中美科学家合作研获单原子厚度“硼烯”北大核心CSCD

一个困扰世界凝聚态物理和材料物理界多年的难题近期被攻克。南开大学和美国阿贡国家实验室、纽约州立大学石溪分校、美国西北大学的科学家合作,首次获得了只有单原子厚度的二维硼材料——＂硼烯＂。该材料因其优越的电学、力学、热学属性,被科学界寄予厚望,或将成为继石墨烯之后又一种＂神奇纳米材料＂。相关研究发表在《科学》杂志并被重点推荐。     

醛和酮类化合物的碳硼化转化构建二级以及三级烷基硼化合物

正Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 10318～10322烷基硼化合物作为重要的有机合成中间体,被广泛应用于合成化学、药物化学以及材料化学等各个领域.但该类化合物大多只能通过烯烃和烷基卤(类卤)化物的催化硼化进行合成.中国科学院兰州化学物理研究所苏州研究院/     

碳硼烷化学发展之路

碳硼烷分子具有独特的笼状结构,能够表现出三维芳香性和稳定的物理化学性质,这使得碳硼烷不仅能够应用于有机硼化学及金属有机化学,而且在生物学、材料学等领域也有不错的应用前景。本文叙述了碳硼烷化学的发展历史、碳硼烷化合物的结构性质,并简要介绍了碳硼烷近年来在生物医学、发光材料以及催化剂领域的应用,希望对读者了解碳硼烷化学的新进展能够有所帮助。     

金刚石薄膜电化学

金刚石由于其特殊的物理与化学性质,早在几百年前就吸引了人们对它的关注.化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)法制备的高掺杂硼复合多晶金刚石薄膜,为金刚石薄膜在电化学中的应用开辟了新的领域.作为新型碳素电极材料,高掺杂硼复合多晶金刚石薄膜具有许多目前使用的电极材料所不可比拟的优异特性如:宽电化学势窗,低残留电流,极好的电化学稳定性以及表面不易被污染等.本文综述了高掺杂硼复合多晶金刚石薄膜电极在电化学中的几个重要应用,包括电分析、电合成及电化学法处理废水等.     

β12-硼烯对NO的可控吸附:第一性原理研究

随着全球汽车保有量的逐年上升,汽车尾气使大气污染日益严重,如何高效清除汽车尾气中的一氧化氮(NO)成为当前亟待解决的课题.石墨烯材料的发现成功引领了制备类石墨烯二维材料的潮流,近几年硼烯材料被成功制备,为吸附NO气体带来了新的契机.本文使用密度泛函理论计算,研究了NO在β₁₂-硼烯表面的吸附性能.研究发现β₁₂-硼烯对NO分子的吸附作用较强,最稳定结构的吸附能可以达到-0.771 eV,吸附过程伴随着较多的电荷转移,使其可能作为检测NO气体的气敏材料.另外,本文还计算了外加电场对吸附体系的影响,以探究绿色化学框架下吸附剂的循环再利用.结果表明外加电场可以使NO在β₁₂-硼烯上的吸附由化学吸附转变为物理吸附,使得β₁₂-硼烯可以进行可逆吸附/解吸NO分子,因此β₁₂-硼烯有可能成为一种新颖的可循环利用的NO吸附材料.     

1,4-硼氮杂芳烃在中国的研究进展

稠环芳烃及其衍生物在有机光电材料领域具有广泛应用,杂原子掺杂可有效调节稠环芳烃的物理化学性质.硼氮杂芳烃是稠环芳烃的重要成员.基于硼原子和氮原子的相对位置,硼氮杂芳烃可以分为三种异构体:1,2-硼氮杂芳烃、1,3-硼氮杂芳烃和1,4-硼氮杂芳烃,由于合成上的困难,1,3-硼氮杂芳烃的研究相对较少.近年来,得益于1,4-硼氮杂芳烃在多重共振热活化延迟荧光材料方面潜力的发掘,1,4-硼氮杂芳烃在国内外都取得了飞速发展.我国有机化学及材料化学领域的学者们积极参与并推动了1,4-硼氮杂芳烃的快速发展,在1,4-硼氮杂芳烃的结构开发和应用拓展方面开展了一系列原创性的工作,取得了瞩目的成绩.以1,4-硼氮芳烃的结构作为线索,按照杂原子二元掺杂(B/N)骨架和三元掺杂(X/B/N)骨架分别进行论述,综述了1,4-硼氮杂芳烃的合成发展历史和应用研究拓展,最后对硼氮杂芳烃领域的未来发展与应用进行了展望.     

1,2-硼氮杂芳烃在中国的研究进展

稠环芳烃及其衍生物在有机光电材料领域具有广泛应用,杂原子掺杂可有效调节稠环芳烃的物理化学性质.用等电子体的硼氮单元取代碳碳单元,在保持稠环芳烃芳香性的连续性的同时,可以调节稠环芳烃的电子结构和分子间相互作用,构建具有独特光电性质和生物活性的新型硼氮杂稠环芳烃,既丰富了稠环芳烃的种类,又促进了硼氮杂芳烃在光电材料、催化和生物医药等领域的应用.近年来,中国有机化学及材料化学领域的学者们积极参与并推动了硼氮杂芳烃的快速发展,在硼氮杂芳烃的种类开发和应用拓展方面开展了一系列原创性的工作,取得了瞩目的成绩.本文综述了基于1,2-硼氮杂苯的稠环芳烃(即1,2-硼氮杂芳烃)的合成发展历史和应用研究拓展,最后对硼氮杂芳烃领域的未来发展与应用进行了展望.通过对硼氮芳烃在中国的发展进行系统的梳理和总结,希望能够引起更多科研工作者对硼氮芳烃的兴趣,期待更多的科研工作者能够加入到硼氮杂芳烃的合成拓展与应用探索中.     

芳烃与烷烃化合物参与的光化学与电化学硼化反应

有机硼化合物是重要的有机合成砌块,并被广泛应用于材料与医药领域.发展实用、简洁的硼化反应合成有机硼化合物一直是有机硼化学的核心课题之一.近年来,光化学和电化学硼化反应取得了快速发展,已成为合成有机硼化合物的重要方法.从能量来源及反应底物类型的角度出发,总结了芳烃与烷烃化合物参与的光化学、电化学和光电化学硼化反应的研究进展,同时也对今后光化学与电化学硼化反应的发展方向进行了展望.     

硼吸附材料及其性能

硼酸作为一种重要的化学品,广泛应用于工业生产及高尖端技术领域。由于在其生产和应用过程中产生大量含硼废水,从水溶液中回收或脱除硼对资源的重复利用、降低环境污染等都有重要意义。吸附法提硼具有深度脱硼、杂质去除彻底、吸附剂可循环利用和工艺简单等优势,是一种高效脱硼方法,其核心问题在于设计与制备硼吸附容量大、机械强度高且易再生的吸附材料。本文综述了近年来国内外硼吸附材料的类型及其吸附性能,按照吸附功能团的结构将硼吸附材料进行划分,着重介绍了目前应用最广的葡甲胺类吸附剂和最具发展前景的含双酚羟基功能团的吸附剂的研究与应用情况,同时介绍了新型有机-无机杂化硼吸附材料,并指出了今后硼吸附材料的发展趋势,为盐湖卤水提硼、淡化海水脱硼和废水除硼等应用开发中硼吸附材料的选择提供重要参考。     

硼亲和材料的研究进展

硼亲和材料作为一种选择性分离富集顺式二羟基生物分子的功能性材料,近十几年里得到了蓬勃发展。在常规硼亲和材料的基础上,一些结构新颖、功能独特的材料逐渐出现并得到了广泛应用。本文介绍了硼亲和材料的研究进展,并总结了该类材料在硼亲和分离富集、疾病诊断、适配体筛选、药物传递和生物传感等方面的应用,最后对硼亲和材料的发展前景进行了展望。     

氨硼烷催化水解制氢

氢气作为全球公认的清洁能源载体,备受关注。寻找安全高效的储氢材料以转型到氢能社会是当前氢能应用面临最大的挑战之一。氨硼烷(NH₃BH₃,AB)具有非常高的储氢质量分数(19.6 wt%)和体积储氢密度(0.145 kgH₂/L),因其在储氢和放氢性能方面的显著优势,被认为是一种颇具应用潜力的化学储氢材料。氨硼烷能够通过热解、醇解和水解放出氢气。其中,氨硼烷水解制氢可以通过催化剂进行可控放氢,且具有反应条件温和、不产生CO(易使催化剂中毒)等优点,被认为是一种安全高效和实用性强的制氢技术。本文简要介绍了氨硼烷的性质和合成,阐述了氨硼烷水解制氢的机理,综述了近年来氨硼烷水解制氢催化剂的研究进展,分析了碱对氨硼烷水解制氢的促进作用,并讨论了水解产物回收利用问题。     

展望硼烯的化学合成

<正>二维材料因独特的尺度具备一系列宏观材料所未有的物理和化学性质,相关研究不仅充分展示了材料世界的魅力,而且为制造下一代电子器件提供了重要科学与技术基础。二维材料研究的热点之一是寻找新的具有更独特结构和物性的单原子层材料,以丰富整个二维材料的家族。自发现石墨烯之后,国际上已报道了数百种二维材料,它们展现的晶格结构和物性可谓多姿多彩。然而,令人惊讶的是,像石墨烯这样具有纯平面原子结构且由单一元素组成的二维材料一直未见报道。直到2016年,二维硼单层-硼烯-的出现材料改变了这     

氨基硼烷化合物的合成及应用研究进展

氨基硼烷化合物近年来在储氢材料的开发以及在有机合成中的应用非常广泛。本文综述了氨基硼烷的合成及其作为储氢材料的研究进展,以及近十几年来氨基硼烷在有机合成中作为还原试剂、在不对称还原反应中作手性催化剂及其他反应中的应用研究进展。指出加入金属氢化物制备的金属氨硼烷具有较优的放氢性能、可再生氨硼烷储氢材料的开发和制备是储氢材料新的发展方向;发展清洁高效的绿色还原体系和高选择性的手性氨硼烷催化剂是氨硼烷研究领域的新热点;氨硼烷试剂在储氢材料开发和绿色还原试剂领域具有潜在的实际应用价值。     

金属-有机骨架材料在催化氨硼烷水解释氢中的研究进展

当前，化石燃料的大量消耗和对能源日益增长的需求推动了可再生和高效能源材料的开发。氢因丰富的来源以及清洁的特性而被视为潜在的能源载体。通过水解氨硼烷制备清洁可再生的氢气是解决能源问题的有效途径之一。开发高效安全的催化剂一直是该领域研究的重点和热点。金属-有机骨架材料（MOFs）因其独特的结构、组成和特性，在氨硼烷水解制氢中有广泛的应用。本文以MOFs材料在催化剂设计制备中的作用为侧重点，综述了不同MOFs材料在催化氨硼烷水解制氢反应中的作用，对其在催化氨硼烷水解制氢应用过程中所存在的问题和今后的发展进行了总结和展望。     

氟硼酸根离子选择性电极测定非晶态材料中的硼

测转化成氟硼酸根离子后,可用氟硼酸根离子选择电极进行测定。离子选择电极方法已广泛的应用于土壤、水、氧化铝一碳化硼以及单晶硅中硼的分析。我们将此法用于非晶态材料,对铁钼硼、铁锆硅硼、铁钒硼、铁铌硼以及方硼石等材料进行了硼的测定。主量铁用     

三芳基硼烷在有机电子学领域的研究与应用

近年来,三芳基硼烷在氟离子和氰根离子检测方面的应用受到了越来越广泛的关注.由于具有空的pπ轨道,三芳基硼烷可作为路易斯酸通过路易斯酸-碱相互作用实现对氟离子和氰根离子(路易斯碱)的高选择性检测.硼原子与氟离子或氰根离子的结合破坏了硼中心与芳香取代基的pπ-π共轭,引起三芳基硼烷光物理性质的变化.另外,三芳基硼烷具有优异的发光和载流子传输性质,已被广泛应用于有机电致发光领域,成为一类非常重要的有机光电材料.本文总结了近年来报道的三芳基硼烷的结构特点、构效关系以及在阴离子传感和有机电致发光显示器件中的应用,并在此基础上提出了三芳基硼烷在研究和应用中尚待解决的问题,展望了这类材料的应用前景.     

硼烯：从理论模型到探究应用

1995年,德国科学家布斯塔尼通过理论计算提出了硼团簇的构造法则——“Aufbau原则”,为硼烯的理论模型研究奠定了基础。在新的理论和计算方法不断提出的背景下,硼烯的理论模型得到了进一步的完善,2014年,美国布朗大学的王来生正式提出“硼烯”这一概念,至此二维硼烯的概念得到了广泛的确信。2015年,研究者首次报道在Ag(111)衬底上生成二维硼烯薄膜。随后,科学家们通过实验探究发现硼烯在超导材料、电池电极材料、催化剂、储氢等领域有巨大的应用前景。硼烯的发展史揭示了理论和实验交互验证的新型科学发展模式,促进了二维材料发展观的演进。     

铜/钯共催化的烯烃不对称硼碳化反应

正手性有机硼化合物是重要的构建碳-碳键和碳-杂键的合成子,被广泛应用于天然产物、生物活性小分子及功能材料的合成中.通过烯烃不对称硼碳化反应来构建手性有机硼化合物是一种简洁高效的方法,目前相关报道非常少.中国科学院成都生物研究所廖建课题组利用铜/钯双金属共催化(串联)策略,首次实现了联硼酸频哪醇酯和烯丙基叔     

硼团簇及其材料化学研究进展(Ⅰ):硼墨烯

位于元素周期表中的第五位元素硼,其丰富的化学结构和多样的成键方式仅次于有机化学和生物科学中的核心元素——碳元素.硼的缺电子性质导致其必须通过多中心键的方式共享电子以平衡体系的电子分布,因此硼团簇多具有独特的几何结构和电子离域的成键特性.近年来,硼团簇及其材料的研究越来越受到人们的重视,并取得了一系列研究成果.通过实验和理论计算,发现小尺寸的硼团簇多具有平面结构.2014年,王来生与李隽两个研究团队合作发现了中心含六元环孔的平面B_(36)~-团簇并由此提出了硼墨烯(borophene)概念,为二维硼材料的发展提供了新的研究方向.最近中美科学家同时在金属衬底上合成了单层硼墨烯,使得二维硼材料备受关注.鉴于硼的缺电子特性,可以借助于金属掺杂等方式形成各种不同的金属硼化物结构.具有完美平面结构的CoB_(18)~-团簇以及准平面的RhB_(18)~-团簇的发现推动了金属掺杂硼墨烯(metallo-borophene)研究的发展.本文从实验和理论两个方面,对具有平面或准平面结构的纯硼团簇、金属掺杂硼团簇、二维无限延伸硼墨烯材料等进行了介绍和总结,并展望了硼团簇二维材料的研究前景和潜在应用.     

有机硼π-共轭光电功能材料*

由于硼元素所特有的一些性质,如硼原子空的p轨道与π-共轭体系的π^*轨道间的p_π-π^*共轭效应与Lewis碱络合所表现出的强Lewis酸性以及为获得足够的动力学稳定性在硼原子上所引入的大体积芳香取代基使之表现出的立体位阻效应等,将硼引入到π-共轭体可以赋予体系一些独特的光电性能,因此近年来含硼元素的π-共轭材料引起了人们极大的研究兴趣。这类材料已经显示出非常广阔的潜在应用前景,可以用作非线性光学材料、双光子吸收和发光材料、有机电致发光器件中的电子传输材料和发光材料以及化学传感器等。本文根据π-共轭体系分子结构的不同,对有机硼π-共轭材料,包括硼取代基位于末端的线形π-共轭体系、硼原子位于中心的星形π-共轭体系、硼原子位于主链的π-共轭聚合物体系、硼原子桥联的并环π-共轭体系以及硼取代基位于侧链的π-共轭体系等的研究进展进行了综述,并对该领域的发展前景进行了展望。