石墨炔负载金属原子催化剂研究进展

金属原子催化剂实现了原子百分之百利用率,具有高选择性和高活性等特点.但由于单个原子表面能大,容易团聚成纳米颗粒,稳定金属原子催化剂的制备对基底提出了较高的要求.石墨炔的特殊结构使其成为一种潜在的金属原子催化剂载体.石墨炔是一种由sp~2和sp杂化碳原子共同组成的新型碳的同素异形体.由于碳碳三键具有线性、无顺反异构和高共轭性等优点,使得石墨炔具有类似石墨烯的二维平面结构,同时具有高导电性、高比表面积、结构稳定等优异性质.石墨炔结构中的sp杂化碳原子能与金属原子形成强的共价键,从而使金属单原子能稳定存在石墨炔结构中;因此石墨炔是一种理想的金属原子催化剂载体.本文从石墨炔负载金属原子催化剂的结构出发,论述了石墨炔负载金属原子催化剂的研究进展,包括石墨炔负载金属原子催化剂的结构、制备方法、表征手段,重点论述了石墨炔负载金属原子催化剂在电化学催化领域的理论和实验进展.实验证明石墨炔负载的贵金属(Pt和Pd)原子催化剂以及过渡金属原子(Ni和Fe)催化剂都具有优异的电化学催化活性和循环使用性能.     

丁二炔类材料拓扑化学聚合行为

丁二炔类材料(diacetylenes)由于其独特的聚合方式(即拓扑化学聚合,topochemical polymerization)以及聚合后形成的共轭高分子材料表现出优异的电学、非线性光学等特性,很早就受到了人们的广泛关注.当然,不是所有的丁二炔类化合物都能发生晶体内的拓扑化学聚合反应,这需要丁二炔单体分子在固态下首先要满足一定的分子堆积结构,同时还需要有合适的外界条件,譬如加热、光照、?射线辐射等条件来刺激该反应的发生.本文从分子结构的设计合成和超分子化学结构的构建两个角度出发,系统总结了能够实现丁二炔类材料发生晶体内拓扑化学聚合的各种策略,讨论了相关丁二炔类化合物的反应特性及反应后的分子结构特征,最后简要介绍了聚丁二炔类共轭高分子材料在光、电、传感等领域的潜在应用.通过本文对丁二炔类材料拓扑化学聚合行为研究的系统总结,希望能够再次激起化学工作者对于利用拓扑化学聚合反应来制备共轭高分子材料的研究兴趣,从化学合成的角度进一步发展一些新的可发生拓扑化学聚合反应的单体分子结构单元,丰富该类材料体系,促进相关研究的发展.     

二维过渡金属二硫属化合物的应力调控

二维过渡金属二硫属化合物(TMDs)因其优异的性质,在光电器件、能量存储、催化等领域具有重要的应用价值.调节材料的晶格结构可以有效地调控其性质并扩展其应用领域,而应力调控是一种高效调节二维TMDs晶格结构与性质的重要方法.在过去的几年中,研究人员不断丰富应力调控二维TMDs的策略,拓展其在柔性光电器件、传感器、催化以及储能等领域的应用.本文主要综述了应力调控二维TMDs结构的各种策略、性质的调控效果以及在器件中的应用,展望了应力调控二维TMDs的发展趋势,并指出了未来研究中存在的挑战.     

可调谐发光超分子体系研究取得新进展

配位络合驱动的超分子体系的设计、合成和性质研究是目前配位化学最活跃的研究领域之一,它涉及无机化学、物理化学、有机合成、晶体学等多学科领域;同时又是合成新型功能材料的有效途径.近年来,化学家们利用自组装概念合成了众多的配位络合驱动的超分子体系,并发现了一批具有新奇物理和化学性质的新材料,如分子识别、磁性、催化、发光、非线性光学、气体存储等方面的功能材料.     

光致变色金属(Ru,Pt,Ln)-二芳基乙烯分子开关

借助于金属本身具有丰富的光、电、磁性质,将金属砌块引入到光致变色体系中,是获得结构新颖、性能独特金属分子开关的一条有效途径.本文简要介绍了光致变色分子开关的相关特征、种类、变色机理及其潜在应用;系统介绍了二芳基乙烯分子开关的研究概况;重点介绍了光致变色金属(Ru,Pt,Ln)-二芳基乙烯分子开关方面的研究成果及其在相关领域的潜在应用.最后对该领域的研究热点和发展趋势作了展望.     

散射技术在多酸溶液研究中的应用

多金属氧酸盐(即多酸)是一大类主要由金属-氧多面体连接构成、结构明确、大小在纳米级(尺寸从1～10nm)的分子簇.多酸因为其丰富的组成与结构,在催化、光电材料、单分子磁体、质子导体、磁性材料、生物材料等领域有着非常广泛的应用.但是如何设计与合成具有特定结构和功能的多酸分子簇,是多酸化学家面临的一个难题,需要对多酸的溶液行为进行深入的研究.随着表征技术的发展,人们利用各种信号源,例如,微波、(近)红外、可见光、紫外光、X射线和中子,发展而来的散射技术在研究材料的结构和动力学方面有着非常重要的应用.本文同时介绍了激光光散射技术(LLS)、小角X射线散射技术(SAXS)和小角中子散射技术(SANS)在多酸溶液研究中的应用,为研究多酸在溶液中的自组装行为、自识别行为、形貌结构、形成机理、反离子分布、分子间相互作用、受限小分子动态行为等提供强有力的技术支持.这些多酸结构与动态行为相关方向的探索对于发展新型多酸的合成方法以及优化多酸的功能具有重要的指导意义.     

4, 5-二-十二巯基邻苯二腈在石墨表面的二维自组装结构

合成了一种酞菁和亚酞菁的重要前体4, 5-二-十二巯基邻苯二腈(4, 5-didodecylthiolphthalonitrile, DCP), 并且用扫描隧道显微镜(STM)在大气条件下研究了其在高定向裂解石墨表面形成的自组装结构. 研究发现DCP分子的头部腈基官能团采取一种“头对头”的排列方式以保证体系的能量最小化, 从而使整个组装体系最稳定. DCP分子的尾部长链则彼此互相平行交叉式排列. 实验结果还发现DCP分子和石墨基底的晶格结构存在不完全匹配现象.     

二烷基烯基炔基硼酸锂在钯络合物催化下与碳酸烯丙酯的反应研究

三烷基炔基硼酸盐与许多亲电试剂的反应,作为一种很有效的手段,在有机合成方面越来越显示出广泛的应用前景。乙酸烯丙酯在钯络合物的催化下可以使三烷基炔基硼酸锂立体选择性地烯丙基化,产物经质子解后得到E式为主的1,4-二烯。同样,碳酸烯丙酯也可起类     

单根碳纳米管的“基因”编辑

<正>碳元素在自然界中分布广泛,“有机碳”构成有机物和生命体的分子骨架,“无机碳”可形成立方结构的金刚石和六方结构的石墨.以石墨六元环为基本单元,还可组成多种低维碳纳米材料,如零维富勒烯、一维碳纳米管和二维石墨烯、石墨炔等.碳纳米管是日本科学家饭岛澄男于1991年在透射电子显微镜(TEM)下发现的[1].碳纳米管的直径为纳米尺度,     

对映选择性催化萘普生乙酯水解的多克隆抗体

根据酶的活性中心能专一性地结合反应的过渡态,降低反应的活化能从而催化反应进行的原理,模拟反应的过渡态,设计并合成一有机分子(其空间结构和电荷分布方面都与反应的过渡态相类似)作为半抗原联接载体蛋白后免疫动物,经细胞杂交技术,成功地获得具有催化功能的抗体。这种把抗体的极其多样性和酶的巨大的催化能力等特性结合在一起的催化抗体,为传统的化学和免疫学研究开辟了一个崭新的方向。自报道第一例能催化酯水解的抗体以来,催化抗体己显示能催化多种反应,包括了酶催化的所有反应类型,如水解反应、基团转移反应、异构化反应、裂解反应、氧化-还原反应以及一些双分子反应等。因此,设计具有特异性的催化抗体,在化学、生物学、医学等领域无疑将显示巨大的应用潜力。     

细菌视紫红质LB膜光电器件三态光电响应特性的表征与应用

存在于嗜盐菌紫膜中的唯一蛋白质——细菌视紫红质(bacteriorhodopsin,bR)具有奇特的功能:受可见光照射时,能发生光致变色并具有质子泵功能.在生物体外,bR的稳定性极好.可以利用Langmuir-Blodgett制膜技术或其它方法,在透光的载体(如导电玻璃)上形成单层和多层的bR-LB膜或化学增强膜.这种薄膜具有独特的双稳态光色互变特性、非线性光学特性和微分光电响应特性,已被用来研究构造生物分子型的光-光和光-电器件.近年来的研究结果表明,基于bR-LB膜制作的光电器件在信息传感领域有着潜在的应用前景.这方面的研究工作已经引起人们的极大关注.     

Anderson型杂多酸可控烷氧化修饰策略新进展

对多酸进行有机共价修饰是目前多酸化学研究的一个热点,结构易于调控的Anderson型杂多酸成了该研究的一个前沿方向.本文简要阐述一系列由烷氧配体修饰的Anderson型杂多酸及衍生异构体合成策略的最新研究进展,并对相应的反应机理和异构体转变进行了简单概述.最后基于本课题组最近提出的原创性概念:有机配体保护,无机配体支撑分子铠甲Anderson杂化材料在绿色催化氧化应用研究方面进行简要概述.     

具有催化萘普生乙酯水解能力的多克隆抗体

80年代化学和免疫学领域中的一项重大发现——催化抗体(抗体酶),把抗体的极其多样性与酶的巨大催化能力等特性结合在一起,为传统的化学和免疫学研究开辟了一个崭新的方向.利用经过特殊设计并合成的有机分子作为半抗原,联接载体蛋白后免疫动物并经细胞杂交技术,从筛选和分离的单克隆抗体中,成功地获得具有催化功能的抗体.至今已有50多个反应能用催化抗体来催化,对某些反应(如Diels-Alder反应),自然界不存在能催化它们的酶,也能用抗体来催化进行.因此,设计具有特异性的催化抗体,在化学、生物学、医学等领域无疑将显示巨大的应用潜力.茶普生(1)是一种非常重要的非甾体消炎镇痛药,其S构型的药效为R构型的38倍,研究用抗体催化水解萘普生乙酯(2)来拆分获得S构型的萘普生,具有重要的理论意义和潜在的应用价值.本文简要报道具有催化萘普生乙酯水解能力的多克隆抗体的研究.     

有机酸催化不对称烷基化反应新进展

在有机分子催化的不对称合成领域,手性有机酸催化和有机胺催化是其中两个非常重要的研究方向.羰基化合物的-烷基化反应是形成碳碳键的重要合成策略.手性有机胺催化羰基化合物的不对称-烷基化反应已经有较多的研究报道,但是手性有机酸催化的该类反应还很少见.多     

过渡金属为中心的多酸基晶态框架材料的制备与性能

多酸由于具有良好的电子储存和氧化还原能力,使其具有优异的催化与光/电致变色性能,在清洁、绿色环保的高效催化剂开发领域具有重要的潜在前景.然而,由于多酸阴离子本身带有负电荷,在催化过程中易于团聚失活,且具有较低的比表面积.因此,将多酸引入到结构明确、具有可设计修饰孔道与较高孔隙率的晶态多孔材料中显得尤为迫切.过渡金属为中心的多酸由于过渡金属引入,不仅能够调控其电荷数目,而且可以优化其能带结构,被认为是设计合成结构明确多孔框架材料的理想构筑单元.此类晶态材料有望应用于单分子磁体,光/电催化水分解,脱硫等领域.本文系统总结了以过渡金属为中心的多酸基晶态框架材料的研究进展,并提出了该领域所面临的挑战和机遇.     

玻璃表面上晶粒择优取向的分子筛膜的合成

沸石分子筛是一种具有规整微孔结构的微晶材料,其微孔孔道可以根据分子的大小和形状区分和识别不同分子,因此分子筛作为一种主体材料,其微孔孔道能够组装有机或无机原子、分子以及超分子化合物,形成在光储存、非线性光学、电化学和光电学等领域具有奇特性质的主客体新材料.分子筛微晶颗粒大小一般只有几个微米,因而分子筛作为主体材料的研究和应用具有尺寸局限.大晶粒分子筛的合成使得晶粒增大至几十或几百个微米,但作为主体材料仍局限于一个微晶尺寸大小.利用水热合成方法,在目的载体表面制备分子筛膜可以突破单个分子筛微晶尺寸限制,是制备大尺寸主客体材料的新方法,但一般晶粒取向随机,不能满足主客体材料研究的需要.应用载体表面的修饰和模板作用控制晶体生长的方法,可以制备择优取向的分子筛膜.由于预修饰会改变目的载体表面,探索分子筛微晶晶粒的自组织择优取向生长更具有重要意义,本文报道了Silicalite-1分子筛微晶在玻璃表面上取向生长的结果.1 实验玻璃载体选用普通载玻片,未经任何预修饰.合成Silicalite-1分子筛膜的原料由硅溶胶(SiO_2质量分数为27%).四丙基溴化铵溶液、氢氧化钠溶液和蒸馏水混合制备,原料液的摩尔配比为:4Na_2O100SiO_210 000H_2O 5TPABr.老化一定时间后,转移到高压釜内     

具有钙钛矿结构的分子铁电体研究进展

铁电材料是一类重要的功能性材料,由于其特殊的可翻转的自发极化,铁电材料在能源、信息、传感、医学等领域都有着广泛的应用.自20世纪以来,具有钙钛矿结构的铁电材料由于其优异的性质一直活跃在应用的舞台上,而其中应用较为广泛的几乎都是无机钙钛矿材料.近年来,随着科学技术的发展,人们发现了众多具有钙钛矿结构的分子铁电体.这些新型的分子铁电体具有较低的声阻抗、容易进行结构设计和调控、容易实现多种功能特性等优点,有望在柔性电子学、薄膜器件等应用中成为无机钙钛矿铁电材料的有益补充.本文结合分子钙钛矿铁电体的设计思路,对近年来其在压电、能隙调控、光电等功能特性方面取得的进展进行了介绍.     

铜催化的不对称Sonogashira碳(sp3)-碳(sp)偶联反应

<正>交叉偶联反应是构建碳–碳键的最高效的方法之一,2010年诺贝尔化学奖即授予了在该领域做出杰出贡献的3位科学家.Sonogashira偶联是构建炔类化合物的一个重要的方法.经典的Sonogashira偶联反应由日本大阪大学的Kenkichi Sonogashira教授于1975年报道~([1]).在钯/铜双金属催化体系下,芳基卤代物或其类似物与端炔反应生成新的碳(sp~2)–碳(sp)键,得到相应的内炔烃.近年来,发展碳(sp~3)–碳(sp)类型的Sonogashira交叉偶联反应,尤其是如何实现更具挑战的不对称Sonogashira交叉偶联已经成为化学     

多酸亚胺化与手性多酸分子的构筑

手性多酸的合成是多酸化学研究领域中一个难度很高的挑战性课题, 也是近年的研 究热点之一, 从本质上来说， 其关键的工作是进行多酸分子的构建. 作者研究小组运用自 主发展的DCC 亚胺化方法, 将把刚性的多酸有机衍生物通过碳-碳或碳-氮单键组装起来, 这样的组装体系就有可能因单键旋转受阻形成轴手性分子; 在多酸簇上接上一个长的非 平面手柄, 从而形成手性“环蕃”. 本文报道了通过以上合成策略, 以高度可控方式合成新 型多酸有机衍生物, 并构建多酸手性分子的最新进展.     

CO_2参与构筑C–N,C–C键合成化学品

CO2作为一种储量丰富、廉价易得、环境友好的可再生C1资源,将其转化为高附加值的化学品和能源产品已成为一个具有吸引力的研究领域.本文综述了近年来以CO2为C1组分参与构筑C–N,C–C键,合成高附加值化学品方面的研究进展,重点介绍了CO2参与合成噁唑啉酮、喹唑啉二酮、脲、异氰酸酯、咪唑啉酮、苯并咪唑、芳香酸和芳香醛等化合物的相关反应以及催化反应机理研究,并对该领域的研究前景进行了展望.