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中国科学（化学）
中国科学（化学）

黎乐民

月刊

1674-7224

chemistry@scichina.org

010-64016732

100717

北京东黄城根北街16号

中国科学（化学）/Journal SCIENTIA SINICA ChimicaCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《中国科学》是中国科学院主办、中国科学杂志社出版的自然科学专业性学术刊物。《中国科学》任务是反映中国自然科学各学科中的最新科研成果，以促进国内外的学术交流。《中国科学》以论文形式报道中国基础研究和应用研究方面具有创造性的、高水平的和有重要意义的科研成果。在国际学术界，《中国科学》作为代表中国最高水平的学术刊物也受到高度重视。国际上最具有权威的检索刊物SCI，多年来一直收录《中国科学》的论文。1999年《中国科学》夺得国家期刊奖的第一名。
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    全固态双Z型异质结光催化剂的研究进展

    郭彪吴霞王贤雨马林宇珊...
    2406-2428页
    查看更多>>摘要：光催化技术在解决能源和环境问题方面展现出巨大的潜力.但由于可见光利用率低、载流子复合率高、氧化还原能力差等因素导致单组分半导体的光催化活性不尽人意.因此,开发有效的策略来提高半导体的光催化活性成为光催化技术应用的关键.通过构筑双Z型异质结可以延长载流子寿命,拓宽光吸收范围,提高光生载流子浓度,增大氧化还原电位.同时,双Z型异质结具有多个电子转移通道,更有利于光诱导电子迁移,促进电子-空穴对的有效分离.近年来双Z型异质结得到了快速发展,双Z型光催化剂的理论体系也比较成熟.然而,目前系统总结双Z型异质结光催化剂的综述还较少.本文详细介绍了二元异质结和双Z型异质结的种类,总结了双Z型异质结在提高光催化效率方面的优势,重点介绍了验证双Z型异质结方法,全面讨论了双Z型异质结在污染物处理、分解水产氢、CO2还原、光催化固氮、细胞失活等方面的应用,展望了双Z型异质结光催化剂面临的挑战和未来可能的发展方向.本文的研究将为开发设计更高效的双Z型异质结提供有益的参考.

    光催化双Z型异质结电荷转移验证方法应用

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    石榴石型固态电解质Li7La3Zr2O12的研究进展

    王佳骏朱施帆李子端孙浩文...
    2429-2437页
    查看更多>>摘要：石榴石型固态电解质Li7La3Zr2O12(LLZO)具备离子电导率高、电化学窗口宽、热稳定性好、化学稳定性高等特性,在未来高安全性、高能量密度的固态锂电池的研发和商业化中占据重要地位.然而,与传统液态电解质相比,LLZO的离子电导率低了几个数量级,而且LLZO电解质片与电极的固-固接触所产生的界面电阻也是一个亟待解决的难题.近年来,研究者们广泛展开了LLZO的科学研究,并取得了显著的进展,有必要对其进行总结.本文在简要阐述LLZO结构特征和导电机理的基础上,从制备方法、改性原理和实现手段等方面进行归纳总结,并对其未来的发展方向进行了展望,从而为LLZO的实际应用提供科学依据.

    锂金属电池固态电解质Li7La3Zr2O12离子电导率

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    硼团簇及其材料化学研究进展(Ⅱ):硼碳团簇及化合物的相似性

    马艳娜李婉璐陈藤藤陈学年...
    2438-2451页
    查看更多>>摘要：硼是元素周期表的第五号元素,位于碳的左邻位,二者之间有很多相似之处.然而,与丰富的碳化学的研究工作相比,硼化学的研究相对薄弱.碳原子的价电子构型为2s22p2,价电子数目与价轨道数相等.但硼原子的价电子构型为2s22p1,价电子数少于价轨道数,属于缺电子原子.硼原子的缺电子特性使其不仅可以形成普通的两中心化学键,还可以通过多中心键的方式共享电子以平衡体系的电子分布.不同形式多中心键的存在使得含硼化合物大多具有独特的几何结构和电子离域的成键特点.本文主要围绕硼、碳元素的成键特点,尤其是硼与碳化合物结构和成键的相似性,对硼、碳组成的5类化合物(硼、碳单质的同素异形体及团簇、硼和芳烃反夹心化合物、硼烷和有机烷烃、BN和CC等电子体、硼氧化合物和碳氧化合物)进行比较.通过对比,找出二者之间的相似性和差异,进而借助丰富的碳化学知识来拓展含硼化合物的种类及其在材料化学方面的应用.

    硼元素碳元素缺电子多中心化学键团簇

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    纳米金属氧簇EUV光刻胶及其性能影响因素

    邢攸美胡涛方伟华尹云舰...
    2452-2462页
    查看更多>>摘要：随着半导体行业的发展,先进电子技术亟需更高电子元件密度的集成电路(integrated circuit,亦称积体电路).在集成电路光刻技术(photolithography,亦称微影技术)中,图案化特征结构的尺寸主要取决于曝光光源的波长.为将图形化尺寸推到更小的极限,曝光光源的波长从紫外发展到极紫外.近年来,波长为13.5 nm的极紫外光(extreme ultraviolet,EUV)成为新一代光刻技术的光源,是实现10nm及以下制程的关键因素.除光源和光刻机外,光刻胶(photoresist,亦称光阻)也是决定图案化特征尺寸的重要因素,其关键性能指标包括分辨率、灵敏度、线边缘粗糙度和线宽粗糙度等.目前适配于EUV光源的光刻胶主要有聚合物、分子玻璃和金属基材料等几类,其中,纳米金属氧簇EUV光刻胶具备高灵敏度、高分辨率和低粗糙度等性能,成为半导体集成电路行业的研究热点.本文主要介绍近年来纳米金属氧簇EUV光刻胶体系的组成、结构特征及其性能影响因素,采用多种表征手段,从分辨率、灵敏度和粗糙度等角度阐述光刻胶成分结构及环境因素对光刻过程及图案形成的影响,多层次了解其光刻机理及性能平衡策略.

    纳米结构金属氧簇极紫外光刻胶半导体集成电路

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    微塑料在土壤中的赋存特征、吸附和迁移机制

    王储刘霞王萌刘慕涵...
    2463-2479页
    查看更多>>摘要：塑料污染已成为备受关注的全球环境问题,土壤是塑料的主要汇集地之一,进入到土壤中的塑料会经过物理、化学和生物老化过程降解为微塑料.由于微塑料具有粒径小、难降解等特点,容易吸附土壤环境中共存的污染物,如有机污染物和重金属等,进而发生共迁移.本文总结了微塑料在全球不同地区土壤中的赋存特征,并探讨了土壤中微塑料的可能来源(农业地膜、工业活动、污水污泥等);归纳了土壤中微塑料对共存有机污染物和重金属的吸附机制以及影响因素(微塑料的理化性质和环境条件),微塑料吸附有机污染物和重金属的机制均包括孔隙填充作用、范德华力、静电力和阳离子-π键.除此之外,微塑料吸附有机污染物的机制还包括疏水作用、分配作用、氢键、π-π键、卤素键、负电荷辅助氢键和CH/π键;而络合(螯合)作用和离子交换在微塑料吸附重金属过程中起到了重要作用.综述了微塑料在土壤中的迁移机制(物理截留、静电力、疏水作用、氢键和络合作用等)以及影响因素;并进一步讨论了微塑料吸附和迁移行为对土壤理化性质及其生态毒性的影响.最后,对土壤中微塑料环境行为研究进行了展望.本文对于客观评价微塑料在土壤中的归趋和生态风险具有重要意义.

    微塑料赋存吸附迁移天然有机质

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    泡沫镍上负载钴铁材料作为电解水催化剂的研究进展

    曹殿伟白明华覃彩薇杨斯文...
    2480-2498页
    查看更多>>摘要：电催化水裂解作为一种经济、绿色、高效的产氢技术被认为是实现能源可持续发展的重要部分.目前理想的电催化剂是贵金属催化剂,但其资源稀缺、价格昂贵,严重地限制了人们大规模开发.钴铁材料由于在析氢反应与析氧反应中表现优异而受到广泛关注,成为最具有潜力的非贵金属电催化剂之一.近几年来,钴铁材料催化剂的发展取得了巨大的进步,科研工作者通过调节形貌、优化电子排布、增加活性位点以及加快传质速率等方面优化钴铁材料的催化性能.本文首先介绍了电催化反应动力学的评价参数,接着总结了将泡沫镍与钴铁材料复合的制备工艺,并详细阐述了负载在泡沫镍上的钴铁材料电催化剂的优化策略,最后讨论了需要解决的问题与未来的展望.

    泡沫镍钴铁材料电催化剂评价参数优化策略

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    二氧化碳催化加氢金属有机框架负载型金属催化剂的研究进展

    闫冰洁曹佳慧孙晓颖李波...
    2499-2520页
    查看更多>>摘要：自人类进入工业社会起,化石燃料的大量使用使二氧化碳等温室气体排放加剧,对生态环境造成了难以逆转的破坏.随着从可再生能源获得的绿氢逐步增加,二氧化碳催化加氢生成高附加值化学品如甲醇、甲酸和甲烷等逐渐成为二氧化碳转化最有应用前景的方法之一.载体材料性质对于二氧化碳催化加氢金属催化剂性能有着重要的调控作用.金属有机框架材料(MOFs)具有比表面积大、孔隙率高、结构可设计等特点,逐渐成为二氧化碳催化加氢金属催化剂的载体材料.在本文中,分别揭示了MOFs负载单金属和金属合金催化剂的催化性质和性能,着重于归纳总结载体和金属活性物质之间相互作用以及其对反应性能的影响.详细介绍了多种MOFs负载金属材料调控方法包括选择性锚定、限域封装、尺寸调节、配体优化等方法,以及它们在催化加氢反应中实际应用路径和效果.通过和传统均相、多相加氢催化剂进行比较,揭示了MOFs材料在加氢反应中的独特性质和优异性能.依据文献报道,提出了理性设计高性能MOFs基金属加氢催化剂的一般原则,给出了生成不同产物反应机理的理论描述.综上,本文为提高二氧化碳催化加氢反应性能提供了可行路径,为拓宽MOFs材料的应用前景提供了有力支持.

    金属有机框架材料二氧化碳加氢金属催化剂反应机理

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    可穿戴光学汗液传感器的研究进展

    陈至威陈艳霞陈晨钟兴平...
    2521-2531页
    查看更多>>摘要：生物传感器的不断进步促进了可穿戴健康监测技术的快速发展.汗液中富含与人体健康相关的多种生物标志物.基于汗液检测的可穿戴传感技术对于人体健康监测具有重要的应用价值.除了传统的电化学检测,光学检测作为一种快速、简便的测量方法,在可穿戴汗液传感领域也发挥着至关重要的作用.基于此,我们从柔性界面材料、汗液采集方式和光学检测原理及方法三个方面综述了近5年来国内外可穿戴光学汗液传感技术的研究进展.最后,总结了目前可穿戴光学汗液传感器面临的问题,并对其发展及应用前景进行展望.

    汗液柔性材料光学检测生物传感

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    血指印检测技术研究进展

    彭迪张子敏张永红
    2532-2546页
    查看更多>>摘要：血指印作为犯罪现场的常见证据之一,在人身认定、现场重建和案件侦破等方面发挥着重要作用.近年来,随着血指印检测与新型试剂、先进材料及现代分析、免疫技术等的深度结合,血指印检测技术的灵敏度、特异性、对比度与适用性不断提高,并在内源性和外源性指印成分分析、DNA兼容性研究以及指印遗留时间推断等方面取得了较大突破.本文主要总结了近年来国内外血指印检测技术的相关研究进展,包括基于血红素催化、蛋白质染色和氨基酸反应的常规化学检测试剂和基于新材料、新设备的新兴检测技术方法,并简要评析了各方法的优劣之处,最后对现有技术所面临的挑战及发展前景进行了展望,以期为该领域的研究人员和实践者提供参考借鉴.

    血红素催化试剂蛋白质染色试剂纳米材料高光谱成像技术血指印法庭科学

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    水系锌离子电池电解液的溶剂化结构调控策略

    张嫚刘晓旭盛大伟李洋...
    2547-2564页
    查看更多>>摘要：水系锌离子电池(AZIBs)具有成本低、安全性高和金属锌资源丰富等特点,近年来受到学术界和工业界的广泛重视.但是,AZIBs在循环过程中不可避免地存在枝晶生长、析氢反应和腐蚀问题.作为AZIBs的重要组成部分,电解液结构的优化对于增强AZIBs的性能至关重要.本文系统地分析了AZIBs的电解液结构模型,将电解液结构分为溶剂化结构、氢键网络和电解液/锌阳极界面三部分,并且主要针对电解液中的溶剂化结构,从电解液浓度调控、添加剂工程和固态化设计等方面总结了电解液溶剂化结构调控策略.本文为今后进一步研究和提升AZIBs的综合性能提供了方向性指引.

    电解液结构溶剂化结构高浓电解液添加剂凝胶电解液水系锌离子电池

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