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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
光催化水分解制氢和电催化水分解制氢是未来绿氢经济的关键技术, 但低成本、 高效且稳定的催化剂的开发仍是亟待解决的核心问题. 单原子催化剂凭借独特的电子结构和极致的原子利用率, 在催化领域展现出了巨大应用潜力. 金属有机框架材料(MOFs)具备超高比表面积、 可调变的孔隙结构及丰富的活性位点等特点, 是理想的单原子(SACs)锚定载体; 而其独特的热解特性, 又可作为SACs构筑前驱体. MOFs与单原子的复合体系(MOF-SACs)充分利用两者的协同效应, 能够显著提升催化制氢活性. 本文综合评述了近年来此类复合催化剂在光催化/电催化水分解领域的应用和研究进展, 总结了复合材料提升催化活性的策略和方法, 并对MOF-SACs催化剂的未来发展方向和研究热点进行了展望.
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.
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.
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.
以尖晶石型Co3O4为基体材料， 通过Zn2+和Al3+的选择性掺杂调控其活性位点的分布， 制备了仅保留单一Co3+（八面体位点）或Co2+（四面体位点）的ZnCo2O4和CoAl2O4模型催化剂. 通过X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)等表征手段证实了掺杂离子对晶体结构的精确调控， 其中， Zn2+选择性占据四面体位点， 而Al3+优先取代八面体位点的Co3+， 从而分别实现了对Co3+和Co2+活性位点的单独研究. 在碱性介质氧还原反应（ORR）测试中， 半电池测试结果表明， 不同活性位点表现出显著的电催化性能差异. Co3O4展现出最优异的ORR活性， 而ZnCo2O4（仅含Co3+位点）的催化性能明显优于CoAl2O4（仅含Co2+位点）， Co3O4的半波电位比ZnCo2O4高出50 mV， 而ZnCo2O4的半波电位比CoAl2O4高出120 mV， 表明八面体配位的Co3+在ORR过程中起主导作用. 原位傅里叶变换红外光谱分析结果表明， ZnCo2O4表面在反应过程中检测到明显的*O2-和*O2中间物种吸附信号， 而CoAl2O4仅表现出微弱的含氧物种吸附峰， 证实Co3+位点对关键氧中间体的吸附能力显著强于Co2+位点.
对DNA置换反应的输入单链引入多种不同类型的自身互补结构, 以改变其自由能及构象, 探究了不 同结构对链置换反应速率的影响. 研究发现, 链置换反应速率随互补结构长度的增加而减慢. 这一现象在立足点区域设计互补结构的效果比干区形成互补结构更为明显. 在链置换反应的输入链中引入二级结构, 对DNA链置换反应速率产生不同程度的降低, 甚至阻止反应进行. 最后, 阐释了二级结构影响链置换反应速率的机制, 为扩宽DNA链置换反应的时域调控能力, 并提升其DNA分子计算、 生物传感等领域的应用提供了 新思路.
