封面介绍：由于具有独特的空腔结构、高孔隙率、结构化表面等特点, 结构新颖独特的空腔材料展示出愈加丰富的功能, 可实现物质的高效负载和传递, 被广泛用于能源、环境、催化、生命健康等领域. 以功能为导向, 实现空腔材料的精准创制与调控是突破现有材料性能极限的关键.封面图片展示了几种代表性的空腔材料及其发展历程和趋势.详见本期专辑.
编者按
王丹, 宋宇飞, 李建荣
评述
单胶束定向组装合成介孔材料
艾研, 杨超超, 盖甜雨, 封佳佑, 李伟
本文总结了单胶束定向组装合成介孔材料的研究进展, 重点讨论了单胶束纳米结构的制备、单胶束基元与框架前驱体的组装以及界面诱导单胶束组装合成介孔材料三个方面. 最后, 指出了该领域存在的主要问题与挑战, 探讨了单胶束定向组装合成介孔材料可能的发展方向与机遇.
配位聚合物中功能主-客体微纳限域空间的构筑与调控
方翰, 聂洪想, 于美慧, 常泽
多孔配位聚合物(PCPs)具有多样的构筑模块、可设计的结构和可调节的孔隙率, 可用于构筑独特的微纳尺度限域几何空间以容纳不同类型的客体分子. 由此构筑的主-客体材料可展示出丰富的性质和潜在应用. 本文综述了以光、电学为导向构建主-客体PCPs的典型例子, 同时分析了该领域面临的挑战和未来的前景.
硅基负极材料空心结构构筑与储锂性能
杜寰, 刘珊麟, 张媛媛, 周亮
新型储能体系是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑. 锂离子电池硅基负极材料具有比容量高、工作电位适宜等优点, 但其在循环过程中巨大的体积变化严重影响了电池循环稳定性, 通过构筑空心结构以缓解硅基负极材料在嵌锂/脱锂过程中的体积变化已成为行之有效的解决方案.
多级中空纳米纤维二次电池电极材料
高松伟, 郭威, 牟粤, 朱柯平, 崔志民, 满兴坤, 张千帆, 王女, 赵勇
多级中空结构纤维材料在二次电池领域具有诸多优势. 合理构建中空异质纤维材料, 探究结构和成分协同增强储能机制, 对实现碳达峰碳中和目标具有重要意义. 本文深入探讨了清洁能源发展、二次电池技术以及多级中空纤维材料在各种二次电池中的应用研究, 提出了未来研究的挑战和潜力.
面向电化学转换和储能的中空金属有机框架及其衍生碳基纳米反应器构筑
王雪飞, 李海涛, 刘健
模拟细胞的纳米反应器具有独特的物理化学性质. 本文讨论了金属有机框架材料衍生的碳基纳米反应器的合成策略, 介绍了它们在电化学转换和储能领域的应用, 重点讨论了其中的纳米反应器效应, 对MOFs衍生的碳基纳米反应器的发展前景进行了展望.
VOCs氧化整体式催化剂研究进展
张悦, 高艳珊, 黎哲, 桂蓉蓉, 王强
挥发性有机化合物(VOCs)是目前主要的大气污染物之一, 也是形成O3和PM2.5污染的重要前体物, 对环境和人类健康产生严重危害. 催化氧化是一种能够有效去除VOCs的技术. 为满足工业应用需求, 本文重点综述了VOCs氧化整体式催化剂的载体、活性组分、制备方法以及新型耦合催化技术的研究进展.
水滑石纳米片用于生物质衍生物电催化氧化的研究进展
张曼, 郑智铿, 王宇辰, 刘彬, 仇荣亮, 严凯
综述了近年来水滑石纳米片制备的常用剥离技术, 总结了水滑石纳米片用于呋喃类、苯甲醛、苯甲醇、甘油等衍生物电氧化反应的机制与研究进展, 展望了未来应用的挑战和前景.
沸石分子筛在放射性废水处理领域的应用
郝文峰, 张佳楠, 闫文付
小小分子筛发挥大作用. 本文综述了天然、合成及复合沸石分子筛吸附放射性核素的研究结果, 为我国处理放射性废水提供借鉴和参考, 希望可以推动沸石分子筛在工程技术领域的应用.
共价有机框架材料: 一类新兴的均孔吸附分离树脂
王孟锦, 王洒, 任红霞, 陈瑶, 张振杰
共价有机框架材料(COFs)是一类由有机单体通过共价键构建成的具有网状结构的框架材料, 具有独特的均一孔结构、可修饰孔环境、优异的稳定性等优点, 在吸附分离方面具有巨大的优势, 可作为新一代吸附分离树脂材料. 本文聚焦于共价有机框架材料在吸附分离方面的结构设计、工作原理和应用示例.
碳纳米管黏附材料研究进展
夏侯幸子, 吴思佳, 叶宗麟, 周笛, 徐鸣
在电子器件、生物医学等新兴领域, 干性黏附有望成为重要的器件组装方式. 在这一趋势中, 碳纳米管因其卓越的力学、热学和电学性能, 成为先进黏附材料的理想组成单元. 本文以机制研究、宏观性能研究以及应用实践为视角, 详尽介绍了碳纳米管黏附材料的研究进展.
论文
金@介孔碳核壳和空腔结构纳米材料制备及其催化氧化性能
朱小娟, 李昀倬, 牛荣荣, 张立, 万颖
采用表面活性剂自组装技术合成了金@介孔碳核壳纳米球及蛋黄-蛋壳空腔纳米催化材料. 材料拥有开放的介孔结构, 15 nm的Au核被限制在碳壳层或空腔内, C原子沉积导致Au的d电荷密度增加. 在苯甲醇氧化反应中, d电荷密度增加的金@介孔碳核壳纳米球具有优异的活性和稳定性.
基于多氮唑配体制备金属有机框架用于乙炔吸附分离
王恺华, 陈杨, 王毅, 陈久弘, 李晋平, 李立博
乙炔和二氧化碳的物化性质相近, 分离困难. 本文基于多氮唑配体设计合成了具有合适一维孔道的金属有机框架材料(TYUT-14). 模拟计算和吸附分离实验表明, 该材料具有的丰富N吸附位点和分子间相互作用有效增强了对乙炔的辨识吸附, 成功实现了混合气(C2H2/CO2/N2/O2)中乙炔的高效分离.
单壁碳纳米管在单金属层状双氢氧化物上的手性选择性生长
李雅涵, 郝树兰, 徐宁宁, 高䶮, 秦潇藩, 郗心砚, 何宁, 何茂帅
催化剂的设计和开发是制备窄手性分布单壁碳纳米管的关键. 本文以单金属层状双氢氧化物为催化剂前驱体, 采用化学气相沉积法合成了不同手性分布的单壁碳纳米管, 揭示了单壁碳纳米管手性与催化剂活性组分之间的关系, 有助于深化催化剂活化及单壁碳纳米管生长机制.
中空多壳层结构TiN修饰隔膜对锂硫电池性能的增强
徐伟, 毕如一, 杨梅, 王江艳, 于然波, 王丹
锂硫电池虽然具有极高的理论能量密度, 然而“穿梭效应”、氧化还原反应缓慢等问题, 导致它的实测能量密度低、循环寿命短. 本文设计并构筑了中空多壳层结构氮化钛(TiN HoMS), 作为锂硫电池的隔膜修饰材料, 有效抑制了“穿梭效应”, 并且催化了硫正极的氧化还原反应, 显著提高了锂硫电池的循环寿命和倍率性能.
一例超微孔氢键有机框架用于CO2/CH4和CO2/N2的分离
肖仙仙, 李经鸿, 薛玮, 周浩龙, 林锐标, 陈小明
使用一例高稳定性电荷辅助型氢键有机框架HOF-GS-10实现了从CH4和N2中有效捕获CO2. 在环境条件下, 该材料能吸附1.23 mmol g–1的CO2, 对CO2/N2 (1/1)和CO2/CH4 (1/1)混合气体的IAST选择性分别为19.1和5.1. 通过穿透吸附分离实验证实了HOF-GS-10对CO2/N2和CO2/CH4混合物的分离效果.
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