共价有机框架材料在光催化CO2还原中的应用

全球范围内化石燃料的大量消耗导致了能源危机,同时其所排放的CO₂等温室气体使环境问题日渐突出。将CO₂等废气进一步转化为高附加值燃料是解决能源与环境问题的理想方案。利用取之不尽的太阳能作为能源实现光催化CO₂还原为能源化合物被认为是有效解决此问题的最佳途径之一。共价有机框架材料(COFs)是一类新型晶态多孔有机聚合物材料,具有结构稳定性、可设计性和结构多样化的特征,因此在光催化CO₂还原领域表现出了巨大潜力。本文概述了近年来COFs在光催化CO₂还原领域中的催化应用研究进展,包括引入不同金属离子提供活性位点、增加光敏性官能团提高其对可见光利用率等方法。最后对以COFs材料为光催化CO₂还原催化剂的研究进行了总结和展望,我们认为更进一步的新材料合成、修饰与催化机理研究仍是前景广阔的研究领域。     

多孔骨架固定分子催化剂催化CO2加氢制备甲酸研究进展

近年来, 大气中CO₂含量急剧增加, 导致了严重的温室效应. 将CO₂作为C1资源转化为燃料或精细化学品引起了越来越多的关注. 开发高效、 稳定、 可回收利用的催化剂成为CO₂资源化利用的关键. 在众多的CO₂加氢催化剂中, 功能性多孔骨架材料固定型分子催化剂展示出优异的性能, 成为研究的热点之一. 功能性骨架材料, 如多孔有机聚合物(POPs)、 共价有机骨架(COFs)和金属有机骨架(MOFs), 具有比表面积大、 热稳定性高和可调性等特点, 在设计合成催化剂方面发挥着重要作用. 本文介绍了POPs/COFs/MOFs多孔骨架材料固定分子催化剂的开发及在催化CO₂合成甲酸领域的最新进展.     

单原子催化剂在CO2转化中的应用

单原子催化剂(SAC)是由互相隔离分散的原子级活性位点锚定在基底上而形成的一类新兴催化剂材料, 其具有最大化的原子利用率、 可调控的独特电子结构, 因而在热催化、 光催化及电催化等方面展现出良好的应用前景. 通过SAC的热/光/电催化CO₂转化反应(CCR)能将温室气体CO₂转化为燃料或具有附加值的化学品, 为解决严重的全球变暖和能源短缺问题提供了一种有效策略. 本文总结了近年来SAC在CO₂转化领域的研究进展, 讨论了其合成、 调控及催化各类CO₂转化反应的优缺点, 并对其未来的发展进行了展望.     

二维共价有机框架材料的可控合成及其光催化应用研究进展

通过模拟自然界光合作用, 将太阳能转化为方便存储的化学能是缓解未来能源短缺和环境污染问题的理想途径之一. 二维共价有机框架材料(2D COFs)是近年来发展起来的一类新型有机半导体材料, 具有结晶度高、结构精确以及化学组分灵活可调等优势, 在光催化领域展现出巨大应用潜力, 受到了研究者们的广泛关注. 对2D COFs的可控制备以及电子结构调控方法进行了系统总结, 并重点介绍了它们在光催化水分解、CO₂还原以及H₂O₂合成领域的最近研究进展, 讨论了材料结构和催化性能之间的关系, 最后对2D COFs在光催化应用领域存在的机遇和挑战进行了展望.     

单原子材料在二氧化碳催化中的技术经济分析与产业化应用前景

近年来, 随着科学研究的不断深入, 单原子催化剂由于具有高活性与高选择性等突出特点被广泛挖掘和应用. 作为连接多相与均相催化的桥梁, 单原子催化剂已经成为催化领域的重要研究对象之一, 具有广泛的工业化应用前景. 本文对单原子催化剂的发展历程、 特点及其在不同领域的应用进行了概括, 综合评述了当前CO₂还原领域的技术经济分析, 并首次对单原子材料催化转化CO₂进行了技术经济分析与计算. 最后, 对单原子催化剂在CO₂还原领域中工业化应用的未来发展方向及亟需解决的关键科学和技术问题进行了展望, 以期推动单原子催化材料的进一步广泛应用.     

单原子催化剂在电催化还原CO2领域的应用

温和条件下以CO₂为原料制备高附加值化学品, 是CO₂资源化利用的重要方法, 在众多CO₂转化方法中, 电催化CO₂还原(e-CO₂RR)具有绿色、 清洁及条件可控等优势, 可以促进碳中和, 实现可持续发展. 然而, 由于其缓慢的动力学和较低催化剂活性, CO₂电催化还原仍然存在低选择性, 低电流密度的问题. 单原子催化剂具有最大的原子利用率和明确定义的催化活性位点, 同时因其良好的配位结构和独特的电子结构极大地促进了CO₂电催化还原的动力学过程, 是CO₂电还原领域极具发展潜力的催化材料. 本文讨论了过渡金属和主族金属基单原子催化剂用于电催化CO₂还原的研究进展, 系统总结了杂原子配位, 双/单原子位点, 金属-载体相互作用, 空间限域和分子桥联等策略调控单原子的微环境进而优化催化的性能, 揭示了单原子催化剂在 e-CO₂RR领域内的突出优势和广阔的应用前景. 最后, 分析了单原子催化剂在CO₂电催化转化过程中面临的挑战, 并对其未来进行了展望.     

In2O3基催化剂在热催化二氧化碳加氢反应中的研究进展

CO₂催化加氢被认为是生产高附加值化学品和燃料最实用的途径之一。然而由于其化学惰性、C–C键偶联过程的高能垒和诸多的竞争反应,因此,开发高效的催化剂以促进CO₂的活化并转化为多样的化工产物显得至关重要。近年来,氧化铟因具有丰富的氧缺陷位点,在催化CO₂加氢方面对甲醇的高选择性以及对CO₂转化的高活性引起了人们的广泛关注。本工作主要对In₂O₃的结构及其与氧化物负载或金属元素掺杂的复合催化剂用于催化CO₂加氢制备甲醇的催化性能进行了综述。探讨了In₂O₃与不同类型的分子筛的接近度和元素迁移在CO₂加氢制烃类产物中的影响。并对In₂O₃基催化剂在CO₂选择性加氢方面存在的挑战和发展方向进行了总结。     

串联催化剂上CO2催化转化制备高附加值烃类研究进展

将CO₂作为可利用的碳资源催化转化为高附加值化学品或液体燃料对于节能减排和碳资源的循环利用具有重要意义。由于CO₂分子的化学惰性及高的C–C键耦合能垒,导致CO₂的选择性活化及可控转化极具挑战。近年来,随着研究的不断深入及串联催化体系的构建,世界各国研究者在CO₂催化加氢制备高附加值烃类方面取得了突破性的研究进展。然而,在串联催化过程中,Fe基催化剂或金属氧化物与分子筛间的协同匹配、活性组分间的组装方式、分子筛的孔道结构及酸性、以及反应条件及气氛均对CO₂加氢的产物分布影响显著。有鉴于此,本综述针对CO₂加氢制备高附加值烃（低碳烯烃、异构烷烃、汽油及芳烃）的串联催化反应体系,重点介绍串联催化剂上影响CO₂活化、转化及目标产物生成的关键因素以及串联催化剂的稳定性,并在此基础上对CO₂催化加氢的未来和前景进行总结和展望。     

共价有机框架在能源存储及转化中的研究进展

共价有机框架（Covalent Organic Frameworks,COFs）是一类由有机结构单元通过共价键连接形成的多孔框架晶体材料,具有密度低、比表面积大和热稳定性高等特点,在分子吸附与分离、传感、催化、光电器件等领域存在着广阔的应用前景.近年来,基于其固有结构特点,二维COFs在能源领域中的应用潜力也逐渐引起了科学界的关注.本文主要综述了二维COFs材料在能源存储（锂离子电池、锂硫电池、超级电容器、燃料电池）和能源转化（水分解反应以及CO₂还原反应）等方面的研究进展,并对其研究前景进行了展望.     

铋基二氧化碳还原电催化材料研究进展

二氧化碳（CO₂）作为一种经济、安全、可再生的碳资源化合物,其高效回收利用一直是全社会关注的焦点. 利用电化学方法,将CO₂还原转化生成一系列高附加值的化学品或燃料,对于缓解能源与环境双重压力具有重要的现实意义. 本论文介绍了电化学CO₂还原反应的基本原理与过程,综述了近年来铋基催化材料的发展现状,重点对这类催化材料的制备合成、结构调控、催化反应机理研究等方面进行了总结,最后对其未来发展方向进行了探讨与展望.     

化学计量在产品质量保证中的重要作用

阐述在化学分析中,由于增强了化学计量意识,满意地解决了粘胶基碳布质量问题,显示出化学计量在产品质量保证中的重要作用。     

Temperature-dependent approach to chemical reactivity concepts in density functional theory

The chemical reactivity concepts of density functional theory are studied through a unified view in the temperature-dependent approach provided by the grand canonical ensemble. This procedure leads to a more general perspective that enriches our understanding of the behavior of the average energy and its derivatives with respect to the average number of electrons, provides alternative definitions for those quantities that are “ill defined” at zero temperature, and allows one to determine the relationships among reactivity concepts at any temperature. In particular, it has been found that at high temperatures the parabolic model for reactivity indicators may be justified through the electronic entropy term in the Helmholtz free energy, and that at nonzero temperatures there is an electronic heat capacity contribution to the average energy. In summary, the unified view of the temperature-dependent approach is an important complement to the zero-temperature formulation that clarifies fundamental issues therein.     

简析化学文化与化学教育

从文化的角度看待化学,分析了化学文化的内涵,阐明了化学文化的教育功能,并根据化学文化的研究,论述了化学文化观下的化学教育,以及在化学教育中体现化学文化的途径。     

化学生物学新前沿——化学蛋白质组学

随着包括人类在内的主要模式生物的基因组计划的完成,生命科学的研究重心转向蛋白质组的研究--在对应基因组的整体蛋白质水平上系统研究调控细胞生命活动的蛋白质.化学蛋白质组学是化学生物学在后基因组时代的最新发展:化学蛋白质组学利用化学小分子为工具和手段,以基于靶蛋白质功能的新战略探测体内蛋白质组,是新一代的功能蛋白质组学.本文综述了化学蛋白质组学的最新进展、有关技术及其在生物医学和药物研发等方面的应用,并对化学蛋白质组学的发展趋势和前景进行了讨论.     

纳米化学

介绍了纳米结构物质的发展现状, 着重阐述了纳米物质的化学制备方法以及对其化学性质研究的新进展。介绍了纳米物质的可能应用途径, 指出纳米化学的发展对纳米材料的开发和应用具有十分重要的作用。     

化学平衡解题通用方法探讨*

对于复杂的化学平衡,平衡时刻浓度、分压、物质的量、转化率之间存在错综复杂的关系,给解题带来了很大难度。提出了“列表-设未知数-计算分压-计算平衡常数-求解”的5步解题通用方法,并利用该方法,结合CASIO计算器独特的解题特色,对近几年化学竞赛中出现的2道化学平衡试题进行了剖析。     

The current state of analytical control in Lithuania

In Lithuania research and development in chemical analysis are concentrated in scientific institutes and universities. The main fields of interest focus on biosensors, electrochemical sensors, sampling techniques and methods, study of atomization processes in spectrochemical analysis and noise evaluation in analytical measurements. Some laboratories also take part in international environmental monitoring programmes. There are about 50 researchers at the Ph.D. level engaged in analytical chemistry and several hundred technicians specialized in the field of analytical control. About one hundred chemical laboratories are active in scientific institutes, universities and factories. Specialized laboratories of chemical analysis are at the disposal of Environmental Control and Health Protection Departments and forensic investigation organizations. So far no laboratories are accredited according to the ISO 9000 norms. Special courses on analytical chemistry are offered at a few schools of higher education in the country. Only at the Department of Analytical Chemistry of the University of Vilnius specialized programmes are available to postgraduate students working towards a Ph.D. to improve their skills in current techniques of analytical chemistry. Recently the Technical Committee TC-16 for Chemical Analysis was formed within the standardization system of Lithuania. Its main activities are centered on issues such as national terminology, certified reference materials (CRMs), analytical methods and analytical quality assurance. There are numerous problems related to national terminology, the preparation of special documents in the field of analytical control and the production of regional environmental CRMs. Problems, also arise in obtaining and using CRMs for analytical instrument calibration and validation.     

美国AP课程中化学概念的引导式探究教学*——以“化学方程式”为例

在美国《AP化学课堂中的引导式探究活动》中,明确了概念性知识采用探究式教学方式的必要性,并根据学习圈理论依次划分出概念探究、概念形成、概念应用及概念评估4个连续的教学活动阶段,使学生能够全程参与到科学概念的形成过程中。以“化学方程式”教学内容为例,介绍了相关教学理论及在此基础上形成的探究式教学闭环,以期对国内中学有关化学概念的探究式教学改革起到一定的借鉴与参考作用。     

Design of thiol-containing amino acids for native chemical ligation at non-Cys sites

<正>Protein chemical synthesis usually relies on the use of native chemical ligation that couples peptide thioester with a Cys-peptide.A limitation of this method is the difficulty of finding an appropriate Cys ligation site in many synthetic targets.To overcome this problem,the ligation-desulfurization approach has been developed.This approach involves the use of a thiol-containing amino acid as the ligation partner.After the sequence assembly is completed,the thiol group is removed through a desulfurization reaction to generate the standard amino acids.Currently this strategy has been applied to the ligations at a number of amino acids including Ala,Phe,Val,Lys,Thr,Leu,Pro and Gln.The present article reviews the design and synthesis of these thiol-containing amino acids for native chemical ligation at non-Cys sites.