以有机反应的区域选择性定量分析和反应机理的动态可视化为例， 探讨了理论计算数据在有机化学教学中的应用. 通过计算环氧化合物开环反应中可能过渡态的结构与相对能量数据， 解释了反应的区域选择性规律； 基于反应物分子HOMO轨道系数定量分析， 揭示了萘-1-酚和萘-2-酚亲电取代反应的区域选择性差异； 利用精确的理论计算数据， 制作了Finkelstein卤素置换反应和消除反应过程结构变化和轨道形状变化的动画， 实现了S_N2和E2机理动态可视化教学. 上述实践表明， 理论计算数据的应用可为有机化学教学注入新的活力， 不仅能够帮助学生更直观地理解抽象的化学概念， 还为教学模式的创新提供了重要支撑， 具有显著教育价值和推广意义.

基础学科系列“101计划”是教育部统筹推进的拔尖创新人才培养筑基性工程, 旨在通过课程、 教材、 师资和实践项目等基础要素改革, 实现人才培养模式从“知识为主”向“能力为先”的转型. 无机化学作为化学学科的核心基础课程, 其课程建设质量直接影响化学类专业人才的培养根基. 本文基于化学“101计划”建设要求, 系统阐述无机化学课程的建设背景, 详细介绍了课程知识框架的重构思路与具体内容、 动态电子教案及纸版教材的建设特色、 应用成效, 为基础学科课程改革提供了参考.

Heparin（HP） and heparan sulfate（HS） are highly anionic glycosaminoglycans that play essential roles in diverse biological processes through the metal ion-mediated interactions with proteins. However， direct characterization of HS-metal ion interactions at the single-molecule level in solution remains challenging. Nanopore electrochemistry is a label-free and single-molecule technique that enables direct analysis of individual molecular interactions. In this study， a T232K/K238Q Aerolysin nanopore featuring an enhanced electrostatic repelling barrier was utilized to probe the interactions between HS and different metal ions. By systematically varying the electrolyte cations（Na⁺， K⁺， and Ca²⁺）， we have found that the metal ions significantly regulate HS translocation behavior by modulating its conformation， charge screening， and HS-nanopore interactions. Notably， in addition to Ca²⁺， which exhibits strong binding affinity to HS， the monovalent cations Na⁺ and K⁺ with similar physicochemical properties and weaker binding also induce distinct single-molecule signal signatures. Our results demonstrate that the nanopore-based single-molecule analysis holds strong potential to resolve the fine structural features of HS， enabling the characterization of sulfation site distributions， repeat-unit lengths， and related sequence features， and thereby providing a new avenue for high-resolution analysis of complex glycans.

采用分段控温微乳液法制备了具有不同形状参数和尺寸的各向异性纺锤形二氧化硅胶体粒子(SSCPs). 扫描电子显微镜(SEM)表征结果表明, SSCPs具有中间粗、 两端细的纺锤形状, 并且尺寸形貌均一. 以SSCPs为组装基元, 通过毛细管重力沉积在形状熵驱动下组装成胶体液晶(包括近晶相、 向列相和无序相). 以SSCPs粒子的总长度(L)为横坐标、 端部与中段直径比值(D_e/D_c)为纵坐标绘制液晶相图, 当L > 1.31 μm且D_e/D_c < 0.72时, SSCPs可抑制近晶相的形成, 并诱导向列相的形成.

基于密度泛函理论(DFT), 研究了缺陷石墨烯限域调控Fe原子的结构、 电子性质、 CO吸附和活化性能, 揭示了Fe原子不同配位环境对费托活化性能的影响. 结果显示, Fe掺杂单原子缺陷石墨烯(Fe_C@graphene)和Fe掺杂二原子缺陷石墨烯(Fe_2C@graphene)的结合能分别为-7.49和-6.50 eV, 表明Fe_C@graphene的结构更稳定. 由于Fe_C@graphene的态密度(DOS)向左偏移值大于Fe_2C@graphene(1.5 eV> 0.8 eV), Fe_C@graphene结构的能量更低, 所以结构更稳定. CO在Fe_C@graphene和Fe_2C@graphene的吸附能分别为-1.43和-1.69 eV, 表明CO更稳定地吸附在Fe_2C@graphene上. Fe_C@graphene和Fe_2C@graphene的d带中心值分别为-1.26和-0.83 eV; 能带带隙分别为0.45和0.01 eV, d带中心越接近费米能级, 带隙越小, 越有利于物种吸附, 所以CO更容易吸附在Fe_2C@graphene上. Fe_2C@graphene-CO带隙增加0.25 eV, 而Fe_C@graphene-CO带隙降低0.04 eV; Fe_C@graphene-CO和Fe_2C@graphene-CO的集成晶体轨道哈密顿布居（ICOHP）值分别为-1.99和-2.50 eV, 表明Fe_2C@graphene与CO之间的相互作用更强, 而强相互作用不利于CO活化. 在Fe_C@graphene和Fe_2C@graphene结构中, CO活化的最佳路径为CO^* → CHO^* → CH^* + O^*, 有效能垒分别为2.53和3.50 eV, CO在Fe_C@graphene上更容易活化. 因此, 活性中心Fe原子的三配位结构更稳定且有利于提高费托活性.

针对钠离子电池硬碳(HC)负极, 设计以六氟磷酸钠(NaPF₆)为钠盐, 在碳酸乙烯酯(EC)基溶剂中添加碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DMC)作为混合溶剂的电解液, 探究了不同溶剂协同组合对HC负极电化学性能的影响. 采用分子动力学(MD)模拟分析了电解液溶剂化结构和钠离子在电解液中的扩散系数; 通过电导率、 充放电、 循环性能和倍率性能等测试对比分析了HC负极在EC基电解液中的电化学性能, 并通过循环伏安(CV)、 恒电流间歇滴定技术(GITT)及电化学阻抗谱(EIS)分析钠离子存储动力学行为, 并通过扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等对硬碳表面形貌和成分进行分析. 结果表明, DMC和PC协同作用可以显著提高电解液的离子电导率和钠离子扩散速率、 优化溶剂化结构, 减少有机副产物并增加阴离子配位, 促进固体电解质介面(SEI)膜中无机物的生成, 有效降低SEI膜阻抗和电荷传递阻抗, 同时提高钠离子在HC中的扩散系数, 使HC负极在1 mol/L NaPF₆-EC/PC/DMC电解液中具有相对优异的倍率性能和充放电循环性能, 在50 mA/g电流密度下初始容量为362.0 mA·h/g, 循环50次后, 容量衰减至353.4 mA·h/g, 容量保持率为97.6%. 因此, EC/PC/DMC混合溶剂是钠离子电池HC负极最具有应用前景的溶剂之一.

以L-组氨酸和七水合硫酸亚铁为前驱体， 通过一步水热法合成了具有类过氧化物酶活性的铁、 氮共掺杂碳量子点（Fe-N-CDs）. Fe的掺杂为CDs引入了丰富的活性位点， 增强了CDs的电子转移能力与催化效率. Fe-N-CDs能有效催化过氧化氢(H₂O₂)分解产生羟基自由基（·OH）， 进而氧化3，3'，5，5'-四甲基联苯胺（TMB）生成在652 nm处有特征吸收的蓝色产物（oxTMB）. 绿原酸（CGA）作为一种天然多酚类化合物， 广泛存在于植物中， 具有良好的抗氧化性能及抗抑郁作用. 本文利用CGA可还原oxTMB使其褪色的性质， 建立了吸光度变化值与CGA含量间的定量关系， 从而构建了一种用于检测CGA的比色传感平台. 实验结果表明， 该方法具有良好的选择性、 抗干扰能力与快速响应特性， 可用于药物及食品中抗氧化成分的比色分析， 为相关产品的质量评估与抗抑郁药物开发提供了新的分析手段.

通过高通量密度泛函计算筛选出一系列具有氮还原反应(NRR)活性的B和双金属原子组成的CN-B@M₂催化剂. CN-B@Fe₂, CN-B@Tc₂, CN-B@Os₂和CN-B@Re₂被认为是具有良好选择性和NRR活性的催化剂, 其极限电位(U_L)分别为-0.24, -0.34, -0.31和-0.38 V. 计算结果表明, N₂在B@M₂上的吸附呈周期性演变, 吸附构型和能量受d带中心调节. U_L随转移电荷呈火山型分布. 具有中等电子给体能力(中等电荷转移)的B@M₂催化剂表现出优异的NRR活性. 通过量化催化剂的原子电子特性和拓扑结构, 构建了用于描述给电子能力的描述 符Φ. 结果表明, 给电子能力与氮还原反应的极限电位呈火山关系. 使用描述符Φ和催化剂的内在特性作为特征预测了吸附能和极限电位, 由于R²值为0.99, 梯度提升回归(GBR)被认为是构建机器学习预测模型的最恰当方法.

以临床前药物CVL-231为先导化合物, 引入高活性化合物VU6000918中的2-三氟甲基吡啶基团, 通过改造杂环基团设计合成了27个2-三氟甲基吡啶氮杂环丁烷酰胺类化合物. 采用FLIPR荧光检测技术测定了化合物对M4受体细胞的变构调节活性. 结果表明, 部分化合物展现出显著的细胞活性, 其中化合物Ⅳ1, Ⅳ12, Ⅳ20, Ⅳ23, Ⅳ25, Ⅳ26和Ⅳ27的活性尤为突出. 半最大效应浓度（EC₅₀值）测定结果显示, 化合物Ⅳ23的EC₅₀值低至979 nmol/L, 略高于阳性对照VU0467154. 通过构效关系分析发现, 喹啉环的引入对活性的提升具有重要作用, 尤其是4-甲基喹啉结构. 分子对接模拟结果表明, 化合物Ⅳ23与M4受体蛋白(7TRP)存在氢键和π-π堆积相互作用, 这可以解释其与目标蛋白之间可能的作用机制. 化合物Ⅳ23作为一种具有潜在前景的M4正向变构调节剂先导化合物, 为后续的结构优化和药物开发提供了重要的研究基础.

将纳米金刚石进行热退火反应得到尺寸约5 nm的准球形纳米洋葱碳(CNOs), 利用浓H₂SO₄/HNO₃混合酸的强氧化性在CNOs表面引入羧酸基团, 得到羧酸化CNOs(C-CNOs). 进一步对C-CNOs进行酰基化和亲核取代反应, 制备了高度磷酸化的CNOs(P-CNOs). 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析结果表明—COOH和—PO₃H₂基团的引入, P-CNOs的离子交换量(IEC)达到1.85 mmol/g. P-CNOs与磺化聚芳醚砜(SPAES)共混后, 通过溶液浇铸法制备了一系列均质、 完整且致密的SPAES/P-CNOs复合膜. 吸水溶胀、 抗氧化稳定性、 质子传导率和电池性能等测试结果表明, 与纯SPAES膜相比, SPAES/P-CNOs复合膜的各种性能均有提升. 这是由于P-CNOs上的—COOH和—PO₃H₂基团与SPAES上的—SO₃H基团通过氢键相互作用, 不仅可以形成更加稳定的网状结构, 增强复合膜机械性能和化学稳定性, 还可以促进H⁺在膜内的转移, 提升其传导率. 在90 ℃时, SPAES/P-CNOs-1.5的质子传导率高达220 mS/cm; 在80 ℃/100%相对湿度(RH)下, SPAES/P-CNOs-1.5复合膜在H₂/O₂燃料电池中的最大功率密度达到了650 mW/cm², 与纯SPAES膜相比提高了36%, 且机械性能好, 热-尺寸-化学稳定性高, 具有很好的应用前景.

采用密度泛函理论(DFT)及含时密度泛函理论(TD-DFT)方法， 在M06-2X/def2-TZVP计算水平下， 研究了1，4-二氢吡啶-3，5-二羧酸乙酯衍生物（1a~1h）中N-1位取代基对其光物理性质及光环加成反应的调控机制. 结果表明， 化合物1a~1h的N-1位取代基类型显著影响分子激发特性， 电子激发主要表现为1，4-二氢吡啶环的π→π^*跃迁； 激发态电荷分布高度重叠且局域于环内C=C双键区域， 呈现典型的局域激发特征， 促使分子在激发态下保持近平面构型， 另外关键反应位点键长的显著变化， 均有利于光环加成反应的发生. 从理论上建立了1，4-二氢吡啶衍生物光物理性质与光环加成反应之间的系统性关联， 为设计高效光化学反应体系和构建多环骨架提供了重要的理论依据与创新指导.

生物基可降解聚乳酸(PLA)纳纤膜(NFMs)可缓解塑料污染， 并辅助改善空气质量， 在颗粒物(PM)滤除领域备受关注， 但其自身并不具备气体选择性， 且因电活性不足与电荷耗散过快导致PM过滤效率不稳定， 严重制约了其发展. 本文采用微波辅助法制备了高选择活性纳米晶(HSANs)， 通过电纺电喷联用策略将其掺杂到PLA NFMs中， 最终形成具有多级孔结构的高选择活性纳纤膜(HAS NFMs). 借助HSANs(2%， 4%和8%， 质量分数)的均匀负载作用， 所得HSA NFMs的表面电位(最高达7.6 kV)和介电常数(1.68)均显著提升. 同时， 凭借显著增强的电活性与优化后的形态结构， HSA NFMs在85 L/min气流速度下对PM_2.5和PM_0.3的过滤效率分别达到99.8%和99.5%， 显著优于Pure PLA(仅分别为83.5%和82.7%). 此外， HSA NFMs表现出优异的二氧化碳(CO₂)吸附性能， 其中HSA-8在273.15 K/1.0 bar(1 bar=100 kPa) 条件下的吸附容量高达57.2 cm³/g， 并通过理想吸附溶液理论（IAST）模拟得到CO₂/N₂选择性为40. 该策略实现了高效CO₂选择性吸附与卓越PM过滤性能的有机整合， 有望推动环境友好型同步滤除分离功能膜的发展.

采用三苯甲基(Trt)和乙酰氨甲基(Acm)作为半胱氨酸巯基侧链的保护基团, 分别以H₂O₂和I₂为氧化剂或脱保护试剂, 通过优化反应条件实现了“一锅”分步精准合成含有两对二硫键的多肽化合物. 该反应策略在中间步骤无需提纯, 操作简便且反应速度较快, 两对二硫键的构建可在20 min内完成. 研究结果表明, 该反应策略具有广泛的底物适用性. 利用该策略制备了一系列具有生物活性的多肽化合物, 包括含有色氨酸和甲硫氨酸的多肽, 并均获得了较高的总产率.

双金属有机框架(MOFs)材料具备可修饰的骨架结构和多金属间的协同效应, 在催化领域展现出巨大的应用潜力. 本文选取具有相似电子结构和离子半径的Cu²⁺和Co²⁺作为金属中心, 构建了双金属CuCo-MOFs催化剂, 实现了环烯烃高效温和的空气环氧化反应, 且体系中无外加引发剂或助还原剂. 采用静态水热法制备的Cu_0.1Co-MOF-BTC-S-150-24催化剂经X射线衍射(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 X射线光电子能谱(XPS)和氨气程序升温脱附测试(NH₃-TPD)等表征手段证实其结构特性. 在优化条件下(以1,4-二氧六环为溶剂, 80 ℃, 5 h, 空气作为氧化剂), 该催化剂对3-甲基-1-环己烯的空气环氧化反应表现出优异的催化性能, 底物转化率高达97.2%, 环氧产物选择性≥99%. 同时, 该催化剂展现出良好的底物普适性, 对环辛烯和4-乙烯基-1-环己烯的转化率分别达到79.4%和80.3%, 相应环氧产物的选择性为98.0%和74.3%. 经过5次循环使用后, 催化剂仍保持稳定的催化活性, 表明其具有良好的循环稳定性.

分别以对氨基苯磺酸根(4-ABS^-)和对甲基苯磺酸根(4-MBS^-)为主配体、 4,4′-联吡啶(4,4′-bipy)为辅助配体, 与Zn(II)盐通过溶剂热反应合成了两种锌基配合物: [Zn(4,4′-bipy)(H₂O)₄]·(4-ABS)₂(1, CCDC: 2171834)和 [Zn(4,4′-bipy)(H₂O)₄]·(4-MBS)₂(2, CCDC: 2225758). 采用单晶X射线衍射(SXRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 热重分析(TGA)、 粉末X射线衍射(PXRD)、 氮气吸附/脱附测试和场发射扫描电子显微镜(SEM)对配合物进行了表征. 考察了配合物1和2催化合成2,3-二苯基-2,3-二氢喹唑啉-4(1H)-酮反应的性能, 并以催化效果较好的配合物1进行底物普适性实验. 结果表明, 在无溶剂条件下, 使用少量催化剂, 在短时间内可得到较高产率的产物, 并且该绿色工艺适用于多种不同的原料胺/铵和含不同取代基的芳香醛. 此外, 利用密度泛函理论(DFT)对配合物1和3种反应物进行结构优化, 通过计算分析前线分子轨道(FMO), 推测反应顺序及配合物1对3种反应物的核心活性区; 通过分析分子表面静电势(ESP)、 平均局部离子化能(ALIE)和Mulliken电荷进一步预测了配合物1的活性位点和反应底物的反应位点. 最后, 结合DFT阐述了配合物多位点协同催化的反应机理.

采用水热合成-活化刻蚀联用法合成了6种不同形貌（棒状、 管状、 螺丝状、 棒状花簇、 管状花簇和螺丝花簇）的氧化锌粒子. 通过调节水热反应参数实现了对氧化锌从棒状分散形态到聚集簇的可控合成； 并利用氧化锌晶面的稳定性差异， 通过定制化后刻蚀法， 有效控制氧化锌形貌从棒状到中空管状和螺丝棒状的演变. 光电化学测试结果表明， 氧化锌的差异性形貌特征直接影响其光电化学性质. 本文工作对合成特定形貌的氧化锌来应对不同应用场景的定制化需求具有参考价值.

氨基酸(L-氨基酸和D-氨基酸)是海洋沉积环境有机质来源及成岩过程的重要生物标志物, 因此, 开发精准检测海洋沉积物中主要手性氨基酸的方法尤为重要. 本文采用在线固相萃取(SPE)结合液相色谱-飞行时间质谱联用技术(LC-TOF/MS), 建立了一种同步测定海洋沉积物中L-和D-氨基酸的新方法. 采用C₁₈保护柱为在线SPE柱, 填料粒径为1.8 μm的超高效反相C₁₈柱为分析柱, 基于酸性和碱性双流动相分离体系, 实现了海洋沉积物中各种L-/D-氨基酸的高效分离; 采用高分辨电喷雾TOF/MS 全扫描模式下在线检测. 结果表明, 海洋沉积物样品经盐酸水解处理后稀释5倍, 进行衍生化处理, 采用在线SPE-LC-TOF/MS直接进样分析可实现各种L-/D-氨基酸的准确测定. 各种氨基酸的加标回收率在66.1%~106.8%之间, 相对标准偏差(RSD)为2.40%~12.3%, 并且具有较宽的线性范围, 相关系数(R²)均大于0.990. 与传统的液相色谱法相比, 该方法仅需少量(0.01~0.10 g)沉积物样品, 是深海及大洋热液区沉积物中手性氨基酸生物标志物检测的有效方法. 采用该方法对西印度洋表层沉积物中的L-/D-氨基酸进行了检测, 所有样品中均检出了17种L-氨基酸和7种D-氨基酸, 总含量在1.69~19.30 μmol/g(干重)范围内, 并且发现海底热液活动对深海沉积环境中有机碳、 氮的循环有重要影响.

电催化丙烯氧化合成1,2-丙二醇(PG)为绿色化学工艺提供了潜在途径, 但钯(Pd)催化剂易受CO中毒且活性较低, 制约了其进一步发展. 为了克服上述挑战, 本文采用合金化策略, 设计并合成了一种双金属氧化物PdPbO _x 催化剂. 通过化学共还原法结合高温热处理, 精准调控催化剂中Pd与Pb的比例, 制备了一系列不同钯铅含量的PdPbO _x 催化剂, 并将其用于电催化丙烯氧化反应. 结果表明, Pd_0.256Pb_0.045O _x 催化剂表现出最优异的电催化丙烯氧化活性, 在2.6 V（vs. RHE）电位下, PG的产率高达90.78 mmol·m^-2·h^-1. 相较于单组分PdO催化剂, PdPbO _x 催化性能的显著提升归因于双金属体系所展现出的多元素协同效应, 该效应能够有效调控催化剂的活性位点分布并优化其电子结构, 为设计高效电催化丙烯氧化催化剂提供了新的思路和方向.

高分子流体剪切带是强剪切流场下典型的应变局域化现象, 其物理本质与调控机制是高分子流变学领域的核心科学问题. 大尺度分子动力学模拟证实, 剪切带是高分子流体在特定剪切条件下的本征行为, 常伴随稳态剪切应力平台. 最新研究揭示, 剪切带的空间位置由初始缠结网络的结构异质性决定, 平衡态下的局部缠结薄弱区(如， 多重缠结稀疏区)是剪切应变集中的“种子”. 双分散体系研究进一步表明, 链长依赖性迁移与选择性富集形成的“快带软化-慢带硬化”动态耦合机制是剪切带稳定的关键. 本文综合评述了高分子流体剪切带的研究进展, 重点讨论其本征性、 形成机理、 动态演化及稳定性; 总结了关于剪切带研究的主要争议与挑战； 展望了未来研究方向, 强调通过发展高时空分辨原位表征技术、 深化多尺度模拟与理论, 实现剪切带的有效预测与调控, 将为指导高分子材料的精密成型(如， 注塑、 挤出过程中的流变均匀性控制以及超薄膜、 超细纤维等先进制品的可控制备)提供关键理论支撑, 从而显著提升加工效率与产品性能.

采用浸渍涂覆工艺， 通过调控SiO₂纳米粒子浓度、 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）浓度及二氯甲烷（CH₂Cl₂）溶剂配比， 制备了高性能SiO₂/PMMA超疏水透明复合涂层. 利用接触角测量仪与紫外-可见分光光度计表征了样品， 结果表明， 当SiO₂纳米粒子浓度为6.25 g/L时， 涂层的超疏水性能与透明性可实现最优平衡， 静态接触角达（160.8±1.1）°， 550 nm波长透光率超90%. 实验表征与机理分析显示， 该浓度下纳米颗粒构建的微纳结构与聚合物基体形成协同效应， 这既满足超疏水Cassie-Baxter态的表面粗糙度需求， 又规避了过量颗粒累积引发的米氏散射， 保持超疏水高透明性. 该方法具有原料易得、 工艺简便及适用性广等特点， 制备的超疏水透明涂层展现出优异的自清洁性能， 在光学器件表面防护及光伏组件自清洁领域具有广阔的应用潜力.

相较于一维和三维高分子, 二维高分子的理论框架还不完备, 特别是柔性二维高分子, 其独特的构象特征及由此产生的物理性质尚缺乏系统的理论解释, 是当前高分子科学中亟待深入研究的核心科学问题之一. 本文综合评述了柔性二维高分子在理论与计算机模拟方面的研究进展, 首先回顾了20世纪80年代关于系连膜的早期理论研究. 这些研究通过分子动力学模拟, 揭示了自回避相互作用将导致二维网络在热力学极限下展现为平坦构象, 而不会发生预期的皱缩转变. 在此基础上, 进一步阐述了21世纪以来该领域的重要突破: 计算机模拟不仅验证了二维高分子平衡构象与输运性质(如特性黏度)的标度关系, 还通过引入可调网格模型, 在理论上统一了长期存在争议的平坦与皱缩构象, 揭示了两者共存的物理机制; 同时, 建立了从平坦、 多级折叠直至塌缩的完整构象演化路径. 最后, 展望了该领域在精准制备有序柔性网络及利用理论指导智能响应材料设计等方面面临的机遇与挑战.

通过双环戊二烯(DCPD)与三环戊二烯(TCPD)共聚， 并与具有良好相容性的低分子量聚丁二烯(PB)进行共混改性， 制备了聚双环戊二烯(PDCPD)弹性体改性材料. DCPD与TCPD共聚可以调节材料刚性； PB的引入降低了体系交联度， 减少了刚性环状结构比例， 同时其增塑作用导致改性PDCPD由刚性热固性塑料向柔性弹性体转变. 当PB添加量为单体混合物质量的35%时， PDCPD弹性体改性材料为拉伸强度为12 MPa、 断裂伸长率为296%的热固性弹性体， 同时其热分解温度未显著降低. 拉伸断面扫描电镜图像、 动态热机械分析及热重分析结果表明， PB在体系中以物理共混形式存在. 尽管过多PB的引入会在一定程度上降低材料的耐水性， 但在60 ℃去离子水中浸泡48 h后， 其最大吸水率低于0.9%. 本文研究结果为低分子量聚合物共混改性PDCPD， 使其转变为弹性体提供了有效途径.

针对传统光电化学酶生物传感器溶解氧受限的核心问题， 提出了一种基于三维枝状纳米阵列结构的“固-液-气三相反应界面”的构建策略， 共通过两步水热法在氟掺杂氧化锡导电玻璃上制备了具有三维枝状结构的TiO₂纳米阵列， 再经过选择性疏水和亲水化处理与氧化酶修饰， 构筑了稳定的三相界面. 此设计实现了氧气可直接通过气相传输至催化位点， 有效解决了传统固-液两相界面氧气供应不足的瓶颈问题. 结果表明， 该传感器的线性检测范围相较于传统结构提升了20倍， 并表现出优异的稳定性（相对标准偏差<2%）. 本文研究结果为开发高灵敏度、 高稳定性的光电化学传感器提供了新的构筑策略， 有望在慢性疾病的早期诊断中发挥重要作用.

提出了一种基于离子液体/水溶液中玉米淀粉的可控水解方法. 该方法环境友好、 操作简便， 可制得低分子量的无定形淀粉. X射线衍射（XRD）结果表明， 离子液体通过破坏分子间及分子内氢键， 显著削弱了天然淀粉的结晶结构. 水解处理后， 淀粉形貌由原始颗粒状转变为不规则的碎片状， 且其分子量可通过水解时间进行有效调控. 随着水解时间的延长， 淀粉的热稳定性能呈下降趋势. 本文研究结果为天然淀粉的功能化改性及应用开发提供了新途径.

通过剪切-加热法诱导丝素蛋白形成富含β-折叠结构的水凝胶, 系统考察了剪切时间、 孵育温度及 蛋白浓度对β-折叠结构组装动力学和凝胶力学性能的影响. 研究结果表明, 0.03 g/mL的丝素蛋白溶液在10000 r/min的转速下剪切10 min并于60 ℃下孵育, 可在30 min内完成凝胶化, 形成含63.51% β-折叠结构的物理交联网络, 其储能模量为25.70 kPa, 压缩强度为108.29 kPa. 进一步揭示了丝素蛋白分子链由无规卷曲向 β-折叠结构转变的自组装动力学特征及其力学性能演变规律. 本文研究结果为剪切诱导丝素蛋白水凝胶的制备工艺优化及其在组织工程中的应用提供了重要参考.

为解决常规熔融共混法制备聚醚醚酮(PEEK)/聚苯胺(PANI)复合材料过程中存在的PANI易团聚和高温分解的问题, 采用聚合物前驱体膜一步原位合成法, 制备出高含量且分布均匀的PEEK/PANI复合薄膜. 通过考察前驱体聚合物的共聚组成对最终PANI含量及薄膜性能的影响, 调控关键单体N-苯基(4,4′-二氟二苯)酮胺(PDK)与4,4′-二氟二苯甲酮的摩尔比, 制备了一系列聚芳醚亚胺(PAEN)共聚物薄膜作为前驱体膜, 并对其经侧基水解协同氧化偶联反应得到的PEEK/PANI复合薄膜进行了表征. 结果表明, 当PDK与4,4′-二氟二苯甲酮的摩尔比为9∶1时, 所得PEEK/PANI-0.9薄膜表现出最佳综合性能. 扫描电子显微镜(SEM)观察显示, PEEK/PANI薄膜表面致密均匀、 无明显孔洞. 电学测试结果表明, 厚度为40 μm的PEEK/PANI-0.9薄膜的电导率较高, 为4.78×10⁻⁴ S/m. 所制备的PANI含量高、 分散均匀的聚醚醚酮导电复合薄膜有望在导电、 抗静电、 电磁屏蔽及吸波领域得到广泛应用.

碳化聚合物点（CPDs）作为碳点的重要分支， 因其独特的亚荧光基团与类聚合物结构， 在固态发光材料领域展现出优异的性能及加工成型优势. CPDs外壳中的亚荧光基团因聚合物组分的存在避免了π-π相互作用的产生， 从而有效缓解了聚集导致的猝灭现象. 因此， CPDs是一种理想且具有发展潜力的高效固态发光材料. 为实现CPDs的高效固态发光， 本文以线性聚丙烯酸与不同官能度的有机小分子作为共同前驱体制备了系列CPDs. CPDs外层的聚合物分子链对荧光中心起到了隔离和分散作用， 有效抑制了聚集诱导猝灭效应， 保障了固态发光性能. 基于交联增强发射机理， 系统研究了前驱体平均官能度对CPDs发光性能的影响. 结果表明， 随着前驱体官能度和交联度的增加， CPDs的荧光量子产率和室温磷光寿命显著提升， 实现了对固态发光性能的有效增强.

环戊联噻吩(CPDT)类聚合物因其良好的色彩可调性, 成为多色电致变色材料的潜在研究平台. 然而, 循环稳定性不足的问题限制了其实际应用的推进. 本文设计合成了2种不同取代基的CPDT共轭聚合物: PCPDT-Ph(以无取代苯环为共聚单元)和PCPDT-PhOMe(以二甲氧基取代苯环为共聚单元), 探究了二甲氧基取代对聚合物电致变色性能与稳定性的影响. 电化学与电致变色性能测结果表明, 二甲氧基的给电子效应实现了聚合物性能的有效调控, 并改善了循环稳定性. 与PCPDT-Ph相比, PCPDT-PhOMe的电化学起始氧化电位由0.66 V(vs. Ag/AgCl)降低至0.46 V, 最高占据分子轨道(HOMO)能级上移, 理论计算光学带隙由1.73 eV减小至1.61 eV. PCPDT-PhOMe薄膜在中性态呈现品红色, 氧化态则为透明, 色差值(ΔE_{ab}^{\mathrm{*}})达46.36; 着色/褪色响应速度为0.7/0.6 s, 经1000次循环后光学对比度保留率达84%, 优于PCPDT-Ph薄膜(500次循环后对比度保留率为79.5%), 且着色效率为543.9 cm²/C, 展现出良好的电致变色综合性能. 基于PCPDT-PhOMe组装的电致变色器件可实现品红至透明的可逆切换, 响应时间不大于1.0 s, 且经30000次循环后对比度保留率仍达71%, 稳定性良好. 研究结果揭示了取代基电子效应在CPDT类聚合物电致变色性能调控中的作用, 为可溶液加工的噻吩类电致变色材料的分子设计提供了理论支撑与实验依据, 同时证实了PCPDT-PhOMe在智能窗、电子显示等领域的潜在应用价值.

聚酰亚胺作为高性能聚合物的关键代表, 以其卓越的耐热性、 优异的力学性能及突出的介电特性, 在集成电路、 新能源、 航空航天等国家战略新兴领域中扮演着不可替代的角色. 然而, 面对柔性电子、 高效能源转换及“双碳”战略等前沿领域的快速发展, 传统聚酰亚胺材料在介电、 柔性、 功能集成及热管理等方面仍存在显著瓶颈. 基于此, 本文综合评述了本课题组围绕“芯-屏-器/气-合” 5个关键维度所取得的多功能聚酰亚胺的创新研究成果. 在“芯”层面, 发展了具有超低介电常数与高强度的材料体系, 服务于高端芯片封装; 在“屏”层面, 研制出高透光、 耐折曲的柔性薄膜, 满足柔性显示需求; 在“器/气”层面, 一方面拓展了其在能源器件与航空航天热管理中的应用, 另一方面通过结构设计显著提升了气体分离性能, 服务于“双碳”目标; 在“合”层面, 通过构建多维导热网络, 实现了复合材料热管理能力的突破. 本文不仅展示了聚酰亚胺巨大的功能可塑性, 也为解决相关科技领域的关键材料挑战提供了重要的理论与技术支撑.