掺杂多孔碳材料催化醇选择性氧化研究进展

羰基化合物是重要的有机中间体,醇类化合物的选择性氧化是合成羰基化合物的一类重要反应。在这类反应中,掺杂多孔碳材料因其独特的性能可直接作为催化剂或者催化剂载体。文章综述了单一掺杂多孔碳材料、共掺杂多孔碳材料和负载型掺杂多孔碳材料的制备方法,指出可能存在的活性位点和催化机理。最后,讨论掺杂多孔碳材料目前需要解决的问题,设计绿色高效的负载非贵金属的掺杂多孔碳材料是未来的一种发展方向。     

氢氧化钾活化制备超级电容器多孔碳电极材料

具有高比表面积、良好导电性的多孔碳材料在超级电容器中有着广泛的应用前景. 大量的研究工作致力于通过物理或者化学手段合成并调控多孔材料的微观结构. 在众多多孔碳材料的制备方式中,氢氧化钾作为一种高效的活化剂,常用于制备具有良好孔径分布和高比表面积多孔碳电极材料. 本文主要结合作者课题组的研究工作,着重概述利用氢氧化钾活化sp²碳纳米材料制备多孔碳材料的机理过程、结构形貌的转变以及所得材料的电化学性能,希望对发展新型的高性能基多孔碳材料的超级电容器电极材料有所帮助.     

有机多孔催化研究进展

有机多孔材料POPs (Porous Organic Polymers)成为近年来的研究前沿之一. 有机多孔材料包括非晶型(如CMP, HCP, PIM等)和晶型(比如COFs等)有机多孔材料两类, 它们具有优异的孔性质、较大的比表面积、稳定性好、重量轻以及易于功能化等诸多优点, 被广泛应用于气体存储分离、传感、有机光电和多相催化等重要领域. 这里对有机多孔材料在多相催化领域中的应用做一综述. 目前, 有机多孔催化领域的研究工作主要有三类: 一类是通过“自下而上”策略将金属-配体类催化剂嵌入有机多孔骨架来构建多相催化剂; 另一类是将有机多孔材料作为载体, 通过后修饰方式负载金属纳米颗粒构建多相催化剂; 最后一类是通过“自下而上”策略将不含金属的有机小分子催化剂嵌入材料骨架来构建多孔有机催化剂. 受益于其结构的优越性, 有机多孔材料在多相催化中表现出优异的催化性能. 借鉴于均相催化的发展, 具有催化活性的有机多孔材料在多相催化领域中的应用也将会有更大的发展空间.     

应用基于第一性原理的分子模拟方法预测小分子在多孔材料中的吸附

分子在多孔材料中的吸附在工业中有着重要的应用．计算化学的发展和应用使得对多孔材料中小分子的吸附研究进入了一个新阶段．从第一性原理出发,在MP2高精度量子化学计算基础上推导小分子与多孔材料相互作用的分子力场,运用巨正则系综的蒙特卡罗模拟,研究小分子在多孔材料的吸附和脱附过程．以具有代表性的沸石分子筛ZSM-5和储氢材料MOF-5为对象,应用上述方法分别研究氨气分子和氢气分子在两种材料中的吸附,进而讨论沸石的酸性和MOF-5的储氢性能,计算得到的结果和实验数据高度吻合．     

多孔碳材料的研究进展

多孔碳材料具有高的比表面积、可调控的物理化学性质、价廉易得等优点,在能源存储和转换、催化、吸附分离等领域展现出了巨大的应用前景.多孔碳材料的制备方法和前驱体的选择直接决定了其性能及使用范围.聚合物结构丰富,通过碳化不同结构的聚合物制备多孔碳材料是目前多孔碳材料的研究热点之一.本文详细综述了目前多孔碳材料的主要制备方法以及聚合物作为碳前驱体,其结构与多孔碳材料结构与性能之间的构效关系.最后,对多孔碳材料的未来发展方向做了进一步的展望.     

有机多孔材料后修饰官能化方式研究进展

近年来,有机多孔材料由于在气体储存与分离、多相催化、光学等领域的广泛应用而成为研究热点并得到了快速的发展。这类材料具有高的比表面积和永久孔隙率,在许多方面展现出了优势,如较高的化学稳定性和热稳定性、较低的密度、丰富的候选单体以及成熟的合成路线。而对已制备的有机多孔材料进行后修饰官能化,通过调节材料孔隙率和骨架结构可获得具有新功能的材料。本文介绍了有机多孔材料作为官能化材料载体的发展现状,重点阐述了有机多孔材料不同类型的后修饰官能化方法及研究状况,最后对有机多孔材料后修饰官能化方面的未来前景做出了展望。     

表面活性剂稳定的高内相乳液的研究进展

具有较高孔隙率和较高比表面积的多孔聚合物材料在能源、化工、生物和功能性材料等领域应用广泛。目前越来越多的研究是以高内相乳液为模板来制备多孔聚合物材料,故高内相乳液的稳定性对多孔聚合物材料的制备十分重要。本文主要介绍了近年来发展的多种用于稳定高内相乳液滴的表面活性剂,以及以高内相乳液为模板制备得到的多孔聚合物材料在多个领域中的应用。     

表面活性剂稳定高内相乳液的研究进展

具有较高孔隙率和较高比表面积的多孔聚合物材料在能源、化工、生物和功能性材料等领域应用广泛。目前越来越多的研究是以高内相乳液为模板来制备多孔聚合物材料,其中高内相乳液的稳定对多孔聚合物材料的制备十分重要。本文主要介绍了近年来发展的多种用于高内相乳液滴稳定的表面活性剂,以及以高内相乳液为模板制备得到的多孔聚合物材料在多个领域中的应用。     

功能化单孔和多孔材料在重金属离子检测中的应用进展

随着微纳米加工技术的革新,仿生单纳米孔通道在重金属离子的检测应用中也开始显示出潜力。本文综述了近十年来基于单孔和多孔材料在重金属离子检测方面的应用。主要介绍了应用最广泛的介孔硅材料,并对其它一些多孔材料做了介绍:包括金属氧化物多孔材料,金属配体超分子有序结构,多孔碳材料,多孔高分子聚合物和多孔粘土。最后,对该领域未来的研究内容和方向进行了展望。     

微生物发酵诱导多孔材料: 制备方法和应用

微生物发酵作为一种新的制备多孔材料的方式, 将微生物发酵工程与发泡工程有机结合起来, 克服了传统制备方法需要特殊设备、 操作复杂、 后处理繁琐、 化学药品污染和成本昂贵等缺点, 受到了广泛关注.本文基于微生物发酵多孔材料的研究, 围绕多孔材料的定义和多孔水凝胶的分类及制备方式进行总结.针对微生物发酵诱导制备多孔材料的制备方法, 综合评述了该方法在染料吸附、 海水蒸发脱盐、 电磁屏蔽以及制备新型功能性生物材料等方面的应用.最后, 对微生物诱导制备多孔材料的未来发展进行了展望.     

有机多孔材料:合成策略与性质研究

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.     

手性多孔材料在色谱分离分析中的应用

手性多孔有机骨架材料(Chiral porous organic frameworks,CPOFs)具有孔性质优异、比表面积高、稳定性好以及易功能化等诸多优点,已经在手性催化、识别和分离等领域中得到应用。手性多孔有机骨架材料主要有手性金属-有机骨架材料(Chiral metal-organic frameworks,CMOFs)和手性共价有机骨架材料(Chiral covalent organic frameworks,CCOFs)及其他材料,这类材料具有特殊的手性识别、吸附作用,在色谱分离分析领域中已成为研究热点之一。该文综述了手性多孔材料的合成及其在色谱分离和选择性吸附中的应用,展望了未来CPOFs材料可能的应用与发展方向。     

无机纳米与多孔材料合成中的凝聚态化学

所谓凝聚态,一般意义上是指液态和固态,而凝聚态化学,即是在固相和液相中的各种化学过程。在无机材料,特别是无机纳米与多孔材料的合成制备中,凝聚态化学过程贯穿其中,几乎无处不在。在固相材料合成过程中,通过液相中的各种化学反应以获得目标固体材料的所需组分和物相,也许就是无机材料合成中一个最基本的凝聚态化学问题;而多孔如微孔或介孔材料合成中,更涉及伴随组分和物相形成过程中的孔结构形成与调控;进一步,在制备面向实际应用如催化剂和药物载体时,则在以上的各项要求之外,还必须考虑材料的表面活性位、缺陷等关键因素,以及颗粒尺寸、分散性和形貌等几何和物理特性。本文以无机氧化物为对象,讨论了无机材料在凝聚态化学合成过程中的几个侧面,包括纳米颗粒和粉体的化学合成方法,多孔材料的合成和多孔复相结构的合成调控,以及多级孔结构沸石的合成制备与催化性能,以期能加深对材料合成中凝聚态化学过程的认识,并期待以凝聚态化学为指导,进一步推动无机材料特别是纳米多孔材料合成的发展。     

多孔材料固定化脂肪酶的研究进展

在有机合成中,脂肪酶是一种符合绿色化学理念、能显著提高催化效率和对生化工业具有重要意义的生物催化剂,它的研究和应用涉及很多领域.然而,在众多有机反应中,脂肪酶容易受水、温度、 pH值、酶液浓度、底物浓度、酶的激活剂或抑制剂等许多因素的影响,导致失活,产率降低.为了解决这一问题,酶的固定化技术引起了广大科研工作者的浓厚兴趣,并发现了很多酶的固定化载体.其中,多孔材料类固定化载体颇受青睐,它具有孔隙率高、比表面积大、相对密度低、吸附性能较佳、渗透性能较好和精确的分子识别功能等优点.实验证明,多孔材料固定化酶比游离酶的应用效果更佳,多次循环利用后仍旧保持较高的酶活性.我们主要对多孔材料在固定化脂肪酶方面的应用和固定化酶的催化效果做了一个总结,多孔材料主要包括纳米多孔材料、大配体多孔材料、碳骨架多孔材料、氧化硅骨架多孔材料、聚合物类多孔材料等.     

一步碳化多孔有机材料制备多孔碳及其性能的研究

开发并利用清洁的、可再生的能源是解决环境污染问题和能源短缺的有效方法.碳化含碳量较高的多孔有机材料制备的多孔碳,具有较高的比表面积,良好的物化稳定性,优良的机械性能等优点,在清洁能源的存储、分离、能量的存储与转化领域有广泛的应用.常见的由多孔有机材料制备多孔碳的方法主要是非活化碳化法和活化碳化法.不同的制备方法得到的多孔碳形貌,孔结构各不形同.多孔碳材料自身的结构性质可以影响其应用.合理的设计并调控多孔碳的“孔”,发挥孔尺寸的“筛分效应”可以有效地对气体进行存储和分离.在锂电等能量转化领域,“限域效应”是影响锂电性能的重要因素.多孔碳材料中较小的孔可以限域活性成分,而较大的孔可以快速传输,两种孔的协同效应可以使锂电性能大大提升.本综述系统地归纳了一步碳化多孔有机材料制备多孔碳的方法及其优势,详细地介绍了其在气体吸附、存储、分离以及电化学等领域的应用.最后,结合多孔碳材料的研究现状,提出由多孔有机材料制备多孔碳材料所面临的挑战,同时也展望了多孔碳材料的应用前景.     

晶态多孔材料合成方法的研究进展

晶态多孔材料是一类具有高孔隙率、多样结构、可控功能的功能材料,在客体分子吸附及分离、催化、储能等众多领域具有广阔的应用前景.其中,以沸石分子筛(zeolites)、金属有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)和共价有机框架材料(covalent-organic frameworks, COFs)最具代表性.随着对晶态多孔材料研究的不断深入,众多新型的合成手段被开发用于材料的基础研究.同时,晶态多孔材料合成方法学的发展与其工业应用密切相关.本综述主要概述了晶态多孔材料的各种合成手段的优缺点和它们的潜在应用.     

多孔电磁波吸收材料

近年来,通过改善孔结构来提升材料的电磁波吸收性能成为研究热点。多孔结构既有利于电磁波进入材料的内部,又能有效地调整材料的电磁参数,提高材料与电磁波间的阻抗匹配,进而增大材料对电磁波的吸收;此外,在电磁波吸收材料中生成的不同尺度的孔隙可以对入射电磁波产生多重散射和反射,延长其传播路径从而增加了损耗过程;同时,多孔材料的相对密度小,为许多性能高但受限于密度太大而不能在电磁波吸收领域高效应用的材料提供了解决问题的途径。基于此,本文综述了零维和三维多孔电磁波吸收材料(PEMAM)的研究现状及亟待解决的问题,同时也展望了多孔电磁波吸收材料未来可能的研究热点及发展方向。     

多孔聚离子液体的合成与应用

聚离子液体(Poly(ionic liquid)s,PIL)是分子结构中含有离子液体结构单元的一类离子聚合物,兼具离子液体小分子的离子电导性和聚合物可加工性能。多孔聚离子液体材料(Porous PILs),结合了多孔材料大比表面积和聚离子液体的导电性及离子交换等特性,在功能高分子材料、电化学响应材料以及能源科学等领域表现出广泛的应用前景。本文综述了多孔聚离子液体的分子设计与合成方法,及其在智能响应材料、水处理、高效催化、多孔碳材料、生物医用材料等领域的潜在应用。     

聚合物互通多孔材料的乳液模板法制备及其功能化研究*

本文对近年来利用乳液模板制备聚合物互通多孔材料的研究进行了综述,主要介绍以高内相乳液模板制备互通多孔聚合物整体柱和利用双重乳液 (或称多重乳液) 制备多孔或多空聚合物微球的进展;分析目前多孔聚合物材料研究中存在的问题及其研究动态;讨论合成多孔聚合物材料的性能缺陷及其表面功能化改性的相关研究;并对聚合物互通多孔材料潜在的应用和研究前景进行了展望。     

金属有机骨架材料在吸附分离研究中的应用进展

作为一种新型的纳米多孔材料,金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）在近二十余年中得到了飞速的发展.MOFs材料由无机金属离子和有机配体通过自组装形成,具有许多优于传统多孔材料的特性.超高的比表面积、较高的孔隙率、可调的孔道尺寸、良好的热稳定性和化学稳定性使得MOFs材料在多个领域中展现出了广阔的应用前景.随着研究的不断深入,MOFs材料被广泛应用于催化反应、吸附分离、生物医学等领域中,并表现出了优异的效果.本文着力于近年来MOFs材料在吸附分离研究中的进展,重点介绍了这类材料在能源气体贮存、碳捕获、膜分离、液相吸附、色谱的分离净化方面的应用,并对其今后的发展进行了展望.