高等学校化学学报

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1. 高等学校化学学报2023年第44卷第6期封面和目次

高等学校化学学报 2023, 44 (6): 1-6.

摘要（158）

PDF（pc）（53746KB）（1860）

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2. 可见光促进二氧化碳参与的羧基化反应

张振, 邓煜, 张琴芳, 余达刚

高等学校化学学报 2022, 43 (7): 20220255-. DOI: 10.7503/cjcu20220255

摘要（1431）

HTML （79）

PDF（pc）（11197KB）（988）

二氧化碳是众所周知的温室气体, 也是重要的C1资源, 利用二氧化碳合成高附加值化合物具有重要意义. 其中, 羧酸类化合物广泛存在于天然产物、药物、日化品及工业原料中, 是一类非常重要的化合物. 因此, 利用二氧化碳合成羧酸类化合物是一个重要的研究方向; 另一方面, 由于二氧化碳反应活性低, 其转化通常需要高温等苛刻条件. 为解决该问题, 人们利用可见光作为能量来源, 可以在温和条件下实现二氧化碳的高效转化. 鉴于该方向近年来的蓬勃发展, 本文主要对可见光促进二氧化碳参与的羧基化反应进行介绍和总结, 按烯烃、炔烃、醛酮、亚胺和(类)卤代物等重要的化工原料分类阐述, 并将各个反应的特点和机理将作为阐述的重点. 本文也对该领域的未来发展方向进行了展望, 希望为该领域的进一步发展提供参考.

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3. 金属-有机框架衍生中空超级结构的研究进展: 合成与应用

邹莹莹, 张超琪, 袁玲, 刘超, 余承忠

高等学校化学学报 2023, 44 (1): 20220613-. DOI: 10.7503/cjcu20220613

摘要（385）

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PDF（pc）（27446KB）（975）

金属-有机框架(MOF)衍生功能材料的合理设计对于其应用具有重要意义. 以简单MOF衍生物为基本单元组装成中空超级结构(HSSs)是提升材料性能的有效策略. 目前关于MOF衍生物的综合评述已有诸多报道, 然而鲜少针对HSSs的构筑和应用. 本文系统总结了MOF衍生HSSs相关研究的最新进展. 首先, 根据结构差异将MOF衍生HSSs分为5种类型; 其次, 总结了由MOF衍生物构建HSSs的策略, 着重阐述如何设计MOF前驱体和选择转化条件; 随后, 展示了MOF衍生HSSs在能源和催化相关领域的一些应用；最后, 提出了MOF衍生HSSs研究领域所面临的挑战和机遇, 旨在为MOF衍生材料的结构设计和性能强化提供一些思路.

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4. 单原子催化剂在电催化还原CO₂领域的应用

金湘元, 张礼兵, 孙晓甫, 韩布兴

高等学校化学学报 2022, 43 (5): 20220035-. DOI: 10.7503/cjcu20220035

摘要（974）

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PDF（pc）（13736KB）（889）

温和条件下以CO₂为原料制备高附加值化学品, 是CO₂资源化利用的重要方法, 在众多CO₂转化方法中, 电催化CO₂还原(e-CO₂RR)具有绿色、清洁及条件可控等优势, 可以促进碳中和, 实现可持续发展. 然而, 由于其缓慢的动力学和较低催化剂活性, CO₂电催化还原仍然存在低选择性, 低电流密度的问题. 单原子催化剂具有最大的原子利用率和明确定义的催化活性位点, 同时因其良好的配位结构和独特的电子结构极大地促进了CO₂电催化还原的动力学过程, 是CO₂电还原领域极具发展潜力的催化材料. 本文讨论了过渡金属和主族金属基单原子催化剂用于电催化CO₂还原的研究进展, 系统总结了杂原子配位, 双/单原子位点, 金属-载体相互作用, 空间限域和分子桥联等策略调控单原子的微环境进而优化催化的性能, 揭示了单原子催化剂在 e-CO₂RR领域内的突出优势和广阔的应用前景. 最后, 分析了单原子催化剂在CO₂电催化转化过程中面临的挑战, 并对其未来进行了展望.

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5. 二氧化碳加氢制甲醇多相催化剂研究进展

周紫璇, 杨海艳, 孙予罕, 高鹏

高等学校化学学报 2022, 43 (7): 20220235-. DOI: 10.7503/cjcu20220235

摘要（932）

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PDF（pc）（12477KB）（857）

化石燃料的利用为人类社会带来了前所未有的繁荣和发展. 然而, 化石燃料燃烧引起的过量的二氧化碳(CO₂)排放导致全球气候变化和海洋酸化; 而且作为一种有限的资源, 化石燃料的消耗将迫使人们寻找其它碳源以维持可持续的发展. 利用可再生能源获取电能分解水制得的绿色氢气(H₂)与捕集后的CO₂反应制成甲醇, 不仅能有效利用工业废气中多余的CO₂, 还能获取清洁、可再生的甲醇化学品, 该过程的技术核心是开发高效稳定的CO₂加氢制甲醇催化剂. 本文综合评述了现有研究关注较多的多相催化CO₂加氢制甲醇催化剂的反应机理和构效关系, 总结了目前多相催化CO₂加氢制甲醇催化剂(Cu基催化剂、贵金属与双金属催化剂、氧化物催化剂以及其它新型催化剂)的设计与合成方面的研究进展, 最后对该领域所面临的机遇和挑战进行了展望.

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6. 水凝胶基仿生离子通道及其智能离子传输

陈伟鹏, 孔祥玉, 闻利平

高等学校化学学报 2023, 44 (6): 20220772-. DOI: 10.7503/cjcu20220772

摘要（585）

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PDF（pc）（14959KB）（776）

离子可控传输是维持众多正常生理活动的重要基础, 而实现可控离子传输的关键是生命体系中的各类蛋白质离子通道. 受此启发, 科研工作者开发了一系列仿生智能离子通道, 实现了类似生命体中的可控离子传输. 其中, 基于水凝胶体系的离子通道由于其空间荷电性和三维互通特性, 展现出高离子选择性和高离子通量的优点. 同时, 水凝胶基离子通道的生物相容性、可形变特性及稳定的离子储存特性, 使其成为智能离子传输领域的研究热点之一, 该类材料已被广泛应用于离子-电子电路、医疗健康、能源转化与存储以及资源与环境等领域. 本文主要从水凝胶基智能离子通道的构筑方法出发, 阐述了凝胶内部离子传输机制, 并对其在各领域的应用进行了总结, 最后对目前水凝胶基离子通道存在的问题及未来发展趋势进行了展望.

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7. 有机太阳能电池专刊

李永舫, 陈红征, 朱晓张, 何凤

高等学校化学学报 2023, 44 (9): 1-4.

摘要（258）

PDF（pc）（1427KB）（710）

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8. 二氧化碳电还原制草酸研究进展

宋德文, 汪明旺, 王亚旎, 焦振梅, 宁汇, 吴明铂

高等学校化学学报 2022, 43 (7): 20220248-. DOI: 10.7503/cjcu20220248

摘要（824）

HTML （54）

PDF（pc）（4807KB）（707）

近年来, 二氧化碳过量排放所引发的全球变暖等气候问题引起了全世界的广泛关注, 碳减排已成为人类社会可持续发展面临的共同挑战. 利用电化学方法将二氧化碳转化为高附加值化学品是实现碳减排和二氧化碳高附加值利用的理想途径之一, 但仍面临能耗高、二氧化碳转化率低、产物选择性差和难分离等问题. 本文以电还原二氧化碳制草酸为例, 从反应机理、催化剂、电解液、催化电极及反应器等方面介绍该反应的研究进展, 对当前二氧化碳电还原制草酸存在的关键问题进行了分析, 并对其未来研究方向进行了展望.

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9. 高等学校化学学报2023年第44卷第9期封面和目次

高等学校化学学报 2023, 44 (9): 1-6.

摘要（2）

PDF（pc）（18959KB）（705）

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10. 有序介孔材料: 历史、现状与发展趋势

郭程, 张威, 唐云

高等学校化学学报 2022, 43 (8): 20220167-. DOI: 10.7503/cjcu20220167

摘要（866）

HTML （44）

PDF（pc）（21747KB）（683）

有序介孔材料是指孔径在2~50 nm之间的多孔材料, 是一类具有均匀孔径、高有序度纳米孔道和高比表面积的新材料. 在过去30年里, 有序介孔材料的研究取得了长足的进步, 在可控合成、结构设计和调控及功能化等方面形成了系统的理论. 同时, 其应用领域也不断被拓展, 包括能源存储与转化、催化、生物医药和传感等方面. 本文首先回顾了有序介孔材料的发展历史, 简要介绍发展过程中“里程碑式”的研究工作；然后根据构效关系总结了其在不同领域应用的最新进展；最后讨论了有序介孔材料领域进一步发展所面临的挑战与机遇, 并对未来前景进行了展望.

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11. DNA银纳米簇在功能核酸荧光生物传感器中的应用

王君旸, 刘争, 张茜, 孙春燕, 李红霞

高等学校化学学报 2022, 43 (6): 20220010-. DOI: 10.7503/cjcu20220010

摘要（669）

HTML （412）

PDF（pc）（10068KB）（580）

DNA银纳米簇(DNA-AgNCs)是以DNA为模板, 通过碱基杂环上的N原子与Ag⁺结合, 用NaBH₄将Ag⁺还原得到的具有荧光性质的新兴纳米探针. 由于DNA-AgNCs具有合成方法简单、生物相容性好和荧光发射波长可调等优点, 使其在分析检测等领域具有广泛的应用. 本文对DNA-AgNCs的合成和荧光性质两个方面进行了综述, 分类总结了以DNA-AgNCs为无标记荧光探针在功能核酸荧光生物传感器方面的应用, 对其不足与应用潜力进行展望, 以期为未来的研究与应用提供借鉴.

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12. 单原子催化剂在锂硫电池中的研究进展

尹肖菊, 孙逊, 赵程浩, 姜波, 赵晨阳, 张乃庆

高等学校化学学报 2022, 43 (5): 20220076-. DOI: 10.7503/cjcu20220076

摘要（618）

HTML （26）

PDF（pc）（26445KB）（560）

锂硫电池由于具有能量密度高、成本低等突出特点, 已经成为下一代高能量密度电化学储能体系的重要发展方向之一. 但锂硫电池的发展仍然存在硫利用率低、循环寿命短及倍率性能差等亟待解决的关键问题. 单原子催化剂具有高的原子利用率和原子级尺度的结构可调变性等突出特点, 在锂硫电池研究领域受到了广泛的关注. 本文从正极、负极、隔膜/中间层3个方面总结了单原子催化剂在锂硫电池中的最新研究进展. 最后, 还对单原子催化剂在锂硫电池中未来的研究发展方向以及需解决的关键科学和技术问题进行了展望, 以期推动单原子催化材料在锂硫电池中的进一步广泛应用.

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13. 高等学校化学学报2023年第44卷第10期封面和目次

高等学校化学学报 2023, 44 (10): 1-6.

摘要（208）

PDF（pc）（23330KB）（555）

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14. 单原子催化的关键进展与未来挑战

庄嘉豪, 王定胜

高等学校化学学报 2022, 43 (5): 20220043-. DOI: 10.7503/cjcu20220043

摘要（1524）

HTML （75）

PDF（pc）（30735KB）（549）

单原子催化剂(SACs)兼具均相与多相催化剂的双重优势, 表现出最大化的原子利用率、超高的本征活性与选择性以及易与产物分离的特点, 受到人们的广泛关注. 然而, 由于单个原子较高的表面能以及不稳定性, 设计与制备单原子催化剂仍是一大挑战. 本文综合评述了近年来单原子催化剂的稳定化策略、高载量催化剂的制备方法以及批量制备技术等方面的关键研究进展, 并简要分析了单原子催化剂未来发展所面临的问题与挑战, 最后对单原子催化的发展方向进行了展望.

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15. 高等学校化学学报2022年第43卷第11期封面和目次

高等学校化学学报 2022, 43 (11): 1-8.

摘要（199）

PDF（pc）（35345KB）（532）

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16. 静电纺丝中空纳米纤维在催化领域的应用

李怀科, 岳贵初, 谢海韵, 刘静, 高松伟, 侯兰兰, 李帅, 苗贝贝, 王女, 白杰, 崔志民, 赵勇

高等学校化学学报 2023, 44 (1): 20220625-. DOI: 10.7503/cjcu20220625

摘要（280）

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PDF（pc）（23799KB）（520）

更大的比表面积、更丰富的界面组成及更高效的传质路径是构筑多元催化体系, 实现催化剂效率提升的关键. 中空纳米纤维具有的多元空腔结构赋予其比表面积和界面组成上广阔的调变空间, 使其成为制备高效异相催化剂的理想平台. 静电纺丝技术的发展为中空纳米纤维的可控制备提供了更简易高效的方法, 促进了中空纳米纤维的结构创新和应用扩展. 本文从构筑策略、结构特点及结构与性能的对应关系3个角度总结了基于静电纺丝法制备的不同组成和形态的中空纳米纤维材料在催化领域(包括光催化、电催化、热催化)应用中的独特优势. 首先展示了创新的静电纺丝方法结合后续工艺制备的中空纳米纤维的不同结构形态, 然后梳理了基于中空纳米纤维构筑高效催化剂的研究进展, 最后展望了中空纳米纤维在催化领域应用的未来发展趋势, 以期为高效异相催化剂的设计提供有益的参考.

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17. 单原子材料类酶催化及生物医学应用研究进展

沙蒙, 许维庆, 吴志超, 顾文玲, 朱成周

高等学校化学学报 2022, 43 (5): 20220077-. DOI: 10.7503/cjcu20220077

摘要（685）

HTML （28）

PDF（pc）（14879KB）（499）

纳米酶因其经济、稳定、性质可调和可循环利用等诸多优势, 成功地克服了天然酶在实际应用中的不足. 单原子材料的出现使得对纳米酶的研究迈入原子水平, 其较高的原子利用率、独特的配位环境和较强的金属-载体相互作用为揭示纳米酶构效关系及调控类酶活性提供了可能. 本文总结了近年来单原子材料类酶催化的研究进展, 重点讨论了单原子材料类酶活性的调控策略和催化机理, 概述了单原子类酶材料在癌症治疗、抗氧化治疗、抗菌以及生物传感等方面的应用, 并对单原子类酶材料的发展前景进行了展望.

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18. 可见光驱动丰产金属卟啉类配合物催化的二氧化碳选择性还原反应

邱丽琪, 姚向阳, 何良年

高等学校化学学报 2022, 43 (7): 20220064-. DOI: 10.7503/cjcu20220064

摘要（651）

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PDF（pc）（8391KB）（496）

随着能源短缺和环境问题日益突出, 寻找清洁和可再生能源来替代化石燃料是本世纪科学家面临的最紧迫的任务之一. 为了实现我国“双碳”战略目标, 利用太阳能将二氧化碳(CO₂)转化为清洁燃料和化学品是实现社会可持续发展的途径之一. 催化剂是CO₂光还原技术的核心组成部分, 其可以吸附气态CO₂分子, 在可见光照射下将CO₂还原为一氧化碳(CO)、甲酸(HCOOH)、甲醇(CH₃OH)或甲烷(CH₄)等能源小分子. 目前, 新型CO₂还原光催化体系的开发取得了很好的进展. 本文综合评述了近年来均相及非均相丰产金属卟啉类催化剂在光催化CO₂还原中的研究进展, 并对在金属卟啉均相催化剂作用下， CO₂光还原为CO或CH₄的反应机理分别进行了介绍, 还讨论了金属卟啉基多孔有机聚合物与卟啉有机金属框架在光催化CO₂方面的重要应用. 最后, 对可见光驱动卟啉类金属配合物催化的CO₂还原的发展前景进行了展望.

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19. 单原子掺杂二硫化钼析氢催化的进展和展望

林高鑫, 王家成

高等学校化学学报 2022, 43 (9): 20220321-. DOI: 10.7503/cjcu20220321

摘要（502）

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层状二硫化钼由于具有独特的物理化学特性, 在电化学制氢领域受到广泛关注. 二硫化钼的氢惰性表面导致其在酸性和碱性电解液中的析氢活性都比铂差. 将单原子锚定在二硫化钼中能够有效活化惰性的基面，促使其成为先进的析氢电催化剂. 本文从单原子掺杂的二硫化钼的结构出发, 探讨了单原子在提升活性方面的具体机制, 总结了关于单原子掺杂的二硫化钼的制备方法、表征手段和最新的研究进展, 以及单原子掺杂所产生的缺陷对于活性提升的重要作用. 最后, 基于单原子掺杂二硫化钼在析氢反应中的最新进展, 总结了该领域中相关催化剂的设计思想和主要挑战.

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20. 单原子催化剂在光催化二氧化碳还原中的研究进展

陶雨, 欧鸿辉, 雷永鹏, 熊禹

高等学校化学学报 2022, 43 (5): 20220143-. DOI: 10.7503/cjcu20220143

摘要（970）

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通过光催化技术将二氧化碳转化成增值的含碳化学品或燃料是解决能源危机和温室效应的一种可持续性方法. 开发高效、廉价及高稳定性的光催化剂是提高光催化二氧化碳还原(CO₂RR)效率所面临的一大挑战. 单原子催化剂由于具有原子利用率高及电子环境可调等特性而在催化领域被广泛研究. 在光催化二氧化碳还原中, 金属单原子的加入不仅可调节光催化剂的能带结构及吸光性能等物理性质, 还可以有效提高其光生电荷转移效率, 并为研究光催化反应机理提供理想的平台. 近年来, 单原子光催化剂在二氧化碳还原领域的研究发展迅速. 本文综合评述了单原子催化剂在光还原二氧化碳反应中的研究进展, 介绍了不同载体的单原子催化剂的典型研究成果, 并展望了未来的研究趋势.

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