无机材料的仿生合成

生物矿化重要的特征之一是细胞分泌的有机基质调制无机矿物的成核和生长, 形成具有特殊组装方式和多级结构特点的生物矿化材料(如骨、牙和贝壳)。仿生合成就是将生物矿化的机理引入无机材料合成, 以有机物的组装体为模板, 去控制无机物的形成,制备具有独特显微结构特点的无机材料, 使材料具有优异的物理和化学性能。仿生合成已成为无机材料化学的研究前沿。本文综述了无机材料仿生合成的发展现状。     

多孔材料化学:从无机微孔化合物到金属有机多孔骨架

本文主要从无机微孔化合物和金属有机多孔骨架的合成化学和结构化学这两方面来介绍多孔材料化学的研究进展。多孔材料是一类具有规则孔结构的固态化合物,它们在催化、分离、离子交换等工业领域有着广泛的应用。硅铝酸盐是最为人们所熟知的微孔分子筛,经过半个多世纪的发展,人们又相继开发出磷酸盐、砷酸盐、锗酸盐、亚磷酸盐、硫酸盐、亚硒酸盐以及金属硫化物等类沸石无机微孔化合物。近十多年来,配位聚合物与金属有机多孔骨架开始大量兴起,为微孔化合物的多样化与组成的复杂性增添了新的领域。     

共价有机骨架材料设计及其在分离领域的应用

共价有机骨架(COFs)材料是由有机小分子单体通过共价键连接形成的结晶多孔聚合物。与传统的线性聚合物不同的是,COFs可以在二维和三维空间上对其骨架结构进行控制,从而合成具有高度有序的刚性多孔结构,并且能够调节骨架的化学和物理性质。这种由COF形成的纳米级孔道和空间为分子存储、释放和分离提供了理想的环境。因此它在能量储存、分离、催化等领域有着广泛的应用前景。本文综述了近年来COFs材料的研究进展,主要包括材料的合成策略及其在分离领域的应用,并对COFs材料未来的发展方向进行了展望。     

绿色化学在无机合成化学中的应用

以典型实例说明绿色化学在现代无机合成方面的应用。涉及热化学循环分解水制氢、超临界流体中的无机物合成、溶胶一凝胶技术在无机合成中的应用、绿色电解合成无机物、无机物的低热固相合成、高温超导材料的化学合成、离子液体等7方面。     

碳点及其在无机材料中多种功能的应用

碳点（CDs）与无机材料结合可能改善两者的性能甚至出现新性能。本文重点介绍CDs以下三种性能在无机材料中的应用：利用CDs的发光性能,可将CDs与无机材料结合用于照明、防伪等;利用CDs的紫外吸收性能,可将其与无机材料结合用作紫外屏蔽剂;利用CDs的化学性能可调控无机材料的结构或增强无机材料的性能。最后,展望了CDs在无机材料中的多功能应用,以期为无机材料的创新性发展做出贡献。     

三嗪基多孔有机材料的合成及在固相微萃取应用中的研究进展

三嗪基多孔有机材料(TPOPs)具有较大的比表面积、可调的孔道结构、较高的热和化学稳定性、丰富的π键体系等诸多优点,目前被广泛应用于气体储存、催化、能源转化和吸附等诸多领域。基于TPOPs的固相微萃取(SPME)技术近年来引起了人们的极大兴趣,成为样品前处理技术领域的研究热点之一。该文简要地综述了近年来TPOPs的合成方法及其在固相微萃取领域的应用与发展,并对该领域研究进行了展望。     

超极化129Xe核磁共振技术及其在多孔催化材料研究中的应用

 激光抽运和自旋交换的超极化 129Xe 核磁共振是近几年发展起来的一种新方法,它比普通 129Xe 核磁共振的检测灵敏度提高约104 ～105倍,是研究材料孔结构和孔内粒子分布的强有力工具. 本文介绍了超极化 129Xe 核磁共振技术并综述了其在多孔催化材料研究中的应用,特别是对催化反应中广泛使用的无机微孔和介孔材料中的应用进行了详细的讨论. 最后展望了此技术的应用前景.     

卟啉多孔化合物的合成及其在光电免疫传感器中的应用

构建了以卟啉多孔化合物-金纳米颗粒(Au NPs@PAF)为固定基质的无标记型C-反应蛋白(CRP)光电免疫传感器。在最优条件下,采用计时电流法实现了对CRP的定量检测。该传感器在CRP质量浓度0.05～60 ng/mL范围内与光电流有较好的线性关系,检出限为0.017 ng/mL,相关系数为0.994 6,平均回收率为102%,具有良好的选择性,为C-反应蛋白的检测提供了一种灵敏的方法。     

对标新工科无机材料合成方法课程改革实践

为顺应新工科人才培养的需求,对无机材料合成方法课程进行了改革探索。结合本专业光电功能材料研究特色,整合教学内容;采用对分课堂教学模式和多途径实践教学,提升学生创新思维、综合能力和实践能力;多角度融入思政元素,增强学生的家国情怀;细化采分点,突出过程性评价。该改革实践对同类课程建设具有借鉴意义。     

石墨烯在无机材料中的闪光

石墨烯作为一种新晋的无机材料,受到了科学界和工业界的广泛关注。本文就石墨烯出现的历程、结构特点、物理性质和载体作用展开简明的介绍,结合石墨烯在化学、生物等领域应用的实例,详细阐述石墨烯在科研与生活中的应用。最后,总结了石墨烯应用面临的挑战。     

二维炭基多孔材料的合成及应用

Two-dimensional (2D) materials possess nanoscale thickness with large aspect ratios on the other two dimensions. The ultrahigh surface-to-volume ratio of 2D materials is the most important property different from their bulk counterparts, and is beneficial for mass and heat transport, and ion diffusion. Among the various 2D materials, carbon-based materials have attracted tremendous attentions since the first explosive research on graphene. Therefore, they provide opportunities for applications in adsorption, catalysis, and electrical energy storage. The porous structure of such carbon materials is a key influence on the properties of these 2D materials. This review focuses on recent developments in synthesis strategies for 2D carbon-based materials, especially the preparation of carbon nanosheets and carbon-inorganic hybrids/composites nanosheets. The main factors influencing the porous structure of the material are discussed for each method. Applications of the materials are introduced, mainly in the fields of adsorption, heterogeneous catalysis, and electrical energy storage. Finally, the leading-edge issues of novel 2D carbon-based materials for the future are discussed.     

多孔材料的研究进展

本文总结了2010~2013国际和国内在无机微孔材料领域的研究进展和亮点,比较了国内外研究的进展,展望了本领域的发展趋势。全文共引用参考文献87篇。     

石墨烯的功能化及其在储能材料领域中的应用

石墨烯是由sp~2杂化的碳原子紧密堆积成的单原子层二维碳材料,由于其优异的物理和化学性质被视为最有前景的新型材料之一。但由于石墨烯片层之间在范德华力的作用下易发生不可逆团聚,丧失其单层二维纳米片的结构特性,以及石墨烯表面呈现惰性状态,致使其与其他介质的相互作用较弱,难以均匀分散在极性或非极性的溶剂中,因而石墨烯的应用受到限制。对石墨烯进行功能化可以调控其分子结构、电子能级和化学性质,不仅可以有效抑制石墨烯的团聚而且能够改善其在溶剂中的分散性和稳定性,从而实现石墨烯基材料的多元化应用。本文综述了近年来共价键和非共价键功能化石墨烯以及其复合材料在储能领域的研究进展,并对功能化石墨烯的发展前景进行了展望。     

Green,General and Low-cost Synthesis of Porous Organic Polymers in Sub-kilogram Scale for Catalysis and CO2 Capture

Porous organic polymers (POPs) with high porosity and tunable functionalities have been widely studied for use in gas separation, catalysis, energy conversion and energy storage. However, the high cost of organic monomers, and the use of toxic solvents and high temperatures during synthesis pose obstacles for large-scale production. Herein, we report the synthesis of imine and aminal-linked POPs using inexpensive diamine and dialdehyde monomers in green solvents. Theoretical calculations and control experiments show that using meta-diamines is crucial for forming aminal linkages and branching porous networks from [2+2] polycondensation reactions. The method demonstrates good generality in that 6 POPs were successfully synthesized from different monomers. Additionally, we scaled up the synthesis in ethanol at room temperature, resulting in the production of POPs in sub-kilogram quantities at a relatively low cost. Proof-of-concept studies demonstrate that the POPs can be used as high-performance sorbents for CO₂ separation and as porous substrates for efficient heterogeneous catalysis. This method provides an environmentally friendly and cost-effective approach for large-scale synthesis of various POPs.     

金属-有机骨架材料及其在催化反应中的应用

金属-有机骨架(metal-organic frameworks, MOFs)材料是由金属离子和有机配体通过自组装而成的具有多孔结构的特殊晶体材料。由于其种类的多样性、孔道的可调性和结构的易功能化,已在气体的吸附和分离、催化、磁学、生物医学等领域表现出了诱人的应用前景。本文介绍了MOFs材料的类型和常用的合成方法,综述了近年来MOFs材料在催化领域的应用,特别是以MOFs材料中骨架金属作为活性中心、骨架有机配体作为活性中心和负载催化活性组分的催化反应,并对MOFs材料的催化应用趋势做了展望,以期对MOFs材料的催化性能有比较全面的认识。     

聚硼硅氧烷的制备及应用研究进展

聚硼硅氧烷作为元素改性聚硅氧烷中的一类新型有机高分子材料,它是将硼元素引入聚硅氧烷的硅氧骨架中而得到聚合物,较普通的有机聚硅氧烷有更优异的耐高温性和粘接性能,因而具有更为广阔的应用前景。本文就近几十年来聚硼硅氧烷的合成方法进行了综述,并简单介绍了聚硼硅氧烷的性能及其作为耐高温胶粘剂、耐热阻燃剂、耐热涂料、硅硼碳氧陶瓷前驱体等材料方面的应用状况。     

功能化多孔材料的制备及其在特异性识别分离中的应用

功能化多孔材料(FPMs)具有优良的结构可控性、极大的比表面积、独特的空间互联孔结构,是一类理想的特异性识别、分离材料。本文系统介绍了FPMs的制备方法及其在特异性识别、分离中的应用。首先,对FPMs制备的基本理论和前沿设计理念进行阐述;继而深入剖析了FPMs的制备原理和合成过程中的关键因素,综述了FPMs在特异性识别和提取天然物功能成分、分离去除污染物以及催化反应等方面的作用机理及相关应用,分析和展望了FPMs在特异性识别、催化、分离等领域应用中存在的问题和发展趋势。     

Beyond Microporosity in Porous Organic Molecular Materials (POMMs)

Porous organic molecular materials (POMMs) are a novel class of porous materials that cover a wide range of organic-based molecular building blocks connected through weak supramolecular interactions, such as hydrogen bonds, π-π stacking, van der Waals and electrostatic interactions. Despite of their diverse chemical and structural nature, common features to POMMs include solution processability, crystallinity and microporosity. Herein, we focus, for the first time, on the advance of the field of POMMs beyond the archetypical microporosity. In particular, we highlight relevant examples of meso- and macroporous POMMs, as well as hierchachical ones (micro-/meso-, micro-/macro- and meso-/macroporous). We also remark some of their unique properties, and how they can be key in many applications.     

Recent Development of Bio-inspired Porous Materials for Catalytic Applications

Nature has served as a source of inspiration for chemists to design the catalysts with superior performance via mimicking their characteristics, such as active sites, reaction microenvironment and electron transfer behaviors. Over a few decades, many different types of materials have been widely used to construct the biomimetic catalysts. Among these materials, the porous materials have been demonstrated to be powerful platforms for constructing the biomimetic catalysts owing to their high surface area, controllable composition and easy functionalization. In this review, we briefly showed recent advances in the construction of various biomimetic porous catalysts using porous materials for the design of excellent catalysts. In addition, we also present the challenge and opportunities in this emerging field.