金属氰胺化合物的结构、合成及电化学储能应用

金属氰胺化合物M_x(NCN)_y作为类氧硫族化合物, 是一类新兴的无机功能材料。准线性[NCN]^2-阴离子赋予其空旷和具有孔道的晶体结构、独特的电子结构和新奇的物化性质, 金属氰胺化合物在固态发光、光/电催化及电化学储能等诸多领域展现出应用前景, 近年来逐渐成为研究热点。本文简要回顾了金属氰胺化合物的研究历史, 概述了金属氰胺化合物的晶体结构及物化性质, 总结了常见合成方法及策略, 探讨了金属氰胺化合物在电化学储能领域的应用, 重点论述了其作为锂钠离子电池新型负极材料的电化学性能及存储机制。     

笼型倍半硅氧烷(POSS)合成的研究进展

笼型倍半硅氧烷(POSS)是一类引人注目的新型纳米材料。POSS独特的有机无机杂化结构赋予其许多优异的性能,如高的耐热性、力学性能、良好的介电性能及光学性能等,展示出广泛的应用前景。文中首先介绍了POSS的结构和性能特点,然后详细综述了笼型倍半硅氧烷(POSS)合成方面的研究进展,将笼型倍半硅氧烷的合成方法分成三官能团硅烷的水解缩聚反应法、顶端-带帽法、硅氢化反应法、侧基转化法和POSS的结构重排法等5种合成方法。     

分子内杂化纳米结构体多面体低聚倍半硅氧烷研究进展

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是基于化学键合作用形成的分子内杂化体系,其改性后的材料是一类具有广泛潜在应用价值的新型有机-无机杂化材料。文中介绍了多面体低聚倍半硅氧烷单体的结构、性能、单体及其衍生物的合成,以及其改性聚合物材料在航空、航天、卫生、电子等高科技领域内的应用前景。针对国内的研究现状,指出低聚倍半硅氧烷-聚合物杂化体系研究所存在的问题。     

杂化笼形聚倍半硅氧烷的结构性能与应用

笼形倍半硅氧烷是一类新型高性能的多面体有机／无机分子复合物。本文从笼型倍半硅氧烷的结构特点,合成方法及主要性能方面出发,对笼型倍半硅氧烷的有机／无机杂化改性进行了综合性描述,介绍了它们的发展趋势。     

耐高温有机/无机杂化聚酰亚胺基体树脂

热固性聚酰亚胺树脂基复合材料已在航空航天领域得到了广泛的应用,然而随着航空航天技术的发展,传统有机聚酰亚胺基体树脂的耐温等级逐渐不足以达到飞行器的设计和应用需求,发展新型耐高温有机/无机杂化聚酰亚胺树脂成为国内外研究重点。本文总结了近年来国内外有机/无机杂化聚酰亚胺基体树脂的发展现状,重点从合成方法、结构设计与性能调控、固化过程和高温降解行为等方面对含笼状倍半硅氧烷聚酰亚胺、含碳硼烷聚酰亚胺和含硅氧烷聚酰亚胺的特点和耐热机制进行了介绍,并对有机/无机杂化聚酰亚胺树脂未来发展面临的挑战与机遇进行了讨论分析。     

新型功能性层状材料的合成及应用

无机层状化合物是一类具有规整层状结构的化合物,其层板上骨架阳离子的可替代性以及层间离子的可交换性引起了研究者的广泛兴趣.通过调变层板骨架阳离子、表面负载活性物种、层间柱撑无机或有机基团合成了各种新型功能性层状材料,并在酸碱催化、光催化、环保以及医药等领域有着广泛的应用.详细介绍了近年来新型层状化合物的合成及应用进展.     

高密度无机功能材料芯片快速表征技术的发展

集成组合技术是近几年发展起来的一种快速发现和优比新型功能材料的方法,其发现和优化新型功能材料的效率比传统方法高出数百倍,甚至上千倍或更高,但是要充分发挥其在无机功能材料研究领域的优势,必须解决三个问题,(ｉ)材料芯片的设计;(ｉｉ)材料芯片的高速并行合成;(ｉｉｉ)材料芯片的快速表征．其中材料芯片的快速表征技术又是关键之关键,它制约着整个研究工作的开展,如果能高速设计、合成材料芯片却不能快速地来表征它,那么高速合成将失去其快速发现和优化新型功能材料的意义,因此,开发适用于高密度材料芯片性能和结构的快速表征技术有着非常重大的意义．本文综述了近几年无机功能材料芯片的几种快速表征技术:光致发光性能检测、电光/磁光性能检测、微波性能检测以及结构表证技术等,并简述了它们的工作原理及仪器设备情况．     

共价有机聚合物的合成及在燃料电池阴极氧还原反应中的应用

共价有机聚合物(Covalent Organic Polymers,COPs)是一类通过共价键将不同几何构型和长度的有机配体组装成多维度多功能的高水热稳定性的有机多孔材料,具有高比表面积、孔道尺寸可控及结构多样的特性,在能源的转化和储存领域应用前景广阔。围绕COP材料在燃料电池阴极氧还原催化领域中的应用,重点总结了二维、三维及功能化COP材料的合成策略与方法,及几类代表性前驱体(卟啉类、三嗪类、聚苯胺类以及复合类)在氧还原电催化中的调控与性能研究。COP材料的定向裁剪和功能化,可为高效氧还原催化材料的制备提供便捷、丰富、可控的新型合成平台,推动燃料电池新型催化剂的研发,为突破燃料电池工业应用提供新方案。     

POSS/聚合物杂化材料应用的研究进展

笼型倍半硅氧烷(POSS)/聚合物有机无机杂化材料是近年来材料科学领域的一个研究热点。POSS/聚合物杂化材料在很多领域都呈现出了巨大的应用前景,如高温绝缘材料、低介电常数材料、传感器、光学元件材料、催化剂载体等。文中综述了其在航空航天、耐热阻燃、高性能介电材料、多孔功能材料、催化剂、陶瓷前驱体、纳米复合材料和生物齿科材料等方面应用的研究进展。最后,笔者指出目前制约POSS/聚合物杂化材料深入研究和广泛应用的关键原因是POSS化合物的合成。     

宁波材料所在金属有机框架膜研究方面取得新进展

正金属有机框架化合物(MOF)是近年来发展起来的一类由无机金属中心与有机官能团通过共价键或离子键相互联接、共同构筑的具有规整孔道结构的新型多孔晶体材料,在气体吸附和储存、分离、催化、光电、传感等领域具有广泛的应用前景。其中沸石咪唑类金属有机框架化合物(ZIF)由于其均匀规整孔道结构和较高热稳定性,沸石咪唑类金属有机框架膜的合成和应用研究最近引起人们的极大兴趣,逐渐成为气体分离膜的研究热点。但由于沸石咪唑类金属有机框架膜通常     

仿生有序结构羟基磷灰石研究进展

羟基磷灰石(hydroxyapatite,HAP)与人体硬组织主要无机组分具有相同的化学组成,因而被认为具备良好的生物相容性、可降解性和生物活性,并已在生物医学领域得到广泛应用。迄今为止,形态丰富的HAP纳米材料及其合成方法已经被报道出来,但是具有仿生有序结构的HAP材料及其制备方法仍然是相关领域最具挑战性的方向。在包括牙釉质、皮质骨和松质骨在内的硬组织中,纳米尺度的HAP通常会按照人体受力分布情况呈可控有序结构排列。因此,通过仿生天然硬组织微结构实现HAP的可控有序组装,有望进一步提升传统HAP基生物材料的力学和生物学性能。近年来,包括氧化铝模板法、有机溶剂/小分子调控法、磷酸氢钙相转化法、高分子/蛋白分子诱导矿化法、冷冻铸造等在内的HAP有序结构制备方法已经被发展出来,并实现了在纳米、微米等尺度上有序结构的制备。最近,作者课题组报道了HAP纳米线的扩大化溶剂热制备方法,并进一步提出了适用于控制HAP纳米线有序排列的表面小分子介导的液相自组装策略,获得了尺寸和方向均可控的宏观尺度HAP纳米线仿生有序结构。相比于传统无序结构HAP基生物材料,具有仿生有序结构的HAP表现出了良好的力学和生物学性能,对新型无机生物材料的设计、制备及其生物医学应用研究具有重要的指导意义。综述了仿生有序结构HAP的研究进展,包括其结构组成、合成方法及调控机制,最后总结了仿生有序结构HAP研究领域当前面临的挑战以及未来的发展前景。     

含硅有机/无机纳米杂化材料

综述了由有机硅氧烷制备有机/无机材料的sol gel方法,介绍了由此得到的杂化材料在光电材料、高性能陶瓷和聚合物以及其它功能性材料等方面的应用,并对新的sol gel原料作了展望。     

生物矿化在仿生材料领域的研究进展

生物矿化重要的特征之一是无机矿物在细胞分泌的有机基质调节下成核和生长,最终形成具有特殊组装方式和多级结构特点的生物矿化材料,如骨、牙和贝壳等。仿生合成是近年来受生物矿化原理启示而发展起来的一个崭新领域,其合成过程具有高效、有序及自动化等特点。仿生合成材料是具有特殊性能的新型材料,有着潜在的广阔应用前景。综述了近年来在仿骨、仿牙和仿贝壳珍珠层等仿生材料、晶体工程、涂层及在防治病理矿化疾病等方面的研究进展。     

Organic ferroelectrics

Ferroelectricity results from one of the most representative phase transitions in solids, and is widely used for technical applications. However, observations of ferroelectricity in organic solids have until recently been limited to well-known polymer ferroelectrics and only a few low-molecular-mass compounds. Whereas the traditional use of dipolar molecules has hardly succeeded in producing ferroelectricity in general, here we review advances in the synthesis of new organic materials with promising ferroelectric properties near room temperature, using design principles in analogy to inorganic compounds. These materials are based on non-covalent molecules formed by two or more components, in which ferroelectricity arises either from molecular displacements or from the collective transfer of electrons or protons. The principle of using multi-component molecular compounds leads to a much broader design flexibility and may therefore facilitate the development of future functional organics.     

Optical Properties of Functional Hybrid Organic–Inorganic Nanocomposites

Functional hybrids are nanocomposite materials lying at the interface of organic and inorganic realms, whose high versatility offers a wide range of possibilities to elaborate tailor‐made materials in terms of chemical and physical properties. Because they present several advantages for designing materials for optical applications (versatile and relatively facile chemistry, easy shaping and patterning, materials having good mechanical integrity and excellent optical quality), numerous silica or/and siloxane based hybrid organic–inorganic materials have been developed in the past few years. The most striking examples of functional hybrids exhibiting emission properties (solid‐state dye lasers, rare‐earth doped hybrids, electroluminescent devices), absorption properties (photochromic), nonlinear optical (NLO) properties (second‐order NLO properties, photochemical hole burning (PHB), photorefractivity), and sensing are summarized in this review.     

细菌纤维素抗菌复合材料的制备和应用

目的 综述细菌纤维素抗菌复合材料在国内外的研究和应用现状,以制备具有优异抗菌性能的细菌纤维素复合材料.方法 总结细菌纤维素抗菌复合材料的抗菌性及其最新合成方式,包括与无机抗菌剂、有机抗菌剂结合或添加抗生素等方式合成细菌纤维素抗菌复合材料,并进一步阐述细菌纤维素抗菌复合材料的应用领域.结论 细菌纤维素复合材料的抗菌性能优异,在医学、食品包装和净水等领域都有较大的应用潜力,有待进一步系统研究.     

自感型功能结构研究前沿与展望

目的 对自感型功能结构的研究进展进行归纳和分析,并对其发展前景进行展望。方法 定义自感型功能结构的概念,分析自感型功能结构的设计流程,揭示自感型功能结构的内涵,并从敏感材料、制造方法、响应激励3个视角对自感型功能结构设计的研究进展进行分类,证明其可以通过元胞性能设计、基元构型制造和序构综合调控的设计方法进行制备并应用于实际场景中,实现结构—功能的一体化。结果归纳了自感型功能结构的设计与制造研究进展,总结了自感型功能结构的重点技术和在不同领域的突出性成果,结合自感型功能结构的概念内涵,对其在机械、材料、生物等领域的应用进行了展望。结论自感型功能结构可以对本体和环境的变化进行感知,按照设计好的特定方式发生功能或性能的变化,具有结构构型高效、感知对象多样、感知元件集成等特点,在相关领域中具有广阔的应用前景。     

Data mining and accelerated electronic structure theory as a tool in the search for new functional materials

A highly accelerated electronic structure implementation and data mining algorithms have been combined with structural data from the inorganic crystal structure database to generate materials properties for about 22,000 inorganic compounds. It is shown how data mining algorithms employed on the database can identify new functional materials with desired materials properties, resulting in a prediction of 136 novel materials with potential for use as detector materials for ionizing radiation. The methodology behind the automatized ab initio approach is presented, results are tabulated and a version of the complete database is made available at the internet web site <http://gurka.fysik.uu.se/ESP/> (Ref. [1]).