,表现出优于其他共聚物的手性识别性能,对安息香(...