基于苝二酰亚胺类非富勒烯受体共混体系凝聚态结构调控

非富勒烯太阳能电池具有给受体能级可调、吸收范围宽及可溶液加工等优势,已经成为太阳能电池领域发展趋势。在高性能材料开发及器件结构优化的推动下,能量转换效率已经突破11%。其中,苝二酰亚胺(PDI)类分子价格低廉且具有良好的稳定性及较高的电子迁移率,已经发展成为重要的非富勒烯受体材料。然而,PDI类材料刚性稠环结构使得分子间具有强烈的π-π相互作用(受体-受体分子间及给体-受体分子间),导致共混体系相分离尺寸可控性差,给受体分子间共混程度难于调控,从而发生严重的成对以及非成对电荷复合。本文从分子间作用力入手(溶剂-溶质、给体-受体分子间作用力)详述了非富勒烯共混体系相分离结构、相区尺寸及共混相含量调节的相关原理及方法。研究表明基于PDI共混体系,固-液相分离及分子扩散能力是决定相分离结构的本质因素,通过调控给受体比例及热退火温度实现了孤岛及互穿网络结构的构筑。同时,通过平衡受体分子间π-π作用及给受体间电荷转移,实现了低相容性及高相容性共混体系相区尺寸的可控调节。在此基础上,利用添加剂手段通过调节溶剂与溶质分子间的溶度参数差值,实现了薄膜内共混相的可控调节,并针对具有不同相容性共混体系给出了添加剂的选择原则。     

RCOO-取代的镍(Ⅱ)配合物单组分高效催化乙烯均聚和共聚反应

合成并表征了含RCOO-基团的单核(Ni¹~Ni²)及双核(Ni³)镍配合物[(2,6-R₂-C₆H₃)—N=C(H)—(3-Ph-5-PhCOO-2-O-C₆H₂)-κ²-N,O]Ni(CH₃)(pyridine)](R=iPr;3,5-tBu₂C₆H₃),并用于催化乙烯均聚和共聚反应。 作为单组分催化剂,这些配合物可以有效地催化乙烯聚合得到中等相对分子质量的支化聚乙烯(PE)。 供电性的PhCOO—基团促进了催化剂Ni¹的引发,从而在低温下比Ni⁰活性更高。 引入大位阻的2,6-(3,5-二叔丁基苯基)苯胺基团,催化剂Ni²在5×10⁵ Pa下的活性高达1.8×10⁶ g PE mol^-1·Ni^-1·h^-1,是活性最高的水杨醛亚胺中性镍催化剂之一。 与相应的单核催化剂相比,双核催化剂Ni³对三苯基膦具有更好的耐受性。 这些催化剂可催化乙烯与1,5-己二烯、1,7-辛二烯、6-溴-1-己烯或10-十一烯酸甲酯的共聚合,制备功能化聚乙烯。     

非冻结水对微球复合水凝胶机械性能的影响

本文旨在用DSC的方法研究水凝胶结合水的能力与韧性的关系。 分别以甲基丙烯酸丁酯(BMA)或甲基丙烯酸六氟丁酯(HFBMA)和烯丙基胺为单体,制备了2种核壳纳米微球(BMA微球和HFBMA微球)。 再以其作为大分子引发剂和交联剂,制备了微球交联复合水凝胶(BMA-H凝胶和HFBMA-H凝胶)。 通过差示扫描量热仪(DSC)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和透射电子显微镜(TEM)等技术手段研究凝胶的结构和性能。 结果表明,HFBMA-H凝胶具有更好的机械性能,其拉伸强度和断裂伸长率分别可达280 kPa和3960%,远高于BMA-H凝胶(101 kPa,2700%)。 通过对2种复合凝胶体系内不同状态的水进行分析,发现HFBMA-H凝胶的非冻结水的质量分数明显高于BMA-H凝胶,这种非冻结水的增塑作用对于凝胶机械强度的提升具有重要影响。     

锂离子电池Sb基负极材料研究进展

Sb基材料作为一类合金机制的锂离子电池负极材料,因具有比容量高、安全性好等优点受到广泛关注。 然而,由于Sb基负极材料在充放电过程中的体积效应和本身导电性较差等问题导致的循环性能不理想,制约了其作为锂离子电池负极材料的商业化应用。 本文综述了近年来在锂离子电池Sb基各类负极材料方面的研究进展,重点介绍了它们的反应机理、合成方法及电化学性能,并对Sb基负极材料的发展方向进行了展望。     

微流控合成高活性甲醇氧化碳载铂钌电催化剂

报道了一种以微流控技术制备对甲醇具有高效电氧化催化活性的碳载PtRu催化剂(PtRu/C)的方法。 通过改变反应液在微流控反应器中的流速,得到了一系列纳米粒径分布在1.4~2.0 nm范围内的PtRu/C催化剂。 对这些催化剂进行电化学测试发现,当反应液以90 μL/min的流速流经微流控反应器时制得的催化剂具有最高催化活性。 进一步研究发现,这是由于在该流速制得的催化剂具有较大的电化学活性面积和较高含量的Pt(0)。 该种制备催化剂的方法在能源转化和环境领域有望被广泛使用。     

新型二维纳米材料在电化学领域的应用与发展

以石墨烯为代表的新型二维纳米材料具有独特的结构和优异的电子特性,在电化学各领域具有巨大的应用潜力。 本综述总结了新型二维纳米材料在电化学各领域(能源存储、能源转化和电化学传感)的研究现状和存在的问题。 展望了二维纳米材料在电化学领域的发展趋势。     

基于核酸和蛋白的生物大分子热致液晶研究进展

生物固体大分子诸如核酸、蛋白和病毒颗粒,因其尺寸超出了分子间作用力的范围,升温之后会导致它们降解而无法形成生物大分子的液体形态。 因此,发展新型的合成和制备策略,实现无溶剂包覆的生物大分子的流体态及其应用,是一个崭新的研究领域。 结合我们前期工作,简要介绍了核酸、蛋白流体(液晶态和液体态)材料的制备及性质。 借助静电力自组装,上述生物大分子能够与带有相反电荷的表面活性剂结合,形成热致液晶材料,其热致液晶性质使得生物分子具有长程有序性和流动性,在此基础上,可以探索生物大分子在无水环境下的技术应用。     

氧化镥中杂质对铈掺杂硅酸镥多晶粉体光谱性质影响

氧化镥中杂质元素对其分离制备工艺、生产成本及镥基硅酸盐闪烁晶体的性能有很大影响,但杂质元素对晶体的性质影响研究较为有限,有待进一步完善。 本文采用高温固相法制备了Lu₂O₃分离过程中关键杂质元素Yb³⁺和Ca²⁺共掺杂Lu₂SiO₅∶Ce多晶粉体,研究了Yb³⁺或Ca²⁺含量对多晶粉体光谱性质的影响,结果表明:Yb³⁺或Ca²⁺共掺并未改变发射光谱的形状和位置,随着杂质元素摩尔分数的增加,光谱强度和荧光寿命逐渐降低。     

阴离子交换树脂回收水相中有机磷酸萃取剂

研究了阴离子交换树脂对水相中有机磷酸萃取剂的吸附。 通过比较不同的离子交换树脂对水相中2-乙基己基膦酸-单-2-乙基己基酯(P507)的去除率,发现大孔强碱性阴离子交换树脂(D201-OH)从水溶液中去除P507的能力最强,去除率可达99.24%。 而且当溶液在pH=1.0时,D201-OH对P507的吸附主要是分子吸附,其吸附等温线更适用于Langmuir模型;当溶液在pH=5.0时,阴离子交换反应占主导地位,其吸附等温线更适用于Freundlich模型。 研究还表明,D201-OH对P507的吸附在20 min内即达到吸附平衡时99.8%的吸附量。 通过动力学研究表明,拟一级动力学模型(R²>0.99)更适用于描述实验数据,并且吸附速率主要受膜扩散控制。 此外,吸附-解吸附循环8次后,D201-OH的吸附能力仍然保持在93%以上。 综上所述,D201-OH是有机磷酸类萃取剂的良好吸附剂,其吸附性能高效,循环过程稳定,因此可用于实际生产过程中回收有机磷酸萃取剂。     

专辑主编寄语

喜逢中国科学院长春应用化学研究所建所70周年华诞之际,真诚感谢安立佳院士作为客座编辑邀请国内化学相关领域著名院士和专家出版这一期纪念刊专辑。《应用化学》创刊于1983年,为中国科学院长春应用化学研究所的发展和国内相关化学领域提供了一个学术交流的平台,始终秉持“应用化学,追求卓越”的办刊理念,面向科研单位、大专院校和化学化工领域的科研及技术人员,着重报道化学及交叉学科有应用前景的创新性基础科学研究和创造性科研技术成果,介绍该领域中的新发现、新理论、新方法、新技术、新产品及相关科技信息,为推动应用化学学科的发展、加强国内国际间的学术交流、人才培养和现代化建设服务。该专辑的出版必将对该领域的发展起到重要的促进作用。