采用微波等离子化学气相沉积技术， 以铌片作为基底， 制备了6种不同硼掺杂量的掺硼金刚石 （Nb/BDD）电极， 探究了不同硼掺杂量对Nb/BDD电极电化学性能及氧化全氟辛酸（PFOA）的影响， 并将其应用于不同全氟及多氟烷基类化合物（PFASs）的电化学去除. 结果表明， 随着硼掺杂量的增加， Nb/BDD薄膜的晶粒尺寸逐渐减小， 电极表面的电子转移速率逐渐增加， 但薄膜质量下降， 导致其脱落率增加. 以Na2SO4作为电解质， 在30 mA/cm2电流密度下， 以Nb/BDD电极为阳极在120 min内使PFOA的降解率达到78.3%， 矿化率在240 min内达到78.1%. 在6种不同硼掺杂量的Nb/BDD电极中， 中低掺杂的Nb/BDD电极对PFOA具有更高的降解和矿化能力， 说明通过调控BDD的硼掺杂量可实现PFAS的高效电化学去除. 对降解产物进行分析的结果表明， PFOA的电化学降解遵循碳链逐级去除的规律， 其中， 阳极与污染物之间的直接电子转移是降解的关键起始步骤. 通过对不同链长全氟磺酸（PFSA）和全氟羧酸（PFCA）的电化学降解发现， 碳链长度与PFAS的降解率和矿化率呈正比， 因此， 降解产生的短链产物是限制PFAS彻底矿化的主要原因. 未来需要更加关注短链和超短链PFAS的高效去除， 以满足通过电化学技术实现PFAS完全无害化处理的需求.
通过动态共价二硫键/非共价氢键协同交联策略构建了自愈合聚氨酯水凝胶. 利用合成的四官能度 3，3′-二硫基双丙烷-1，2-二醇为交联剂对聚乙二醇基聚氨酯预聚物进行扩链固化， 经溶剂置换获得聚氨酯水凝胶(SPUG)， 并通过冷冻干燥得到相应的干胶(DSPUG). 对凝胶(或干胶)的理化性能进行了研究. 结果表明， DSPUG具有优异的热稳定性[5%热失重温度(T5%）高于250 ℃]和远低于室温的玻璃化转变温度(Tg<0 ℃)； 随着二硫键含量的增加， 水凝胶的表面亲水性和平衡溶胀率逐渐降低， 保水能力增强. 力学测试结果表明， SPUG呈现弹性形变， 具有优异的拉伸、 压缩韧性和压缩抗疲劳性能， 交联度适中的SPUG-II的最大拉伸强度、 断裂伸长率和断裂韧性分别达到112.2 kPa， 459.4%和267.6 kJ/m3. 动态键赋予了SPUG多重响应性： 在50 ℃下自愈合2 h的自愈合效率高于90%； 氧化还原刺激可实现凝胶-溶胶可逆转变. 噻唑蓝（MTT）法证实孵育72 h后的细胞增殖率>80%， 展现出良好的细胞相容性. 该水凝胶具有优异的力学性能、 凝胶-溶胶可逆转变、 高效的自愈合性能及良好的细胞相容性， 在医用材料领域展现出较好的应用前景.
金纳米团簇的聚集诱导发光特性在生物成像、 化学传感和光电器件领域展现出重要的应用潜力. 然而, 如何通过有效设计增强金纳米团簇的聚集诱导发光性能仍具有挑战性. 本文报道了一种配体工程策略, 在Au8纳米团簇中实现了显著的聚集诱导发光增强. 与溶液状态相比, 聚集态Au8纳米团簇的量子产率提升约 90倍, 发射强度增强达560倍. 通过结合光学表征和聚集体系中亚稳态组分的追踪, 阐明了其聚集诱导发光机制. 由于该配体工程策略缩短了团簇间距(从1.31 nm压缩至0.72 nm), 进而有效了抑制分子间旋转/振动弛豫, 使得金纳米团簇的聚集诱导发光和结晶诱导发光均得到增强. 这种空间位阻缩减策略为精准调控金纳米团簇在聚集态和晶态的光致发光行为建立了新范式.
环肽分子具有独特的结构稳定性、 多样的生物活性和良好的靶向性， 是药物研发的重要先导化合物. 快速准确预测环肽构象稳定性， 不仅有助于揭示蛋白质错误折叠的分子机制， 还可为靶点识别与干预提供理论依据， 对理性设计结构稳定、 活性优良的环肽类药物具有重要意义. 本文将环肽分子中主链上C=O, N—H, C α —H化学键和侧链上C—O， O—H化学键视为键偶极， 使用固有偶极-固有偶极作用描述体系中的静电作用， 使用固有偶极-诱导偶极作用以及诱导偶极-诱导偶极作用描述极化作用， 并引入键长、 键角和二面角作用项描述成键作用， 从而将可极化偶极-偶极作用模型发展为可预测环肽分子不同构象相对稳定性的分子力场势函数. 将所得势函数应用于数据库中9个环肽分子共计33个不同构象， 快速计算其构象能， 并与高精度DLPNO-MP2/aug-cc-pVTZ方法和可极化分子力场AMOEBA方法计算所得构象能进行比较. 结果表明， 相对于DLPNO-MP2/aug-cc-pVTZ方法的环肽分子构象能， 本文方法的线性相关系数R2=0.9784， 均方根偏差RMSE=13.43 kJ/mol， 略优于AMOEBA方法（R2=0.9682， RMSE=16.28 kJ/mol）. 对环肽分子的结构优化和频率计算结果进一步表明了本文方法的合理性. 相较于AMOEBA可极化分子力场方法， 本文方法显著降低了静电作用项数.
系统研究了硅烷偶联剂(SCA)界面改性对二氧化硅微粒/环氧树脂复合材料性能的影响. 通过表面能谱分析验证了硅烷偶联剂在二氧化硅微粒表面的成功接枝， 并制备了高填料含量(质量分数， 50%)的环氧树脂基封装膜， 对比了SiO2改性前后所得复合材料的综合性能. 研究结果表明： 由于环氧基团参与树脂交联反应， γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)显著提升了界面结合强度， 对应复合材料的玻璃化转变温度(170.38 ℃)、 导热系数(0.15 W/mK)及拉伸强度(102.79 MPa)均最高； 由于苯环的疏水性与共轭效应， N-苯 基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(KBM-573)赋予复合材料最大的水接触角(114.9°)， 但力学性能略低； 由于氨基极性， γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-540)改性体系导致材料介电性能与疏水性改善有限. 研究结果表明， 改性二氧化硅微粒对“力学-热学-电学”性能具有协同作用， 为电子封装材料的性能定向优化提供了理论依据.
面对全球气候变化与城市热岛效应日益加剧的挑战， 开发兼具高近红外反射性能与热调控能力的节能功能材料已成为研究热点. 传统氧化物材料如Bi2MoO6在近红外波段的反射性能仍存在一定局限. 近年来， 稀土改性钼酸盐材料因其优异的光学响应特性及结构稳定性， 在近红外反射材料领域得以广泛关注. 本文采用固相合成法制备了Gd3+掺杂的近红外反射材料Bi2－x Gd x MoO6(x=0， 0.2， 0.4， 0.6， 0.8， 1.0)； 利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 能谱分析(EDS)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 拉曼光谱(Raman)、 近红外(NIR)反射测试、 热重-差热分析(TG-DSC)及隔热性能实验对样品进行了表征. 结果表明， 合成的样品具有良好的结晶度. Gd3+掺杂引起带隙收缩(2.87 eV至2.80 eV)， 导致吸收边红移， 增强了样品对450~600 nm蓝绿光的吸收， 使其呈现更明显的黄色调， 从而实现了色彩调控. Bi2－x Gd x MoO6系列样品皆表现出较高的近红外反射率， 均高于87.68%， 显著高于TiO2(75.66%). 尤其是x=0.4时， 样品的近红外反射率达到90.11%， 近红外太阳反射率为89.53%， 分别比TiO2高出14.45%和9.24%. 红外线灯照射实验进一步验证了其优异的节能隔热性能. TG-DSC分析表明， Bi2－x Gd x MoO6材料具有优异的热稳定性， 可在高温环境下长期使用， 为高效隔热材料提供了新的选择.
甲烷作为一种重要化工原料， 具有储量大、 成本低及可再生的特点. 在当前碳中和及净零碳排放的背景下， 探索甲烷高值化学品转化的可行路径， 如转化为氢气、 甲醇、 烯烃、 芳烃和燃料等， 是甲烷资源化利用的重要方向. 开发温和反应条件、 低能耗且经济友好的高值转化路线， 以实现甲烷中碳（C）原子和氢（H）原子的高效利用一直是研究热点. 本文综合评述了近年来甲烷转化为高值化学品的研究进展， 并对热催化中不同转化路径的相关文献和专利进行了计量学分析， 在此基础上展望了甲烷转化未来面临的挑战和前景.
单线态氧(1O₂)是一种高度活泼的物质, 具有强氧化性, 在光动力治疗、 有机合成和材料科学等领域具有重要应用价值. 然而, 1O₂的短寿命和高反应性使其实际应用面临挑战. 为克服这些挑战, 开发可用于1O₂的高效捕获与可控释放的材料已引起了广泛关注. 共价有机框架(COFs)具有独特的晶体结构、 高孔隙度和优异的稳定性, 是理想的1O₂存储和传输材料. 本文设计并合成了以蒽为核心单元的二维COF(2D An COF), 并进一步通过剥离得到纳米片(2D An COF-nanosheet), 以提高其性能. 荧光光谱分析表明, 与块体2D An COF相比, 2D An COF-nanosheet表现出更高的1O₂捕获速率, 这归因于其更多暴露的活性位点. 2D An COF及其剥离后的纳米片在外部热或光刺激下, 1O₂释放过程表现出优异的可逆性, 且经过多次循环后性能无显著衰退. 研究结果突显了二维COF材料, 特别是纳米片形态的二维COF材料, 在1O₂存储和释放中的高效和稳定性. 本研究为设计基于二维共价有机框架的1O₂存储与释放材料提供了新的思路, 并为其在光动力治疗法和光催化等领域的应用奠定了理论基础.
化疗和热疗联用能有效覆盖整个肿瘤部位， 起到协同治疗的效果. 本文以具有独特孔道结构和良好化学稳定性的共价有机骨架（COFs）作为壳， 光热性质良好的Fe3O4纳米粒子作为核， 制备了粒径约为200 nm的核壳结构药物载体. 通过吸附作用将抗肿瘤药物盐酸阿霉素(DOX)封装至COFs孔道内， 随后以温敏材料聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)进行修饰， 封堵在复合材料表面. 采用波长808 nm的激光照射使 Fe3O4纳米粒子迅速将光能转化为热能， 导致温度发生变化. 一方面， 升温使PNIPAM达到临界温度发生相变， 其结构向内收缩， 从而实现对药物分子的可控释放； 另一方面， 产生的高温可有效杀灭癌细胞， 起到化疗和热疗联用抗肿瘤的效果. 最后， 在复合材料表面嫁接具有癌细胞主动靶向作用的叶酸碳点， 实现叶酸介导的靶向温度响应控释机制， 构建了温敏型药物控释系统， 并联合化学疗法和光热疗法， 有效提升了抗肿瘤效果.
硅硼化物作为硅自由基前体在有机合成中备受关注， 已成为研究热点. 本文发展了在可见光催化下实现硅硼化物和酰基氮盐对烯烃的三组分双官能化反应， 合成了一系列高附加值含硅的酮化物. 通过机理实验和理论计算研究发现， 光催化下碱/硅基硼酸酯络合物与酰基氮盐进行单电子转移， 继而产生的硅基自由基和酰基盐自由基阴离子依次与烯烃偶联， 最终生成在β位有硅烷基的酮类化合物. 该方法具有良好的官能团耐受性、 温和的反应条件和广泛的底物适用范围.
传统的芬顿氧化法通过Fe²⁺催化H₂O₂生成羟基自由基(•OH), 能够高效降解水中抗生素类有机污染物, 但铁泥产生量大、 Fe²⁺再生困难及二次污染的问题限制了其广泛应用. 电芬顿技术结合电化学和芬顿氧化过程, 可以显著提升H₂O₂的活化效率. 使用钴基金属有机框架(Co-MOFs)作为电芬顿催化剂不但具有高的催化活性和稳定性, 而且可以避免铁泥的产生, 达到高效降解去除水中抗生素类有机污染物的目的. 本文在碳纤维电极上原位生长Co-MOFs纳米晶材料, 并以该复合材料为阴极, 铂片为阳极, 构建了非均相电芬顿体系. 通过调控纳米晶材料的制备方法、 配体类型、 配体和金属比例、 煅烧温度及氛围、 体系电压及H2O2添加量等条件, 探索出最佳制备条件: 在水热反应条件下, 对苯二甲酸和钴盐以摩尔比1∶1配位合成Co-MOFs, 并原位生长于碳纤维基底上, 在100 ℃空气氛围下煅烧活化. 通过优化反应体系, 确定了最佳反应条件: 电压为-0.8 V, H2O2添加量为60 μL, 最终90 min时四环素的降解率为91%.
烯草酮具有高效、 低毒、 杀草谱广、 施用期长以及对后茬作物安全等特点， 已成为环己烯酮类除草剂的代表性品种. 5-[2-(乙硫基)-丙基]-2-丙酰基-3-羟基-2-环己烯-1-酮(简称精三酮)作为烯草酮的关键中间体， 其传统间歇式合成工艺存在反应效率低、 能耗较大等问题. 本文基于微通道连续流技术， 开发了关键步骤的连续化合成工艺. 通过优化环合与水解步骤， 将反应时间从90 min缩短至4.8 min， 产物收率达65.2%， 纯度为95.2%. 该工艺显著提升了反应效率和产物质量， 为烯草酮的工业化生产提供了新方法.
通过重氮偶合反应合成了一种新型苯并噻唑偶氮苯类光致变色化合物(BTA), 并对其化学结构进行了表征. 利用吸收光谱、 荧光光谱、 红外光谱及理论模拟计算, 研究了BTA的光响应性能、 作用机理及其应用前景. 结果表明, 基于顺反异构转变机制, BTA溶液在紫外光照射下可迅速由黄色变为无色, 并伴随青色荧光的发射, 而在白光照射与60 ℃加热协同作用下, 其颜色和荧光可恢复至初始状态, 表现出优异的可逆双模式光致变色行为. 进一步将BTA与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)掺杂, 制备的薄膜实现了可擦写光信息存储. 本研究为双模式光致变色材料的设计及其在智能光电器件中的应用提供了新的思路和实验依据.
对3种结直肠癌细胞系(HCT116， LoVo及HT29)的野生株和Oxaliplatin/SN38耐药株的转录组和蛋白质组分别进行了检测， 通过分析野生株与耐药株基因表达的差异发现， 在Oxaliplatin耐药细胞系中， 3种细胞系的转录组响应较为一致； 但在SN38耐药细胞系中， HT29细胞系转录组响应模式与其它2个细胞系显著不同. 野生株和耐药株之间的蛋白质组比较分析显示， 发生变化的蛋白质与转录本有较大程度的重合； 与转录组数据不同的是， LoVo和HT29的蛋白质丰度受药物的影响较大， 但从差异蛋白质功能聚类来看， LoVo和HCT116呈现相似性. 比较分析结果还表明， Oxaliplatin在3个细胞系中引发的蛋白质丰度响应明显低于SN38造成的蛋白质丰度变化. 从野生型和耐药型结肠癌细胞系的转录组和蛋白质组的整合分析出发， 获得了新的候选耐药性相关蛋白. 本研究可能为结直肠癌耐药性机制研究奠定了实验基础， 提供了另一种启发性的思路.
以空心玻璃微球（HGM）为基体， 通过旋转包覆工艺和两步非均相沉淀法在其表面依次均匀包覆鸡蛋壳状TiO2与纳米针状ZnO， 构建了一种高反射低导热型核-壳-壳材料HGM@TiO2@ZnO. 研究结果表明， HGM@TiO2@ZnO具有的空心核结构减少了热量传递效率， 高、 低折射率双壳层结构对光产生了多级反射和散射， 且纳米针状ZnO之间形成了空腔结构， 进一步降低了HGM@TiO2@ZnO的导热系数， 实现了“反射-隔热”双重协同作用. HGM@TiO2@ZnO材料在可见-近红外（380~2500 nm）波段的太阳光平均反射率高达88.64%， 较HGM、 HGM@TiO2及物理共混材料（HGM&TiO2&ZnO）分别提升了25.6%， 6.2%和10.0%. 向丙烯酸树脂基体中加入体积分数40%的HGM@TiO2@ZnO时， 所得涂层的可见-近红外波段太阳光平均反射率高达72.86%， 导热系数低至0.08 W·m-1·K-1， 较添加相同体积分数HGM的丙烯酸树脂基涂层的反射率提升5.4%， 导热系数降低34%. 本文揭示了核-壳-壳层级结构对光热性能的协同调控机制， 为开发高效热反射隔热功能涂料提供了理论支撑与材料基础.
过渡金属硫化物具有可媲美贵金属基催化剂的性能和价格低廉的优势, 但较差的本征活性阻碍了其大规模应用. 本文以NiCo ZIF-67为前驱体, 通过柯肯达尔效应驱动硫诱导形成具有空心结构的Ni0.3Co2.7S/MoS2花状复合催化剂. 复合催化剂的空心框架通过有效锚定MoS2纳米片协同增强循环稳定性, 同时其扩大的层间距可促进电解质充分渗透并优化电荷传输路径. Ni0.3Co2.7S/MoS2花状复合催化剂展现出优异的电催化析氢性能, 在10 mA/cm2电流密度下过电势仅为150 mV, 且通过恒电流稳定性测试(20 mA/cm2持续70 h)和2000次循环伏安测试后, 过电势仅衰减7 mV, 凸显其高活性和长效稳定性. 本研究为设计高效稳定的TMS电解水催化剂提供了新思路, 对推进绿氢技术的发展具有重要科学价值.
为解决碱土铝酸锶(SrAl2O4)易水解而导致晶体结构破坏的难题， 以乙二醇作为非水反应介质， 采用液相沉积法对碱土铝酸锶长余辉发光粉进行SiO2层包覆. 该反应在无水环境中进行， 从源头上避免了包覆过程中SrAl2O4水解副反应的发生. 通过系统的工艺优化研究确定了最佳包覆条件： 反应溶液pH=11.0、 反应温度为80.0 ℃、 反应时间为2.0 h及Na2SiO3质量为碱土铝酸锶的6.0%. 在此条件下， 在碱土铝酸锶表面构筑了厚度为60 nm的致密SiO2包覆层. 透射电子显微镜和X射线衍射等研究结果表明， SiO2包覆层结构完整均匀， 且未改变碱土铝酸锶的晶体结构. 荧光光谱仪及耐水解性能测试结果表明， 经包覆处理的碱土铝酸锶材料在发光强度仅降低9.0%的前提下， 耐水性显著提升， 经6 h水洗后仍保持良好的发光强度. 热重分析结果表明， 核壳复合物经800 ℃高温处理后质量保留率达93.7%. 本文研究结果为碱土铝酸锶长余辉发光粉改性， 特别是无水环境中壳层的包覆提供了新方法， 并为其在消防领域的应用创造了条件.
表面等离激元器件的光场束缚能力和光与物质的相互作用可有效突破衍射极限制约, 在纳米光子学与光电器件集成方面展现出巨大潜力. 基于化学合成的贵金属纳米颗粒具备亚波长尺寸特征与优异的等离激元性能, 是构筑高性能表面等离激元器件的理想材料. 为了获得高性能表面等离激元器件, 高通量、 低成本且结构可控的自组装策略是关键.本综述聚焦于以DNA介导组装为代表的组装方法在构造强耦合、 非线性及低损耗的新型等离激元器件中的应用. 以表面等离激元中的关键物理过程为基础, 重点分析了DNA分子的结构精度与可编程特性对光物理过程的赋能作用, 旨在推动从生物高分子到新型纳米光学器件的精确构筑的新范式.最后, 总结了当前自组装光学器件在跨尺度制造、 结构缺陷与损耗调控等方面面临的关键挑战, 并在此基础上提出了未来的重点探索方向和可行的解决方案. DNA介导组装在高性能、 多功能等离激元结构和器件方面展现出广阔前景, 有望在光通信、 量子信息、 人工智能及疾病检测等领域实现重要应用.
