新型共价交联纳米胶囊的构筑、调控与功能

利用共价自组装的方法，将刚性组装基元与柔性链在一定条件下进行横向交联，可以方便地制备出单层高分子纳米胶囊.相比于传统的非共价超分子囊泡，这种新型的共价纳米胶囊具有结构稳定、尺度可控且分散性优异等诸多优点.因此，如何利用化学合成的手段来制备新型的纳米胶囊，并进一步实现对其结构调控和性能的探究具有十分重要的意义.针对这些问题，分别发展了功能化的柱[5]芳烃、四苯乙烯、卟啉、三嗪、苯硼酸酐等不同类型构筑基元，并使之与两端具有活性位点的柔性烷基链在适当的溶剂中进行聚合反应，最终获得了一系列的共价纳米胶囊.通过对其结构的修饰和调控，发现这些功能化的高分子纳米胶囊在光捕获、人工酶、抗菌材料以及药物载体等领域具有诸多潜在应用价值.未来，新型共价高分子纳米胶囊的开发、功能化以及应用有望得到进一步的拓展.     

膦酚中性镍催化烯烃聚合及烯烃与极性单体共聚研究进展

烯烃与极性单体共聚制备功能化聚烯烃最为直接,但存在诸多挑战,是聚烯烃领域近20年的研究热点与难点。后过渡金属催化剂在功能化聚烯烃合成上具有优势,已经涌现出了二亚胺、水杨醛亚胺、膦磺酸镍钯经典催化体系;相比之下,膦酚镍催化体系早期关注较少。然而,近期对于膦酚镍催化体系的研究已经揭示,膦酚镍催化体系将是一个极具基础与应用前景的体系。本文总结近5年膦酚镍催化剂的结构特点,综述其在乙烯聚合、乙烯与极性单体共聚合、丙烯与极性单体共聚合方面的重要进展,并总结出膦酚镍催化剂的优势,对极性单体种类、催化剂结构设计、丙烯与极性单体立构规整共聚、聚合反应机理、功能化聚烯烃综合性能进行了展望。     

两种功能化纳米金粒子固酶电极的催化性能

以合成的4-巯基苯甲酸功能化纳米金粒子和聚乙烯基吡啶包覆纳米金粒子分别作为固酶载体,制备了2种新型固酶电极,在此基础上组装了2种酶燃料电池。采用电化学方法结合紫外可见分光光度法、透射电镜技术等手段研究了固酶载体的形貌,酶-载体间相互作用对电极表面固定酶分子的光谱学性质,酶-电极间直接电子迁移能力和催化底物反应性能的影响,进一步评估和比较了两种酶燃料电池的能量输出性能。实验结果表明：4-巯基苯甲酸功能化纳米金粒子固酶基电极可以实现酶-电极间的直接电子迁移而且对葡萄糖和氧气具有良好的催化性能(催化反应起始电位分别为-0.03和0.96 V,底物转化频率分别是1.3和0.5 s^-1),其催化性能的重现性、长期使用性能、酸碱耐受性和热稳定性良好,随着自组装固酶层数的增加,催化性能随之增强直至达到极限催化电流;电池性能测试结果表明4-巯基苯甲酸功能化纳米金粒子固酶基燃料电池的开路电压为0.88 V,最大输出能量密度：864.0 μW·cm^-2,长期使用性能优异(储存3 周后仍可达到最佳能量输出的80%以上)。     

二氧化硅复合微球的制备及其对His-tagged融合蛋白质的分离

采用水热法合成了巯基纳米二氧化硅(SiO2-SH),并在其表面修饰亚氨基二乙酸基团(-IDA)得到SiO2-SH/IDA微球.该微球从溶液中可吸附更多的Ni 2+形成SiO2-SH/IDA-Ni 2+复合微球.研究结果表明,利用该复合微球可以较好地分离以组氨酸为标签(His-tagged)的融合蛋白.     

石墨烯非共价功能化及其应用

石墨烯的湿法化学修饰,主要包括共价及非共价两种,是目前广泛采用的宏量功能化策略,亦是有效避免其团聚而充分发挥其优异纳米性能的重要修饰方法。非共价功能化因可同时保持原有及引入物质的物化性质,并可充分发挥协同作用,近年来已受到比共价修饰更多的研究关注,并已在生物科学与技术、可持续能源储存及转化、医疗和复合材料等诸多领域得到了广泛应用。本文综述了以应用为导向的石墨烯非共价功能化的构建策略,期望文中涉及的湿法组装策略能为进一步构建性能提升的新材料提供参考。     

磁性Fe3O4纳米粒子的功能化修饰研究进展

Fe₃O₄纳米粒子因其独特的磁学性能和良好的生物相容性,在生物医药、催化剂、环境治理等领域具有良好的应用前景。然而,磁性Fe₃O₄纳米粒子易团聚、在潮湿的空气中易氧化,制约了Fe₃O₄纳米粒子的深度应用。本文结合课题组在磁性Fe₃O₄纳米粒子应用方面的研究成果,综述了磁性Fe₃O₄纳米粒子的功能化修饰,并讨论了磁性Fe₃O₄复合纳米材料发展面临的机遇和挑战。      

液态凝聚态调控的分散质组装及功能

凝聚态化学是研究利用分子间作用力构筑凝聚态物质多层次结构实现物质功能和化学反应的新研究领域。相比于固态凝聚态化学,液态凝聚态化学研究涉及多相态,如液态凝聚态如何影响分散质的存在状态和功能特性等重要课题。从凝聚态化学的角度认识分散质在其中的聚集行为不但有利于获得预期的分子存在结构状态,而且可以探索环境条件对组装结构形成的过程认识。本文在对液态凝聚态的物理化学性质,尤其是与溶质分散和聚集相关方面进行简要概述的基础上,选取典型示例分别阐述了液态凝聚态在分散质组装过程、组装与解组装以及组装体结构转变等方面的作用。在液态凝聚态对物质性质影响方面,从其对染料分子的紫外-可见吸收、电子转移、手性调控以及催化等几个方面进行了讨论。在这些过程中,作为连续相的液态凝聚态的介电常数、极性以及黏度等性质对于分散相的存在状态和性质起到了关键作用。然而,受现有仪器检测范围的限制,液态凝聚态与分散质之间的快速、多变且细微的作用力很难在时间和空间上进行准确测定,而从实验和理论两个方面进行相互拟合来说明液态凝聚态的作用是一个重要且行之有效的策略。     

Ziegler-Natta催化剂的功能化及聚烯烃高性能化

介绍了Ziegler-Natta催化剂功能化的几种策略,以及其应用于聚烯烃高性能化的研究进展。Ziegler-Natta催化剂/先进聚合助剂复合策略可有效扩展Ziegler-Natta催化剂性能,其中Ziegler-Natta/ω-烯烃甲基二氯硅烷功能催化剂体系在制备长链支化/高熔体强度聚丙烯方面已显示出工业潜力,而Ziegler-Natta/非共轭α,ω-双烯烃体系为丙烯多相共聚提供了革命性的技术,使丙烯多相共聚不但可生产高抗冲聚丙烯(低橡胶含量),也可生产聚丙烯基热塑性弹性体(高橡胶含量)。Ziegler-Natta/茂(非茂)复合催化剂和纳米负载Ziegler-Natta催化剂可进一步丰富Ziegler-Natta催化剂性能,制备新型高性能聚烯烃材料。     

接枝改性PVDF基含氟聚合物

聚偏氟乙烯(PVDF基)含氟聚合物由于其独特的性能受到了广泛的关注。将功能化链段引入PVDF基含氟聚合物可以进一步提升其性能并拓展其应用领域。相较于物理共混法和直接共聚改性法,通过接枝改性法将功能化单体引入含氟聚合物的侧链具有更显著的优势,可便捷、高效地得到组成精确,结构可控的接枝共聚物。本文综述了通过活性自由基聚合(包括ATRP、SET-LRP、有机催化原子转移自由基聚合(O-ATRP)、光诱导Cu(Ⅱ)介导RDRP)和高能射线辐射(γ射线,紫外,电子束)等对PVDF基含氟聚合物功能化接枝改性的方法,并对其发展趋势以及改性聚合物的应用前景进行了展望。     

功能化金属有机骨架材料去除饮用水污染物的研究进展

金属有机骨架(MOFs)材料是一类以过渡金属为中心、含杂原子的有机物为配体、通过配位作用形成的周期性网络多孔晶体材料。与其他的多孔材料相比,MOFs配体种类繁多,比表面积极大,孔径大小可调控且具有特殊(饱和或不饱和)的金属位点,在气体存储、催化、吸附与分离等领域有广阔的应用前景。近年来,功能化MOFs对污染物的富集和去除成为学者关注的热点。这是由于通过对MOFs进行功能化修饰,能够改变MOFs的孔径大小、表面带电性质等物化性质,从而实现对目标物更高效的吸附。该文综述了近年来功能化MOFs对饮用水污染物吸附的研究进展,包括饮用水污染物的类型及危害、功能化MOFs的制备方法以及去除饮用水污染物的应用,并对今后的发展前景进行了展望。