化学进展杂志

化学进展杂志2025年第4期

• 高性能锂硫电池的光辅助策略

  余嘉诚, 苏浩, 张均, 谢刚, 姚明, 曲晋

  锂硫电池因其较高的理论比容量和能量密度等优势被人们所重视，但由于硫物种转化动力学缓慢、“穿梭效应”等问题限制了其商业化进程。对此，研究人员利用光催化效应开发了锂硫电池的光辅助策略，这种新兴的策略不仅能够提高催化剂的吸附和催化性能，还能从热力学和动力学两方面提升电池性能，并通过光充电机制实现太阳能的存储与释放。本文根据最近的研究，详细介绍了光辅助锂硫电池的光电化学原理，讨论了光催化剂和光正极的设计策略，以及光学窗口和封装材料的选择，回顾了光正极的典型配置和光辅助锂硫电池的研究方法，以期引起同业者的广泛关注并为深入理解与改进光辅助锂硫电池提供参考。

• 水处理过程中多酚类化合物参与的均相与非均相反应机制

  朱吴雨昕, 覃琳钧, 刘国瑞

  多酚类化合物是一类广泛存在于自然界中的天然生物活性物质，毒性小、价格低、来源广等特点使其成为处理水中典型污染物的常用螯合剂、还原剂与封端剂等。目前，多酚通过偶联常见过渡金属离子以及过氧化物广泛应用于高级氧化工艺（AOPs），但对多酚类物质在水污染治理过程中的化学机制仍缺乏系统性总结。本文总结了含多酚类化合物的均相与非均相体系构成以及多酚在体系中所展现的促氧化、抗氧化和螯合-还原作用，并从自由基和非自由基角度阐明了多酚类物质在不同体系下产生的主要活性物种以及对应的水体污染物去除机制。强调了多酚作为天然氧化还原介体在构建复杂催化体系过程中起到的氧化还原双重作用，描述了光、热、电、超声波、等离子体等外部能量对上述体系反应机制和污染物降解效果的影响。最后，对多酚类化合物在水处理领域的发展方向做出展望。

• 静电纺丝纳米纤维催化剂的结构设计及在CO2转化中的应用

  岳贵初, 王雅琼, 白杰, 赵勇, 崔志民

  利用催化过程将CO2作为原料生产低碳燃料和精细化学品是解决全球能源结构不合理和CO2过量排放的有效途径之一。纤维催化剂在长度方向上的远距离电子传输、内部空间结构开放程度可控等优势使其在催化领域有广泛的应用。静电纺丝是一种“自上而下”的纤维制备技术，在纳米纤维的成分和结构调控方面具有其他方法不可比拟的独特优势。本文系统综述了基于静电纺丝的纤维催化剂设计策略和应用进展，包括多级结构纤维的全流程可控合成策略；一步法和后负载法的活性位点引入策略；总结了纤维催化剂在CO2转化中的研究案例。本文将为发展用于CO2转化的纤维催化剂新理念、新方法、新过程、新应用提供重要参考。

• 病理生理过程中ONOO-小分子荧光探针的构建及应用

  马婷, 邓春宇, 李杰, 王周玉, 周倩, 余孝其

  ONOO-由一氧化氮和超氧自由基在扩散控制下反应产生，是一种强氧化剂和硝化剂，会对细胞中的DNA、蛋白质和其他生物分子造成损伤。由于ONOO-在生理条件下寿命短、反应活性高、浓度低且在生物系统中发挥的病理生理角色尚未完全清楚，因此开发高灵敏、高选择性的检测技术实现ONOO-的实时动态监测具有十分重要的意义。本文综述了近5年ONOO-荧光探针在疾病相关过程中的研究进展，揭示了ONOO-在各种疾病中的潜在作用，如炎症、肿瘤、肝损伤和脑部疾病等。最后，针对ONOO-探针的开发瓶颈和未来发展趋势展开讨论，这将促进ONOO-探针在化学、生物学、药理学等方面的应用。

• 基于聚二甲基硅氧烷的柔性压力传感器

  杨光, 于德梅

  随着科技的发展，柔性压力传感器已经在医疗监测和运动监测等可穿戴设备领域广泛使用，主要是因为其轻薄柔软、柔韧性和延展性好，且相对于传统的刚性传感器具备更快的响应速度和更高的灵敏度。在受到外力作用时，其内部的弹性元件会发生变形进而将力信号转变为电信号，故而弹性元件的选择对柔性压力传感器的整体性能影响颇深。聚二甲基硅氧烷（PDMS）因为其化学性质稳定、热稳定性好、制备成本低和生物相容性良好的特点，被作为柔性基底广泛应用于传感器中。本文通过收集相关信息，综述了基于PDMS的柔性压力传感器的传感机理，介绍了改善PDMS材料性能的制备工艺，包括最近流行的引入孔隙结构和构筑表面架构，并介绍了基于PDMS柔性压力传感器在医疗监测、电子皮肤等领域的应用。最后，对基于PDMS的柔性传感器所面临的挑战和未来机遇进行了展望。

• 无负极钠电池负极侧关键问题及界面设计

  戴嘉文, 谢春霖, 张睿, 李欢欢, 王海燕

  相比锂离子电池，钠离子电池在资源、成本、安全、功率性能和低温性能等方面都具有较大优势。然而，目前的钠离子电池能量密度较低，为了开拓更广阔的应用空间，开发高比能钠电池是目前学术界和产业界关注的热点。近年来，无负极钠电池（AFSBs）因其在能量密度、工艺安全性和整体电池成本方面的优势而受到广泛关注。但该体系中存在固态电解质界面（SEI）破裂、副反应增多、枝晶无序生长以及死钠的产生易导致快速的容量衰减，电池循环寿命较短等缺陷。这些挑战可归因于以下三个关键问题：钠的高反应活性、循环过程中钠的不均匀沉积行为以及剧烈的体积膨胀。针对上述问题，本文围绕集流体-钠界面与钠-电解质界面，阐释了AFSBs负极侧促进无枝晶生长的设计方法，包括设计亲钠涂层、构建多孔骨架结构调节钠成核过程以及设计坚固的SEI界面层，进一步引导钠的均匀沉积与剥离，最终构建长寿命的AFSBs。最后展望了AFSBs的未来研究方向及应用前景。

• 二维纳米通道离子筛分膜研究及应用

  王建宇, 王帅, 方传杰, 朱宝库, 朱利平

  二维纳米通道膜是由原子层厚度的二维纳米片经自组装堆叠而成的新型薄膜，其离子分离行为相较于传统分离膜具有诸多不同特性，在海水脱盐淡化、能源存储和转化、稀有元素提取与分离等领域具有重要的应用潜力，引起了研究者的极大兴趣和广泛关注，成为近年来膜分离科学与技术领域的重要发展方向和研究热点。本文从二维纳米通道用于精准离子筛分的角度出发，系统总结了二维通道膜的构筑策略、性能评估方法及传质机理，综述了近几年二维纳米通道膜制备及应用的最新研究进展，对其未来发展趋势进行了展望，以期为未来二维纳米通道膜结构优化、性能提升、规模化制备及工程应用等研究提供参考和借鉴。

• 太阳电池中的卤素取代的间隔阳离子基2D钙钛矿

  吴朝阳, 汪超, 陈非凡, 董新荷, 郑海英

  二维钙钛矿（2D）材料由于其高稳定性而备受关注，但其光电转换效率仍有提升的空间。设计有效的间隔阳离子是提高2D钙钛矿太阳电池光电性能的关键方法。其中，卤素取代是一种有效策略，可调节钙钛矿晶体结构的稳定性和光学性质，提高光电转换效率和长期稳定性。近年来，基于不同卤素取代的间隔阳离子2D钙钛矿在制备高性能钙钛矿太阳电池上取得了显著进展。本文首先概述了不同间隔阳离子的2D钙钛矿材料及器件的发展现状，然后重点综述了基于氟、氯、溴等卤素单取代和多取代的间隔阳离子在制备2D钙钛矿太阳电池（PSCs）和用于3D钙钛矿表面修饰的研究进展。最后，我们对其目前面临的挑战和未来发展方向进行了简要展望。

• 燃烧后CO2捕获材料

  江佳佳, 赵俊虎, 喻勤, 张甜

  工业的持续发展带来了巨大的经济效益，但也对环境造成了极大的危害。化石能源燃烧产生的超多CO2被排放到自然环境中，对环境和人类健康构成威胁。所以人们正在努力开发能够有效捕获CO2的材料。目前CO2捕获主要发生在化石燃料燃烧后，依据CO2吸附剂设计标准，多种多样的CO2捕获材料被设计开发出来，有固体吸附剂、液体吸附剂和多相吸附剂。各种吸附剂的吸附机理也不尽相同，包括吸附、吸收或两种机理共同作用。本综述聚焦于目前常见的各类吸附剂的捕获性能、吸收机理和优缺点，分别对胺溶液吸收剂、沸石基吸附剂、离子液体类吸附剂、碳基吸附剂、金属有机框架材料、共价有机框架材料、金属氧化物材料和生物聚合物纳米复合材料进行介绍，并对各类CO2吸附材料未来的发展做出展望。

• Eu-Tb镧系双金属有机框架在荧光传感中的应用

  王宗兴, 张月, 赵鹏程, 王逸飞, 南策, 张祉悦

  Eu-Tb镧系双金属有机框架（Ln-BMOFs）是以镧系元素Eu-Tb为中心，和有机配体构成的具有周期性网络结构和功能多样化的无机有机杂化材料。它有独特的发光特性，尤其是尖锐的吸收和大的斯托克斯位移，使其在荧光传感领域表现出优异的性能。通过调节Ln-BMOFs中Eu和Tb的比例，可以得到一系列具有不同发光颜色的EuxTb1-x掺杂的Ln-BMOFs，并且含有不同比例的Eu和Tb，有着相似或不同的发光传感机理。由于Eu-Tb镧系双金属有机框架在荧光传感领域有着重要的研究价值，本文将从背景、传感机理和荧光传感的应用等方面进行全面系统地梳理镧系双金属有机框架研究进展。

• HKUST-1及其复合材料的最新应用

  聂赛群, 肖鹏程, 陈佳瑶, 罗伏利, 赵田, 陈一

  HKUST-1具有超高的比表面积和孔隙率、优异的热稳定性以及可调的结构和多样化功能特性，是目前研究最为广泛的MOFs之一；HKUST-1基复合材料具备了多组分的优异性能，展现出了新的物理化学性能，对其应用有着重要的影响。HKUST-1及其复合材料的结构特征和物理化学性质使其在气体储存、气体吸附、催化、光降解、传感及药物传递与释放等领域具有广阔的应用前景。本文重点阐述了近年来HKUST-1及其复合材料在各领域的应用进展，最后对HKUST-1及其复合材料的研究方向进行了展望。