Metal–Organic Framework Membrane Nanopores as Biomimetic Photoresponsive Ion Channels and Photodriven Ion Pumps

Biological ion channels and ion pumps with sub‐nanometer sizes modulate ion transport in response to external stimuli. Realizing such functions with sub‐nanometer solid‐state nanopores has been an important topic with wide practical applications. Herein, we demonstrate a biomimetic photoresponsive ion channel and photodriven ion pump using a porphyrin‐based metal–organic framework membrane with pore sizes comparable to hydrated ions. We show that the molecular‐size pores enable precise and robust optoelectronic ion transport modulation in a broad range of concentrations, unparalleled with conventional solid‐state nanopores. Upon decoration with platinum nanoparticles to form a Schottky barrier photodiode, photovoltage across the membrane is generated with “uphill” ion transport from low concentration to high concentration. These results may spark applications in energy conversion, ion sieving, and artificial photosynthesis.     

水系锌离子电池钒基氧化物正极材料研究进展

近年来,钒基氧化物因为种类众多、理论比容量高和倍率性能优异等优点,被认为是一类具有潜在应用价值的水系锌离子电池正极材料。本文综述了V2O5、VO2等钒基氧化物材料的结构特点及其作为水系锌离子电池正极材料的最近研究进展。重点概述了当前钒基氧化物在锌离子电池中所面临的关键问题以及应对策略;最后,对钒基氧化物储锌材料的发展方向进行了展望。     

手性配体在钯催化不对称碳氢键活化反应中的应用

目前,手性配体辅助钯催化的区域和对映选择性碳氢键活化是过渡金属催化的前沿领域.在过去的十年中,它作为一种越来越重要的合成工具,用于合成含有各种不对称元素(中心手性、轴手性和平面手性)的手性分子,也是快速构建各种碳碳键和碳杂原子键的最有效方法之一.本文介绍了一些典型手性配体在钯催化不对称sp2和sp3碳氢键活化/官能团化...     

ZIF-8衍生的具有可控氧空位的ZnO对光催化去除NO的增强及毒性NO2形成的抑制

氧化锌作为一种半导体材料,具有合适的能带结构位置,高催化效率,低成本和环境可持续性,因而广泛用于光催化领域.然而,由于氧化锌的宽带隙,可见光吸收能力差以及光生电子-空穴对的快速复合,极大地影响了其光催化效率.通过引入氧空位调控光催化剂的结构被证明是一种可以改善光生载流子的分离,从而提高光催化性能的有效方法.本文以ZIF-8为前驱体,采用两步煅烧法合成了具有不同浓度氧空位分布的ZnO纳米光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线光电子能谱(XPS)、电子顺磁共振(EPR)、荧光光谱仪(PL)等手段系统地分析了合成的光催化剂的理化性质,并评价了它们在可见光下光催化氧化去除NO反应性能.EPR结果表明,样品中氧空位的浓度取决于温度处理的过程.通过两步煅烧法得到氧化锌中氧空位的含量高于一步直接煅烧法所得的样品.此外,随着煅烧温度升高,合成的氧化锌晶格越完好,其氧空位含量越少.UV-Vis DRS结果表明,两步煅烧法合成的ZnO与商业的ZnO及一步法直接煅烧合成的ZnO相比,其吸光范围从紫外光拓展到了可见光,表现出了更加优异的吸光性能.光催化反应结果表明,与商业氧化锌和一步直接煅烧法所得样品相比,两步煅烧法合成的样品表现出了更优异的光催化去除NO性能,并抑制了中间产物毒性NO2的产生,促进了NO的深度氧化.具体反应路径为:在光照过程中,光生电子很容易被氧空位俘获,与O2反应产生更多的超氧自由基(·O2^-),从而将NO氧化成最终的产物硝酸盐.尤其有趣的是,先在350 ℃煅烧2小时再400℃煅烧1小时的两步法样品Z 350-400的NO去除效率分别比一步法样品Z 400(400℃煅烧)和商用ZnO高出1.5和4.6倍.这表明以MOF材料衍生的具有适当量氧空位的金属氧化物为一种高效去除NO的光催化剂具有很好的应用前景.     

软机器人的运动行为研究进展

软机器人的出现不仅弥补了传统机器人的缺点,并逐渐成为机器人领域的热点和前沿之一,近年来该领域研究进展十分迅速。本文总结了典型软机器人的运动行为的研究进展,介绍了软机器人按材质类型的分类(包括液晶软机器人、生物分子软机器人、PDMS软机器人、液体软机器人和自振荡凝胶软机器人)及其功能和潜在应用,讨论了当前不同类别软机器人运动的特点和存在的问题,在此基础上展望了软机器人领域面临的机遇、挑战和未来发展方向。     

Monodentate AIEgen Anchored on Metal‐Organic Framework for Fast Fluorescence Sensing of Phosphate

Herein, a novel sensor (TPE‐UiO‐66) was designed via anchoring monodentate tetraphenylethylene (TPE) onto UiO‐66 framework. The combination of the distinct aggregation‐induced emission (AIE) of TPE and the easy replacement of monodentate linker by guest phosphate, makes TPE‐UiO‐66 an ideal platform for sensing HPO₄^2–. Experimental results indicate that TPE‐UiO‐66 can selectively sense HPO₄^2– from other common anions. The limit of detection (LOD) can reach to 5.56 μmol·L^–1 and more importantly, TPE‐UiO‐66 also exhibits an ultra‐fast equilibrium response of 2 min, far faster than those of other sensors especially for UiO‐66‐NH₂. The combination of experimental analysis and density functional theory (DFT) calculations demonstrates that the high selectivity, high sensitivity and fast response of HPO₄^2– detection by TPE‐UiO‐66 can be attributed to the stronger coordination interactions of HPO₄^2– with Zr‐O cluster of UiO‐66 than that of TPE molecule. This study not only provides a potential probe for phosphate, but also represents a novel strategy to design stimuli‐responsive fluorescent MOF‐based sensors via using monodentate AIEgens.     

基于铜金属有机配合物的热活化延迟荧光材料

具有热活化延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence, TADF)特性的配合物可以同时利用单重态和三重态激子,因此发光量子效率较高,近年来受到广大科研工作者的关注。特别是铜金属有机配合物,最低单重态和最低三重态的能量差较小,又可以通过不同配体或取代基进行调节,所以具有较好TADF性能。本文根据配位原子的类型,汇总和分析了近5年具有TADF性质的铜配合物的结构特点和发光性能,并简要讨论了其在有机发光二极管(organic light-emitting diodes,OLEDs)中的潜在应用。     

双态发光三苯胺基有机硼配合物的设计、合成与应用

以三(4-溴苯)胺、4-氨基苯硼酸频哪醇酯、4-二乙氨基水杨醛和三氟化硼乙醚溶液为原料,经过Suzuki偶联反应、缩合反应和配位反应,设计、合成了一种新型三枝结构的三苯胺有机硼配合物(TPAB),使用 ¹H和 ¹³C NMR对 TPAB的结构进行了表征,通过紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱详细研究了TPAB溶液和固体态的光物理性能以及不同的外部条件对其发光性能的影响。发现 TPAB溶液和固体态都具有较强的荧光发射,在四氢呋喃溶液中的吸收峰位于 417 nm,发射峰位于 548 nm,荧光量子产率为 40.49%,荧光寿命为 1.72 ns;TPAB 固体的荧光发射峰位于 582 nm,荧光量子产率为 11.43%,荧光寿命为 0.72ns,表明TPAB具有优良的双光发光性能。此外,TPAB具有良好的发光稳定性,不受pH、金属离子、氨基酸和压力的影响。基于化合物优异的发光性能,将其应用于荧光细胞成像,在肝癌细胞(HepG2)中表现出良好的单光子和双光子荧光成像效果。     

Highly oxidized graphene with enhanced fluorescence and its direct fluorescence visualization

We prepared hyper-oxidized graphene (HOG) as a form of graphene derivative by additional oxidation of graphene oxide (GO) sheets. HOG, which formed more functional groups and isolated conjugated clusters on the sheets, accordingly showed high solubility in water and alcohols, high transmittance and film transparence, longer fluorescence decay constant time, and enhanced fluorescence in states of solution and solid. By contrast, GO has much weaker fluorescence in solution and its fluorescence is totally quenched in solid. The influences of concentration, metallic ions, and pH on HOG fluorescence in aqueous solution were also investigated in detail. Due to HOG’s strong fluorescence, direct visualization was realized on substrates and in solution. In addition, direct 3D fluorescence visualizations of HOG phase in polymer composites were achieved. These results show the great potential of HOG in a broad range of applications, from biological labeling, probes, and drug carriers to high-performance composites and nanomanipulation.     

新型卤代甲氧基二苯甲酮类化合物的合成及其对H2O2致人脐静脉内皮损伤的保护研究

以甲氧基和卤素取代的苯甲酸为起始原料,经过羧酸酰基化、傅克酰基化、芳香环卤代等反应合成了12个卤代甲氧基二苯甲酮类化合物,其结构经ESI-MS、1H NMR、13C NMR进行了表征和确认。通过考察其对H2O2诱导的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)损伤的保护活性,讨论了此类化合物的构效关系。体外活性实验表明,浓度为12.5μmol/L时,化合物7a和9a对HUVECs有一定的保护活性,保护率超过50%。