共价有机骨架化合物的制备与应用研究进展

共价有机骨架化合物（COFs）是一种由有机单体通过共价键连接形成的、具有周期性网络结构的新型多孔结晶聚合物。共价有机骨架材料具有孔道规则、重量密度低、稳定性能良好以及较大的比表面积等优势,COFs已在气体存储、光电、催化、储能等方面有着广泛的应用。该文主要综述了COFs材料的特点以及它在气体储存与分离、光电、吸附等领域的应用,并与金属有机骨架材料进行了对比,总结了COFs材料的发展现状和存在的问题,并对这种材料的功能和应用范围的拓展进一步做了展望。     

共价有机骨架材料的制备及在环境领域的应用

共价有机框架(Covalent organic frameworks,COFs)材料是一类多孔的,由共价有机结构块组成的有机高分子材料。由于COFs材料优良的性能使其在环境领域具有广泛的应用。本文对COFs材料的合成、修饰以及COFs材料及其衍生物在环境修复领域的应用进行了总结,并针对目前COFs材料在环境修复领域的研究存在的问题及未来的研究方向进行了讨论和展望。     

多级孔COFs材料的设计、合成及应用

共价有机框架（covalent organic frameworks,COFs）是一类通过共价键连接有机构筑单元设计组装而成的具有周期性二维（2D）或三维（3D）网状结构的多孔有机聚合物,具有高比表面积、低密度、高度有序的周期性结构和易于功能化等特点。与单一孔COFs相比,多级孔COFs具有分级的孔道结构、不同的孔环境、极易接近的活性位、优异的传质和扩散性能,在气体分离和储存、环境治理、光电、生物医药、催化等领域具有更为广阔的应用前景。但由于多级孔COFs合成条件苛刻,其结构多样性仍然十分有限。本文从反应类型、设计策略、合成方法、功能化修饰、应用领域等方面系统地综述了多级孔COFs的研究进展,提出开发更多的单体、键合类型、拓扑结构,拓展更多的修饰手段,充分发挥多级孔结构优势的发展趋势。未来通过不断探索与研究,一定能开发出更多具有新的拓扑结构、不断提高的性能及更多新的应用的多级孔COFs材料,实现多级孔COFs快速、高效、低成本的加工成型,使其在能源、生物、环境、催化等领域发挥出不可替代的作用。     

共价有机框架材料在药物递送中的应用进展

共价有机框架(Covalent organic frameworks, COFs)是一类通过共价键连接形成的新兴多孔结晶有机聚合物，具有比表面积大、孔隙高度可调及易于化学修饰等特点，是近年来多孔材料领域的研究热点。载药量高、细胞毒性低、生物相容性良好和药物释放能力高效等特点为COFs材料在药物递送领域提供了良好的应用潜力。简要总结了近年来药物递送载体的研究进展，介绍了COFs及其复合材料的合成方法及表征，列举了COFs作为几种模型药物(如阿霉素、5-氟尿嘧啶等)的载体在药物递送中的应用，提出了COFs材料在药物递送领域中的优势，最后对目前COFs材料在药物递送领域所面临的挑战和未来发展的机遇进行了总结和展望。     

木材在电化学中的应用研究进展

木材具有发达的孔道结构和良好的机械性能,用木材制备的电极和电解质材料具备优异的电化学性能,成为了当下的研究热点。本文综述了近年来木材在电化学领域的研究进展,着重介绍了木材基电极和电解质材料的制备方法以及在电化学传感器、超级电容器和电池中的应用情况;分析了木材提高电极和电解质材料电化学性能的机理,指出木材发达的孔道结构能够有效吸附和传输电解质离子,是赋予材料优异电化学性能的关键。最后总结了木材在电化学领域中应用存在的问题,提出今后应加深对木材孔结构、孔形貌的设计和研究,高效利用木材的微观结构,丰富木材的改性方案。     

多孔框架材料固定化酶研究进展

金属有机框架材料（MOFs）和共价有机框架材料（COFs）具有多孔性、比表面积大、结构可修饰、孔道可调节、框架可设计、易功能化等优点,是固定化酶的优良载体。本文简要介绍了MOFs和COFs的结构、性能以及功能化方法,主要综述了这两种材料在固定化酶领域的最新研究进展,并对二者进行了比较。MOFs和COFs均具有一维、二维、三维结构,其中三维和少量二维结构呈现多孔性。通过预先修饰法、原位修饰法或后合成修饰法可在MOFs表面引入官能团,固定化酶的方法有包埋法、孔道扩散法和表面固定法,固定化酶的种类丰富;而COFs主要通过后合成修饰法引入官能团,以孔道扩散法或表面固定法固定化酶。最后指出,MOFs的水稳定性和酸碱稳定性较差,COFs的制备条件恶劣,MOFs和COFs固定化酶的重复利用性均较差,今后的发展方向是探索更为有效的修饰策略以提高MOFs的稳定性,开发更为安全的COFs制备方法,以及提高固定化酶的重复利用性。     

超疏水多孔材料的研究进展

多孔材料如金属有机框架材料(MOFs)、共价有机框架材料(COFs)、有机多孔聚合物(POPs)等由于构筑单元的多样性、可设计性,孔道的可调控性和功能化,已经被广泛用于分离、催化、气体储存以及药物释放等领域。尽管如此,这些多孔材料固有的结构特征让它们普遍对水气非常敏感,最严重时多孔结构在水溶液环境下会坍塌。为解决此类问题,制备疏水的多孔材料是一个非常好的策略。然而,设计超疏水多孔材料具有一定的挑战。介绍了具有(超)疏水性能的MOFs、COFs和POPs的发展现状,对超疏水多孔材料合成思路和结构特点进行了分析,对这类材料在催化、油水分离、气体吸附和分离等方面的应用进行了总结,并进一步探讨了此类材料存在的问题和发展方向。     

非晶无机固态电解质的研究进展

各向同性的非晶无机固态电解质具有机械性能好、安全性高、工作温度范围宽以及对金属锂稳定等优点,应用于全固态锂电池可使其具有超长的循环寿命,相对于晶态电解质具有不同的特点和优势,已经成为了固态电池领域的研究热点之一。然而离子电导率较低的缺点限制了其应用范围。介绍了非晶无机固态电解质的锂离子传输机制及导电特性、典型非晶电解质材料的研究进展以及非晶–结晶复合电解质的设计,并针对非晶无机固态电解质的产业化应用现状进行了总结,对未来非晶无机固态电解质的发展及应用前景进行了展望。     

共价有机骨架(COFs)膜及其在气体分离方面的应用分析

低碳烯烃和烷烃的分离是化工领域的难题,膜的气体分离工艺技术是减少对环境的影响和降低运营成本的一种理想方法。传统聚合膜通常受到渗透率和选择性权衡的限制。共价有机骨架(COFs)含有丰富且规则的孔道结构的优点从而可实现超快透过且高度选择性的性能。然而,COFs的孔道大小通常大于低碳烷烃的分子动力学直径,3D共价有机骨架(COFs)中的孔道虽然通过设计互穿结构可以将孔道缩小到5埃到7埃之间,可以实现低碳烷烃的筛分作用,但3D COFs膜的传输阻力要远大于层状原子厚片形式的2D COFs膜。本文对共价有机骨架(COFs)膜及其在气体分离方面的应用进行了介绍分析,为国内利用膜分离气体提供参考。     

有序介孔材料的合成及应用研究进展

有序介孔材料具有高度有序的孔道结构、较大的比表面积和较多的活性位,广泛应用于化工、生物医药和功能材料等领域.系统综述了有序介孔材料的合成机理、合成方法及其应用.     

共价有机框架材料对放射性核素吸附的研究进展

共价有机框架材料（covalent organic frameworks, COFs）是一类由轻质元素通过共价键连接的具有周期性和结晶性的新兴有机多孔聚合物。COFs具有比表面积大、孔隙高度可调及易于化学修饰等特点,使其能满足多样的设计需求,成为吸附剂的理想材料。本文综述了近年来COFs及其复合材料作为高效吸附剂在放射性核素吸附领域的研究进展,首先提出了COFs的结构优势,并对COFs与放射性核素的相互作用机理进行了分类,评估了多种COFs对几种代表性放射性核素的吸附性能,简要总结了吸附的作用方式,并分析了实现高吸附容量以及高选择性的原因,还讨论了COFs材料的可再生性。在文章的最后对用于吸附放射性核素的COFs材料的发展趋势进行了总结和展望,也就目前的局限性（COFs的制备、选择性的提高、稳定性的探究以及深度机理研究、工业规模的应用等）为设计和探究具有更优异吸附性能的COFs材料提供了一些建议。     

共价有机框架材料功能化策略及其对Hg(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能研究进展

共价有机框架（COFs）是一类新兴的多孔晶体聚合物材料,具有出色的结构规则性、高度有序的孔径大小、固有的孔隙率、巨大的比表面积、丰富的活性官能团,使其成为吸附水体中各种污染物的理想材料。本文从COFs的拓扑结构设计和孔隙结构设计角度出发,梳理了COFs结构设计要点,而后分析了侧基功能化、官能团转换和骨架功能化等COFs功能化策略,重点阐述了含N、S、O、Fe(0)、Ag(0)等活性官能团、金属/非金属节点对COFs多孔性、水稳定性、吸附性的影响,而后介绍了COFs在去除重金属离子方面的研究进展,详细介绍了COFs对水中典型重金属离子Hg(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能,并结合密度泛函理论阐述COFs去除水中重金属离子的作用机理。最后,总结了COFs的功能化策略及功能化COFs作为高性能吸附剂的技术优势,并分析了目前存在的问题,展望未来发展方向,以期对COFs的制备与应用提供参考。     

共价有机骨架聚合物功能膜制备方法的研究进展

共价有机骨架聚合物（COFs）是由共价键连接,经热力学可逆聚合形成的有序多孔有机晶态材料,具有比表面积大、孔分布规则可调和可拆剪等特性,其二维或三维COFs功能膜在气体分离、化学传感、催化、药物传输等方面具有广阔的发展前景。COFs膜材料的制备决定膜组成、微规整结构和性能,成为COFs膜功能应用的研究基础和技术关键。本文综述了COFs材料提出以来形成的共混法、原位聚合法、层层堆叠法和界面聚合等制备方法的研究现状,结合各方法优缺点,分析并提出COFs膜制备技术的关键方向和技术要点。为COFs功能膜分子设计、优化和功能化应用提供合理的制备方法,促进高性能COFs功能膜实用化制备方法的形成。     

锂离子电池用固态电解质的研究现状与展望

目前商业化的锂离子电池多使用有机液态电解质,存在易燃易爆、易泄露等安全风险,而采用固态电解质替代有机液态电解质可以有效提高电池安全性。锂离子电池用固态电解质又可分为无机固态电解质和有机——即聚合物固态电解质。无机固态电解质对高温或其他腐蚀性环境适应性好,适用于在极端工作环境中刚性电池等领域;聚合物固态电解质在柔韧性和可加工性上则优势明显,适用于柔性电池等领域,但这些材料均尚有问题待解决。无机-有机复合的方式,有望综合两种材料的优势,取长补短,提高固态电解质的综合性能和实用价值。     

固态紫外光谱法在炼油催化剂表征中的应用

总结了有关固态紫外光谱法在炼油催化剂表征中的应用，包括载体与催化剂的吸附、金属界面、金属中心、孔道结构、负载型过渡金属催化剂及杂多型分子筛等，并对其应用方法和技术进行了评述。     

硼氢化锂及其衍生物固态电解质研究进展

含BH~-_4的硼氢化物及其衍生物,具有较高的离子电导率、较宽的电位窗口、及与金属负极材料较好的兼容性等特性,是一类潜在的固态电解质材料。本文主要综述了硼氢化锂及其衍生物作为固态电解质在全固态电池方面应用的研究进展。首先,介绍了硼氢化锂及其衍生物的结构与性质;其次,阐述了该类材料在固态电解质方面的应用及改性;最后,展望了硼氢化锂及其衍生物在固态电解质方面的应用前景。     

软模板法合成介孔碳材料的研究进展

有序介孔碳材料是一类新型纳米结构材料,具有规则的孔道结构、较大的比表面积和孔容、良好的热稳定性和化学稳定性等一系列优点,在吸附、催化、储氢及电化学等众多领域有着潜在的应用前景。本文综述了软模板法合成介孔碳的进展,以及有序介孔碳的应用。     

NASICON型微晶玻璃电解质的研究现状与展望

系统地回顾了微晶玻璃固态电解质发展历史,并阐述了NASICON型(Na+ superionic conductor)材料的基本结构和离子传导机理.对各种NASICON型微晶玻璃固体电解质的最新研究进行了综合论述,着重于钠离子导电以及锂离子导电的微晶玻璃电解质.总结了已开发的固体电解质的结构及性能演变规律,并分析了这些材...     

硬模板法合成晶态介孔金属氧化物研究进展

晶态介孔金属氧化物材料因具有窄的孔径分布、大的比表面积、有序的孔道结构以及高度晶化的孔壁而在工业催化、光电等领域有着广泛的应用.在各种制备方法中,硬模板法因制备方法简单、条件温和、产物孔道结晶度高而受到了广泛关注.对硬模板法中介孔硅模板和介孔碳模板进行了介绍;总结了近年来硬模板法合成氧化铬、氧化铁、氧化铈、氧化镁和氧化钴等晶态介孔材料的研究进展;概述了该材料的发展趋势和应用前景.     

第一性原理计算在固态电解质研究中的应用

锂离子电池具有比能量高、工作电压高、循环寿命长、工作温度范围宽等优点,是目前使用最广泛的移动能源存储装置。使用固态陶瓷材料替换传统的液态有机电解质可以提高锂电池的安全性能。对固态电解质材料进行设计与研究,有助于推动全固态锂电池技术的发展。应用第一性原理计算可以方便地获知材料的微观晶体结构、基态能量、物理化学性质等信息,在固态电解质材料研究领域获得了广泛的应用。对第一性原理计算模拟在锂离子电导率、材料热力学稳定性、动力学稳定性、电化学稳定性方面的应用进行了介绍,对计算模拟今后的重点突破方向做了展望。