金银微纳结构的激光加工

将飞秒激光聚焦于双金属甲苯离子前驱体溶液,在衬底上还原出可任意精细图案化的金银微纳结构.研究了不同比例离子前驱体溶液对加工的微纳结构中金银比例的影响.所得双金属微纳结构保留了金属材料的性质,在定点催化中表现出很好的催化效果.     

重氮化合物参与的不对称催化多组分反应

综述了近年来我们研究小组在重氮化合物参与的不对称催化多组分反应方面的研究进展.基于对重氮化合物经由金属卡宾而生成的羟基叶立德、氨基叶立德或活泼离子对中间体的亲电捕捉,以及不同模式的协同催化策略,发展了不同类型的不对称催化多组分反应,实现了多种高效构建多官能团手性化合物的合成策略.     

手性双氮氧/金属配合物催化叶立德不对称反应的研究进展

叶立德作为内盐分子,活性高、种类和反应类型多样,极具吸引力,是合成含杂原子化合物的重要工具.另一方面,冯氏手性双氮氧配体作为优势配体,结构高度可调,与主族、过渡金属和稀土金属等形成配合物已催化众多不对称反应.本文介绍了手性双氮氧/金属配合物作为路易斯酸催化剂、与过渡金属或光敏试剂组合催化等方式,实现硫叶立德、氮叶立德和碘叶立德的不对称转化,涉及不对称加成、环化、重排、串联等,并重点关注关键的反应过程和手性诱导机理.最后,展望了手性双氮氧/金属配合物催化叶立德不对称反应的挑战和前景.     

Pt原子团簇在微纳碳电极上的电沉积研究

本文采用火焰刻蚀和玻璃毛细管封装法制备微纳碳电极.通过调控电解液浓度、沉积策略和时间等参数,利用电化学沉积法在微纳碳电极上得到单原子、3原子、5原子等不同尺寸的Pt原子团簇.在酸性溶液条件下,利用Pt原子团簇在微纳电极上产生的催化氢还原极限电流对Pt原子团簇的大小进行了推算;同时,利用线性扫描伏安法比较了Pt原子团簇的...     

微纳器件技术在电催化前沿研究中的应用进展

电催化在能源转化与存储方面有着广阔的应用前景,并已成为当今世界的研究热点.对于大多数电催化体系而言,其催化性能的优化与提升,都需倚赖活性中心的合理构建以及催化机制的精确描述.为此,测试手段的不断丰富可以极大促进电催化的深入研究与应用.近年来,微纳(器件)加工技术的不断成熟和跨学科发展为电催化材料和过程的研究提供了更精细的全新平台.本文针对电催化研究的不同方向,从结构表征与精准测量、场效应调控和电输运关联动力学三个方面总结了近年来微纳器件技术在电催化领域中的研究进展.最后,本文展望了微纳器件技术在电催化领域所面临的挑战及应用前景.     

热力学和计算化学在纳微结构材料构效关系研究与设计中的应用

目前,纳微结构新材料已成为化工过程强化的重要手段之一.金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是由金属离子与有机配体通过配位键自组装而成的新型纳米多孔材料,有望在储气、分离、催化、传感及制药等领域获得广泛应用.本文以MOF材料为例,结合本课题组的工作,介绍了热力学与计算化学在纳微结构材料构效关系研究与设计中的应用.     

静电纺丝技术制备无机纳米纤维材料的应用

高压静电纺丝技术是一种简单通用的制备聚合物及无机纳米纤维材料的方法. 本文综述了利用高压静电纺丝技术制备的无机纳米纤维材料在能源、 纳电子器件、 催化以及传感器等领域的研究进展, 并对其发展前景进行了展望.     

路易斯酸催化苯基重氮乙酸甲酯,苄醇和N-甲基靛红三组分反应

在过渡金属催化下,苯基重氮乙酸甲酯分解产生的卡宾与苄醇生成羟基叶立德,与N-甲基靛红发生类似于羟醛缩合的反应.铜催化剂和其他路易斯酸用于催化这类三组分反应中,获得了与二价铑不同的化学和立体选择性.手性铜催化剂初步实现了不对称催化,获得了中等程度的对映选择性.     

气体在纳孔分子材料中吸附的理论模拟研究进展

纳孔分子材料是由孤立分子通过非共价相互作用堆积形成的具有纳微孔道结构的材料.和传统共价网络孔材料相比,纳孔分子材料具有独特的溶解性,并兼具气体存储与分离,限域反应和催化等方面的潜在应用,已成为当前研究的新热点.通过着眼于新型纳孔分子材料的设计,对相关理论研究进行了综合评述,主要包括以下3个方面:(1)无论是气体吸附还是催化反应,纳孔分子材料的晶体结构预测都是先决条件,只有在纳孔分子材料的晶体结构得到准确预测的前提下,才能够定向、准确、系统地对其进行设计;(2)气体在纳孔分子材料中吸附的分子动力学研究有助于深刻理解气体吸附的微观传输扩散机制;(3)气体在纳孔分子材料中吸附的巨正则蒙特卡洛模拟有利于对设计材料的吸附性能进行直接预测,得到可以直接与实验吸附量、吸附热等信息进行比较的结果.最后,简述了理论设计新型纳孔分子材料存在的问题以及未来发展前景.     

手性N,O-配体/Cu(OAc)_2络合物催化亚甲胺叶立德与亚烷基丙二酸酯的exo-和对映选择性1,3-偶极环加成反应

手性吡咯烷结构在药物研究和有机催化等领域具有广泛的应用,为此不对称催化亚甲胺叶立德与活化烯烃的1,3-偶极环加成作为合成多取代手性吡咯烷类化合物的一种重要方法也得到了广泛的关注.     

Pickering乳滴固定床催化研究进展

工业上精细化学品合成中液-液、气-液两相催化体系长期存在效率低的问题,不得不在间歇反应釜中进行.Pickering乳液具有大的反应界面和易于调控的微纳界面/空间,能够显著提升两相反应的催化效率,更重要的是Pickering乳液具有极高的稳定性,使其能够像传统固体颗粒催化剂一样填充到固定床反应器中,实现液-液、气-液两相催化反应的连续运行,显著提高酶催化、化学催化反应效率,推动两相催化体系向应用水平发展.本文系统概述了Pickering乳滴固定床的构建以及催化理论模型,介绍了其应用研究的最新进展,并对其未来的研究方向和发展趋势进行了展望.     

HSAPO-34 分子筛上氧鎓叶立德机理的第一性原理研究

 采用基于周期性边界条件的密度泛函理论研究了 HSAPO-34 分子筛上甲醇通过氧鎓叶立德机理直接耦合生成乙烯的可能性. 结果表明, 二甲醚和三甲基氧鎓离子在 HSAPO-34 分子筛上的生成能垒分别为 1.68 和 0.93 eV, 中间体氧鎓叶立德不能稳定存在, 同时表明 C–C 键通过协同反应形成的能垒均超过 3.0 eV. 因此, 甲醇制烯烃催化过程不可能遵循氧鎓叶立德机理.     

二维高分子——新碳同素异形体石墨炔研究

二维平面网络结构的石墨炔具有大的共轭体系、宽面间距、优良的化学稳定性和半导体性能.石墨炔特殊的电子结构和孔洞结构使其在信息技术、电子、能源、催化以及光电等领域具有潜在、重要的应用前景.自2010年被成功合成后,吸引了来自化学、物理、材料、电子、微电子和半导体领域的科学家,对其诱人的半导体、微纳电子、光学、储能、催化和机械性能进行了探索.本文总结了二维高分子石墨炔的研究进展,重点描述了石墨炔潜在性质和性能的理论预测,以及石墨炔的合成及其在电子、光伏、储能和催化领域的应用等.     

环化及亚胺/酰胺部分氢化一锅法串联反应合成1,2,3,4⁃四氢喹喔啉

报道了一种利用价廉易得的邻苯二胺衍生物与α-酮酸酯经环化/钌催化的亚胺和酰胺氢化串联反应一锅法制备1,2,3,4-四氢喹喔啉的方法. 该方法使用原位生成的Ru(acac)₃/Triphos配合物和HBF₄共催化剂组成的催化体系, 高效制备了一系列2-取代的1,2,3,4-四氢喹喔啉, 官能团耐受性良好. 在较低的氢气压力和不使用助催化剂的条件下, 反应可停留在只生成3,4-二氢喹喔啉酮产物阶段. 反应机理研究表明, 钌催化剂仅用于还原亚胺和酰胺部分, 而布朗斯台德酸助催化剂的选择对于酰胺部分去氧氢化至关重要. 研究表明, 布朗斯台德酸助催化剂通过活化酰胺部分参与催化过程.     

铑(Ⅱ)和锆(Ⅳ)共同催化的重氮乙酸酯,苄醇和醛的多组分反应

重氮乙酸酯和苄醇在铑(Ⅱ)催化下形成的氧叶立德中间体被锆(Ⅳ)活化的醛捕捉,以中等收率生成α,β-双羟基酸衍生物.     

基于热电材料的新型传感器研究进展

传感器作为现代智能工业的核心部件之一,凭借其优良的性能,越来越受到关注.本文总结了热电材料在传感器应用方面的研究成果,特别是硅基、碳基、铅基、碲基、贵金属类、有机类以及催化类的热电材料对传感器高灵敏度、高响应值、高稳定性等方面的影响.已有研究表明,通过在微米纳米尺度合成及加工所形成的低维微纳结构的热电材料,能够获得高ZT值和更高的热电性能.这一特性与传感器微型化方向发展一致.低维微纳结构的热电材料未来必将能够拓展传感器的特性和适用领域,促进传感器朝着高精尖模式的发展.     

毫纳结构复合材料的制备、协同效应及其深度水处理应用

纳米材料具有较高的比表面积和较强的表面效应,在水处理领域展现出优异的净污性能,具有广阔的应用前景。将纳米颗粒负载于毫米级载体中制备毫纳结构复合材料,可有机结合纳米颗粒的高反应活性与载体的良好操作性,是突破纳米材料易聚团失活、难分离、稳定性差、潜在环境风险等工程应用瓶颈并实现规模化应用的重要技术手段。本文综述了毫纳结构复合材料的制备方法、结构特性及其在吸附和催化氧化除污性能及机制方面的研究进展,并从纳米颗粒的限域生长、限域吸附特性和限域催化氧化特性等方面阐述限域效应及载体-纳米颗粒的协同净污效应。最后,针对目前毫纳结构复合材料方向亟待解决的科学问题和实际应用挑战提出了展望,以期为推动纳米材料的实际应用提供一定的理论指导和技术参考。     

基于α-溴代酮的催化不对称合成3,3-螺环丙基吲哚酮和乙烯基环丙烷

在甲基化奎尼丁(20mol%)的催化下,分别实现了α-溴代酮与3-(取代亚甲基)吲哚酮和缺电子1,3-二烯的高度非对映选择性和对映选择性的环丙烷化反应,以46%~99%收率、高达98%ee和20∶1 dr生成相应的3,3-螺环丙基吲哚酮和乙烯基环丙烷.通过催化的氮叶立德策略,成功发展了一种用于上述手性化合物的简便合成方法.     

金属化亚甲胺叶立德在手性非天然α-氨基酸合成中的应用研究进展

非天然α-氨基酸作为一类在合成与药物化学领域都有着广泛应用的化合物,发展其高效的合成方法一直以来都是有机化学界的研究热点.其中由原料来源丰富、价廉易得的亚胺酯原位制备的金属化亚甲胺叶立德,作为亲核试剂参与的不对称α-官能团化反应,已经成为构建非天然氨基酸衍生物的重要手段.在过去近20年中,金属路易斯酸催化的基于亚甲胺叶立德合成非天然氨基酸的报道不断涌现.根据亲电试剂种类划分,总结了近年来金属化亚甲胺叶立德在非天然氨基酸合成中的研究进展.     

高立体选择性合成环氧乙烷-2-膦酸酯的研究

利用铑(Ⅱ)催化重氮苄基膦酸酯与芳香醛或酮化学专一地进行环氧化反应,高产率、高立体选择性地合成了顺式环氧乙烷-2-膦酸酯.反应历程是重氮化合物先与醛或酮形成羰基叶立德中间体,然后发生自身环化反应.产物经红外光谱、1H核磁共振谱、质谱和X射线衍射确定结构.